ما هو ثاني أكسيد التيتانيوم؟
المكون الرئيسي لثاني أكسيد التيتانيوم هو TIO2، وهو صبغة كيميائية غير عضوية مهمة، تكون على شكل مادة صلبة بيضاء أو مسحوق. تتميز هذه الصبغة بأنها غير سامة، وتتميز ببياضها ولمعانها العاليين، وتُعتبر أفضل صبغة بيضاء لتحسين بياض المواد. تُستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل الطلاء والبلاستيك والمطاط والورق والحبر والسيراميك والزجاج، وغيرها.
1.مخطط سلسلة صناعة ثاني أكسيد التيتانيوم:
(1）يتكون الجزء العلوي من سلسلة صناعة ثاني أكسيد التيتانيوم من المواد الخام، بما في ذلك الإلمنيت، ومركز التيتانيوم، والروتيل، وما إلى ذلك؛
(2）يشير منتصف الطريق إلى منتجات ثاني أكسيد التيتانيوم.
(3) المصب هو مجال تطبيق ثاني أكسيد التيتانيوم.يتم استخدام ثاني أكسيد التيتانيوم على نطاق واسع في مختلف المجالات مثل الطلاء والبلاستيك وصناعة الورق والحبر والمطاط وما إلى ذلك.
2. البنية البلورية لثاني أكسيد التيتانيوم:
ثاني أكسيد التيتانيوم هو نوع من المركبات متعددة الأشكال، والتي لها ثلاثة أشكال بلورية شائعة في الطبيعة، وهي الأناتاز والروتيل والبروكيت.
ينتمي كل من الروتيل والأناتاز إلى نظام بلوري رباعي الزوايا، وهو مستقر في درجة الحرارة العادية؛ ينتمي البروكيت إلى نظام بلوري معيني الشكل، مع بنية بلورية غير مستقرة، لذلك ليس له قيمة عملية في الصناعة في الوقت الحاضر.
من بين الهياكل الثلاثة، يُعدّ طور الروتيل الأكثر استقرارًا. يتحول طور الأناتاز بشكل لا رجعة فيه إلى طور روتيل عند درجة حرارة أعلى من 900 درجة مئوية، بينما يتحول طور البروكيت بشكل لا رجعة فيه إلى طور روتيل عند درجة حرارة أعلى من 650 درجة مئوية.
(1) ثاني أكسيد التيتانيوم في طور الروتيل
في ثاني أكسيد التيتانيوم في طور الروتيل، تقع ذرات التيتانيوم في مركز الشبكة البلورية، وتقع ست ذرات أكسجين في زوايا ثماني السطوح التيتانيوم-الأكسجين. يتصل كل ثماني السطوح بعشرة ثمانيات سطوح محيطة (بما في ذلك ثمانية رؤوس مشتركة وحافتان مشتركتان)، ويشكل جزيئين من ثاني أكسيد التيتانيوم خلية وحدة.
مخطط تخطيطي لخلية بلورية من ثاني أكسيد التيتانيوم في طور الروتيل (يسار)
طريقة توصيل ثماني السطوح من أكسيد التيتانيوم (يمين)
(2) ثاني أكسيد التيتانيوم في طور الأناتاز
في طور الأناتاز لثاني أكسيد التيتانيوم، يكون كل ثماني السطوح من التيتانيوم والأكسجين متصلاً بـ 8 ثماني السطوح المحيطة (4 حواف مشتركة و4 رؤوس مشتركة)، وتشكل 4 جزيئات من ثاني أكسيد التيتانيوم خلية وحدة.
مخطط تخطيطي لخلية بلورية من ثاني أكسيد التيتانيوم في طور الروتيل (يسار)
طريقة توصيل ثماني السطوح من أكسيد التيتانيوم (يمين)
Ⅲ. طرق تحضير ثاني أكسيد التيتانيوم:
تتضمن عملية إنتاج ثاني أكسيد التيتانيوم بشكل أساسي عملية حمض الكبريتيك وعملية الكلورة.
