Cos'è il biossido di titanio?
Il componente principale del biossido di titanio è il TiO2, un importante pigmento chimico inorganico sotto forma di solido o polvere bianca. È atossico, possiede un'elevata bianchezza e brillantezza ed è considerato il miglior pigmento bianco per migliorare la bianchezza dei materiali. Trova ampio impiego in settori quali rivestimenti, materie plastiche, gomma, carta, inchiostri, ceramica, vetro, ecc.
I.Schema della filiera industriale del biossido di titanio:
（1) La fase a monte della catena industriale del biossido di titanio è costituita da materie prime, tra cui ilmenite, concentrato di titanio, rutilo, ecc.
（2) Il termine "midstream" si riferisce ai prodotti a base di biossido di titanio.
(3) Il settore a valle è quello delle applicazioni del biossido di titanio.Il biossido di titanio è ampiamente utilizzato in diversi settori come rivestimenti, materie plastiche, produzione di carta, inchiostri, gomma, ecc.
II. La struttura cristallina del biossido di titanio:
Il biossido di titanio è un composto polimorfo che in natura presenta tre forme cristalline comuni: anatasio, rutilo e brookite.
Sia il rutilo che l'anatase appartengono al sistema cristallino tetragonale, che è stabile a temperatura ambiente; la brookite appartiene al sistema cristallino ortorombico, con una struttura cristallina instabile, quindi 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 al di sopra dei 900 °C, mentre la fase brookite si trasforma irreversibilmente in fase rutilo al di sopra dei 650 °C.
(1) Biossido di titanio in fase rutilo
Nella fase rutilo del biossido di titanio, gli atomi di Ti si trovano al centro del reticolo cristallino e sei atomi di ossigeno sono situati ai vertici dell'ottaedro titanio-ossigeno. Ogni ottaedro è collegato a 10 ottaedri circostanti (di cui otto con vertici e due con spigoli in comune) e due molecole di TiO2 formano una cella unitaria.
Schema della cella cristallina del biossido di titanio in fase rutilo (a sinistra)
Metodo di collegamento dell'ottaedro di ossido di titanio (a destra)
(2) Biossido di titanio in fase anatasio
Nella fase anatasio del biossido di titanio, ogni ottaedro titanio-ossigeno è connesso a 8 ottaedri circostanti (4 con spigoli e 4 con vertici in comune), e 4 molecole di TiO2 formano una cella unitaria.
Schema della cella cristallina del biossido di titanio in fase rutilo (a sinistra)
Metodo di collegamento dell'ottaedro di ossido di titanio (a destra)
III. 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 dell'acido solforico
Il processo con acido solforico per la produzione di biossido di titanio 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 i prodotti di biossido di titanio. Questo metodo può produrre biossido di titanio in fase anatasio e rutilo.
(2) Processo di clorazione
Il processo di clorurazione per la produzione di biossido di titanio prevede la miscelazione di polvere di scoria 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 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 a base di rutilo.
Come riconoscere l'autenticità del biossido di titanio?
I. Metodi fisici:
（1)Il metodo più semplice è confrontare la consistenza al tatto. Il biossido di titanio contraffatto risulta più liscio, mentre quello autentico è più ruvido.
（2)Se, risciacquando con acqua, si applica del biossido di titanio sulla mano, quello falso si lava via facilmente, mentre quello autentico no.
（3)Prendete una tazza di acqua pulita e versateci dentro qualche goccia di 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)Verificate la sua solubilità in acqua. In genere, il biossido di titanio è solubile in acqua (ad eccezione del biossido di titanio specificamente progettato per materie plastiche, inchiostri e di alcuni biossidi di titanio sintetici, che sono insolubili in acqua).
II. Metodi chimici:
(1) Se si aggiunge polvere di calcio: l'aggiunta di acido cloridrico provoca una reazione vigorosa con un suono stridulo, accompagnata dalla produzione di un gran numero di bolle (perché il carbonato di calcio reagisce con l'acido producendo anidride carbonica).
(2) Se si aggiunge litopone: l'aggiunta di acido solforico diluito o di acido cloridrico produrrà un odore di uova marce.
(3) Se il campione è idrofobico, l'aggiunta di acido cloridrico non provocherà alcuna reazione. Tuttavia, dopo averlo bagnato con etanolo e aver poi aggiunto acido cloridrico, se si formano 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%. Misurarne la trasmittanza luminosa. Minore è la trasmittanza luminosa, più autentica è la polvere di biossido di titanio.
Data di pubblicazione: 31 maggio 2024
