¿Qué es el dióxido de titanio?
El componente principal del dióxido de titanio es el TiO₂, un importante pigmento químico inorgánico que se presenta en forma de sólido o polvo blanco. Es no tóxico, posee una alta blancura y brillo, y se considera el mejor pigmento blanco para mejorar la blancura de los materiales. Se utiliza ampliamente en industrias como la de recubrimientos, plásticos, caucho, papel, tintas, cerámica, vidrio, etc.
I.Diagrama de la cadena de valor de la industria del dióxido de titanio:
(1）La fase inicial de la cadena de la industria del dióxido de titanio se compone de materias primas, entre las que se incluyen ilmenita, concentrado de titanio, rutilo, etc.;
(2）El término «etapa intermedia» se refiere a los productos de dióxido de titanio.
(3) El campo descendente es el campo de aplicación del dióxido de titanio.El dióxido de titanio se utiliza ampliamente en diversos campos como recubrimientos, plásticos, fabricación de papel, tintas, caucho, etc.
II. Estructura cristalina del dióxido de titanio:
El dióxido de titanio es un tipo de compuesto polimorfo que presenta tres formas cristalinas comunes en la naturaleza: anatasa, rutilo y brookita.
Tanto el rutilo como la anatasa pertenecen al sistema cristalino tetragonal, que es estable a temperatura normal; la brookita pertenece al sistema cristalino ortorrómbico, con una estructura cristalina inestable, por lo que actualmente tiene poco valor práctico en la industria.
Entre las tres estructuras, la fase rutilo es la más estable. La fase anatasa se transformará irreversiblemente en fase rutilo por encima de los 900 °C, mientras que la fase brookita se transformará irreversiblemente en fase rutilo por encima de los 650 °C.
(1) Dióxido de titanio en fase rutilo
En la fase rutilo del dióxido de titanio, los átomos de Ti se ubican en el centro de la red cristalina, y seis átomos de oxígeno se ubican en los vértices del octaedro de titanio-oxígeno. Cada octaedro está conectado a 10 octaedros circundantes (incluyendo ocho vértices compartidos y dos aristas compartidas), y dos moléculas de TiO2 forman una celda unitaria.
Diagrama esquemático de la celda cristalina del dióxido de titanio en fase rutilo (izquierda).
Método de conexión del octaedro de óxido de titanio (derecha)
(2) Dióxido de titanio en fase anatasa
En la fase anatasa del dióxido de titanio, cada octaedro de titanio-oxígeno está conectado a 8 octaedros circundantes (4 que comparten aristas y 4 que comparten vértices), y 4 moléculas de TiO2 forman una celda unitaria.
Diagrama esquemático de la celda cristalina del dióxido de titanio en fase rutilo (izquierda).
Método de conexión del octaedro de óxido de titanio (derecha)
III. Métodos de preparación del dióxido de titanio:
El proceso de producción de dióxido de titanio incluye principalmente un proceso con ácido sulfúrico y un proceso de cloración.
(1) Proceso del ácido sulfúrico
El proceso de producción de dióxido de titanio mediante ácido sulfúrico implica la reacción de acidólisis del polvo de hierro y titanio con ácido sulfúrico concentrado para producir sulfato de titanio, que posteriormente se hidroliza para obtener ácido metatitánico. Tras la calcinación y trituración, se obtienen los productos de dióxido de titanio. Este método permite producir dióxido de titanio en fase anatasa y rutilo.
(2) Proceso de cloración
El proceso de cloración para la producción de dióxido de titanio consiste en mezclar rutilo o escoria con alto contenido de titanio con coque y luego realizar una cloración a alta temperatura para producir tetracloruro de titanio. Tras la oxidación a alta temperatura, el dióxido de titanio se obtiene mediante filtración, lavado con agua, secado y trituración. Este proceso solo produce rutilo.
¿Cómo distinguir la autenticidad del dióxido de titanio?
I. Métodos físicos:
(1）El método más sencillo consiste en comparar la textura al tacto. El dióxido de titanio sintético se siente más suave, mientras que el dióxido de titanio auténtico se siente más áspero.
(2）Si al enjuagar con agua se coloca dióxido de titanio en la mano, el producto falsificado se elimina fácilmente, mientras que el auténtico no.
(3）Toma un vaso de agua limpia y deja caer dióxido de titanio en él. El que flote en la superficie es auténtico, mientras que el que se deposite en el fondo es falso (este método puede no funcionar con productos activados o modificados).
(4）Compruebe su solubilidad en agua. En general, el dióxido de titanio es soluble en agua (excepto el dióxido de titanio diseñado específicamente para plásticos, tintas y algunos tipos de dióxido de titanio sintético, que son insolubles en agua).
II. Métodos químicos:
(1) Si se agrega polvo de calcio: Agregar ácido clorhídrico provocará una reacción vigorosa con un sonido chirriante, acompañado de la producción de una gran cantidad de burbujas (porque el carbonato de calcio reacciona con el ácido para producir dióxido de carbono).
(2) Si se agrega litopón: Agregar ácido sulfúrico diluido o ácido clorhídrico producirá un olor a huevo podrido.
(3) Si la muestra es hidrofóbica, la adición de ácido clorhídrico no provocará reacción. Sin embargo, si tras humedecerla con etanol y añadir ácido clorhídrico se producen burbujas, esto demuestra que la muestra contiene polvo de carbonato de calcio recubierto.
III. También existen otros dos buenos métodos:
(1) Al utilizar la misma fórmula de PP + 30% GF + 5% PP-G-MAH + 0,5% polvo de dióxido de titanio, cuanto menor sea la resistencia del material resultante, más auténtico será el dióxido de titanio (rutilo).
(2) Seleccione una resina transparente, como ABS transparente con un 0,5 % de polvo de dióxido de titanio añadido. Mida su transmitancia de luz. Cuanto menor sea la transmitancia de luz, más auténtico será el polvo de dióxido de titanio.
Fecha de publicación: 31 de mayo de 2024