(1) عملية حمض الكبريتيك
تتضمن عملية إنتاج ثاني أكسيد التيتانيوم باستخدام حمض الكبريتيك تفاعل التحلل الحمضي لمسحوق حديد التيتانيوم مع حمض الكبريتيك المركز لإنتاج كبريتات التيتانيوم، والتي تُحلل بعد ذلك لإنتاج حمض الميتاتيتانيك. بعد التكليس والسحق، يتم الحصول على منتجات ثاني أكسيد التيتانيوم. يمكن لهذه الطريقة إنتاج أناتاز وثاني أكسيد التيتانيوم الروتيل.
(2) عملية الكلورة
تتضمن عملية كلورة إنتاج ثاني أكسيد التيتانيوم خلط مسحوق الروتيل أو مسحوق خبث التيتانيوم عالي الجودة مع فحم الكوك، ثم إجراء كلورة عالية الحرارة لإنتاج رابع كلوريد التيتانيوم. بعد الأكسدة عالية الحرارة، يُحصل على ناتج ثاني أكسيد التيتانيوم من خلال الترشيح، والغسل بالماء، والتجفيف، والسحق. لا تُنتج عملية كلورة إنتاج ثاني أكسيد التيتانيوم سوى منتجات الروتيل.
كيف يمكن التمييز بين ثاني أكسيد التيتانيوم الأصلي؟
أولا: الطرق الفيزيائية:
(1)الطريقة الأبسط هي مقارنة الملمس باللمس. ثاني أكسيد التيتانيوم المزيف أكثر نعومة، بينما ثاني أكسيد التيتانيوم الأصلي أكثر خشونة.
(2)من خلال الشطف بالماء، إذا وضعت القليل من ثاني أكسيد التيتانيوم على يدك، فإن اليد المزيفة يسهل غسلها، بينما اليد الأصلية ليس من السهل غسلها.
(3)خذ كوبًا من الماء النظيف وضع فيه ثاني أكسيد التيتانيوم. ما يطفو على السطح هو الأصلي، وما يستقر في القاع هو المزيف (قد لا تنجح هذه الطريقة مع المنتجات المُنشَّطة أو المُعَدَّلة).
(4)تحقق من قابليته للذوبان في الماء. عادةً ما يكون ثاني أكسيد التيتانيوم قابلًا للذوبان في الماء (باستثناء ثاني أكسيد التيتانيوم المُصمم خصيصًا للبلاستيك والحبر وبعض أنواع ثاني أكسيد التيتانيوم الصناعي، فهو غير قابل للذوبان في الماء).
II. الطرق الكيميائية:
(1) إذا تمت إضافة مسحوق الكالسيوم: فإن إضافة حمض الهيدروكلوريك سوف يسبب تفاعلًا قويًا مع صوت صرير، مصحوبًا بإنتاج عدد كبير من الفقاعات (لأن كربونات الكالسيوم تتفاعل مع الحمض لإنتاج ثاني أكسيد الكربون).
(2) إذا تمت إضافة الليثوبون: فإن إضافة حمض الكبريتيك المخفف أو حمض الهيدروكلوريك سيؤدي إلى ظهور رائحة البيض الفاسد.
(3) إذا كانت العينة كارهة للماء، فإن إضافة حمض الهيدروكلوريك لن يُسبب تفاعلًا. ومع ذلك، بعد تبليلها بالإيثانول ثم إضافة حمض الهيدروكلوريك، إذا ظهرت فقاعات، فهذا يُثبت أن العينة تحتوي على مسحوق كربونات الكالسيوم المغلف.
ثالثًا: هناك طريقتان جيدتان أخريان:
(1) عن طريق استخدام نفس الصيغة PP + 30% GF + 5% PP-G-MAH + 0.5% مسحوق ثاني أكسيد التيتانيوم، كلما كانت قوة المادة الناتجة أقل، كان ثاني أكسيد التيتانيوم (الروتيل) أكثر أصالة.
(2) اختر راتنجًا شفافًا، مثل ABS الشفاف المضاف إليه 0.5% من مسحوق ثاني أكسيد التيتانيوم. قِس نفاذيته للضوء. كلما انخفضت نفاذيته للضوء، زادت أصالة مسحوق ثاني أكسيد التيتانيوم.
وقت النشر: 31 مايو 2024
