Che cos'è il biossido di titanio?
Il componente principale del biossido di titanio è il TIO2, un importante pigmento chimico inorganico che si presenta sotto forma di solido o polvere bianca. Non è tossico, ha un elevato punto di bianco e brillantezza ed è considerato il miglior pigmento bianco per migliorare il bianco dei materiali. È ampiamente utilizzato in settori come quello dei rivestimenti, della plastica, della gomma, della carta, dell'inchiostro, della ceramica, del vetro, ecc.
Ⅰ.Diagramma della catena industriale del biossido di titanio:
(1）La parte a monte della filiera del biossido di titanio è costituita da materie prime, tra cui ilmenite, concentrato di titanio, rutilo, ecc.;
(2）Il midstream si riferisce ai prodotti di biossido di titanio.
(3) Il downstream è il campo di applicazione del biossido di titanio.Il biossido di titanio è ampiamente utilizzato in vari campi, come rivestimenti, materie plastiche, fabbricazione della carta, inchiostro, gomma, ecc.
Ⅱ. La struttura cristallina del biossido di titanio:
Il biossido di titanio è un tipo di composto polimorfo, che in natura presenta tre forme cristalline comuni: anatasio, rutilo e brookite.
Sia il rutilo che l'anatasio appartengono al sistema cristallino tetragonale, che è stabile a temperatura normale; la brookite appartiene al sistema cristallino ortorombico, con una struttura cristallina instabile, per cui al momento ha scarso valore pratico nell'industria.
Tra le tre strutture, la fase rutilo è la più stabile. La fase anatasio si trasforma irreversibilmente in fase rutilo sopra i 900 °C, mentre la fase brookite si trasforma irreversibilmente in fase rutilo sopra i 650 °C.
(1) Biossido di titanio in fase rutilo
Nel biossido di titanio in fase rutilo, gli atomi di Ti si trovano al centro del reticolo cristallino e sei atomi di ossigeno si trovano agli angoli dell'ottaedro titanio-ossigeno. Ogni ottaedro è collegato a 10 ottaedri circostanti (inclusi otto vertici e due spigoli di condivisione), e due molecole di TiO2 formano una cella unitaria.
Diagramma schematico della cella cristallina del biossido di titanio in fase rutilo (sinistra)
Metodo di connessione dell'ottaedro di ossido di titanio (a destra)
(2) Biossido di titanio in fase anatasica
Nella fase anatasica del biossido di titanio, ogni ottaedro di titanio-ossigeno è collegato a 8 ottaedri circostanti (4 spigoli e 4 vertici di condivisione) e 4 molecole di TiO2 formano una cella unitaria.
Diagramma schematico della cella cristallina del biossido di titanio in fase rutilo (sinistra)
Metodo di connessione dell'ottaedro di ossido di titanio (a destra)
3. Metodi di preparazione del biossido di titanio:
Il processo di produzione del biossido di titanio comprende principalmente il processo con acido solforico e il processo di clorazione.
（1）Processo con acido solforico
Il processo di produzione del biossido di titanio con acido solforico prevede la reazione di acidolisi della polvere di ferro titanio con acido solforico concentrato per produrre solfato di titanio, che viene poi idrolizzato per produrre acido metatitanico. Dopo calcinazione e frantumazione, si ottengono prodotti a base di biossido di titanio. Questo metodo può produrre anatasio e biossido di titanio rutilo.
(2) Processo di clorazione
Il processo di clorurazione per la produzione di biossido di titanio prevede la miscelazione di polvere di scorie rutilo o ad alto contenuto di titanio con coke e la successiva clorurazione ad alta temperatura per produrre tetracloruro di titanio. Dopo l'ossidazione ad alta temperatura, il prodotto di biossido di titanio viene ottenuto tramite filtrazione, lavaggio con acqua, essiccazione e frantumazione. Il processo di clorurazione per la produzione di biossido di titanio può produrre solo prodotti rutilo.
Come distinguere l'autenticità del biossido di titanio?
I. Metodi fisici:
(1）Il metodo più semplice è confrontare la consistenza al tatto. Il biossido di titanio finto è più liscio al tatto, mentre quello autentico è più ruvido.
(2）Se si mette un po' di biossido di titanio sulla mano dopo averla sciacquata con acqua, quella falsa si lava via facilmente, mentre quella originale non è altrettanto facile.
(3）Prendete una tazza di acqua pulita e versateci dentro del biossido di titanio. Quello che galleggia in superficie è autentico, mentre quello che si deposita sul fondo è falso (questo metodo potrebbe non funzionare con prodotti attivati o modificati).
(4）Verificare la sua solubilità in acqua. Generalmente, il biossido di titanio è solubile in acqua (ad eccezione del biossido di titanio specificamente progettato per materie plastiche, inchiostri e alcuni biossido di titanio sintetici, che sono insolubili in acqua).
II. Metodi chimici:
(1) Se viene aggiunta polvere di calcio: l'aggiunta di acido cloridrico provocherà una reazione vigorosa con un suono stridente, accompagnato dalla produzione di un gran numero di bolle (perché il carbonato di calcio reagisce con l'acido per produrre anidride carbonica).
(2) Se si aggiunge litopone: l'aggiunta di acido solforico diluito o acido cloridrico produrrà un odore di uova marce.
(3) Se il campione è idrofobo, l'aggiunta di acido cloridrico non provocherà alcuna reazione. Tuttavia, dopo averlo bagnato con etanolo e aver aggiunto acido cloridrico, se si formano delle bolle, ciò dimostra che il campione contiene polvere di carbonato di calcio rivestita.
III. Esistono anche altri due buoni metodi:
(1) Utilizzando la stessa formula di PP + 30% GF + 5% PP-G-MAH + 0,5% polvere di biossido di titanio, minore è la resistenza del materiale risultante, più autentico è il biossido di titanio (rutilo).
(2) Selezionare una resina trasparente, come l'ABS trasparente con aggiunta di polvere di biossido di titanio allo 0,5%. Misurare la sua trasmittanza luminosa. Minore è la trasmittanza luminosa, più autentica è la polvere di biossido di titanio.
Data di pubblicazione: 31 maggio 2024
