ไทเทเนียมไดออกไซด์คืออะไร?
ส่วนประกอบหลักของไทเทเนียมไดออกไซด์คือ TIO2 ซึ่งเป็นเม็ดสีเคมีอนินทรีย์ที่สำคัญในรูปของของแข็งหรือผงสีขาว ปลอดสารพิษ มีความขาวและความสว่างสูง และถือเป็นเม็ดสีขาวที่ดีที่สุดสำหรับการเพิ่มความขาวของวัสดุ มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น สีเคลือบ พลาสติก ยาง กระดาษ หมึก เซรามิก แก้ว เป็นต้น
Ⅰ.แผนภาพห่วงโซ่อุตสาหกรรมไทเทเนียมไดออกไซด์:
(1ส่วนต้นน้ำของห่วงโซ่อุตสาหกรรมไทเทเนียมไดออกไซด์ประกอบด้วยวัตถุดิบต่างๆ ได้แก่ อิลเมไนต์ ไทเทเนียมเข้มข้น รูไทล์ เป็นต้น
(2(ส่วนกลางหมายถึงผลิตภัณฑ์ไทเทเนียมไดออกไซด์)
(3) ปลายน้ำคือขอบเขตการใช้งานของไทเทเนียมไดออกไซด์ไทเทเนียมไดออกไซด์ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในหลากหลายสาขา เช่น การเคลือบผิว พลาสติก การผลิตกระดาษ หมึกพิมพ์ ยาง และอื่นๆ
Ⅱ.โครงสร้างผลึกของไทเทเนียมไดออกไซด์:
ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นสารประกอบที่มีโครงสร้างผลึกหลายรูปแบบ โดยมีรูปแบบผลึกทั่วไป 3 รูปแบบในธรรมชาติ ได้แก่ อนาเทส รูไทล์ และบรูไคต์
ทั้งรูไทล์และอนาเทสเป็นแร่ในระบบผลึกแบบเตตระโกนัล ซึ่งมีความเสถียรภายใต้อุณหภูมิปกติ ในขณะที่บรูไคต์เป็นแร่ในระบบผลึกแบบออร์โธรอมบิก ซึ่งมีโครงสร้างผลึกที่ไม่เสถียร ดังนั้นจึงมีคุณค่าทางอุตสาหกรรมน้อยในปัจจุบัน
ในบรรดาโครงสร้างทั้งสาม เฟสรูไทล์เป็นโครงสร้างที่เสถียรที่สุด เฟสอะนาเทสจะเปลี่ยนรูปเป็นเฟสรูไทล์อย่างถาวรที่อุณหภูมิสูงกว่า 900°C ในขณะที่เฟสบรูไคต์จะเปลี่ยนรูปเป็นเฟสรูไทล์อย่างถาวรที่อุณหภูมิสูงกว่า 650°C
(1) ไทเทเนียมไดออกไซด์เฟสรูไทล์
ในไทเทเนียมไดออกไซด์เฟสรูไทล์ อะตอม Ti จะอยู่ตรงกลางของโครงผลึก และอะตอมออกซิเจน 6 อะตอมจะอยู่ที่มุมของทรงแปดเหลี่ยมไทเทเนียม-ออกซิเจน แต่ละทรงแปดเหลี่ยมเชื่อมต่อกับทรงแปดเหลี่ยมรอบข้าง 10 ทรง (รวมถึง 8 ทรงที่ใช้จุดยอดร่วมกันและ 2 ทรงที่ใช้ขอบร่วมกัน) และโมเลกุล TiO2 สองโมเลกุลรวมกันเป็นหน่วยเซลล์
แผนภาพแสดงโครงสร้างผลึกของไทเทเนียมไดออกไซด์เฟสรูไทล์ (ซ้าย)
วิธีการเชื่อมต่อของทรงแปดเหลี่ยมไทเทเนียมออกไซด์ (ด้านขวา)
(2) ไททาเนียมไดออกไซด์เฟสอะนาเทส
ในเฟสอะนาเทสของไทเทเนียมไดออกไซด์ รูปทรงแปดเหลี่ยมไทเทเนียม-ออกซิเจนแต่ละอันจะเชื่อมต่อกับรูปทรงแปดเหลี่ยมโดยรอบ 8 อัน (4 อันใช้ขอบร่วมกัน และ 4 อันใช้จุดยอดร่วมกัน) และโมเลกุล TiO2 จำนวน 4 โมเลกุลจะรวมกันเป็นหน่วยเซลล์
แผนภาพแสดงโครงสร้างผลึกของไทเทเนียมไดออกไซด์เฟสรูไทล์ (ซ้าย)
วิธีการเชื่อมต่อของทรงแปดเหลี่ยมไทเทเนียมออกไซด์ (ด้านขวา)
Ⅲ. วิธีการเตรียมไทเทเนียมไดออกไซด์:
กระบวนการผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยกระบวนการใช้กรดซัลฟิวริกและกระบวนการคลอริเนชัน
(1) กระบวนการกรดซัลฟิวริก
กระบวนการผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยกรดซัลฟิวริกเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการสลายตัวด้วยกรดของผงเหล็กไทเทเนียมกับกรดซัลฟิวริกเข้มข้นเพื่อผลิตไทเทเนียมซัลเฟต จากนั้นจึงไฮโดรไลซิสเพื่อผลิตกรดเมตาไททานิก หลังจากเผาและบดแล้วจะได้ผลิตภัณฑ์ไทเทเนียมไดออกไซด์ วิธีนี้สามารถผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์ชนิดอนาเทสและรูไทล์ได้
(2) กระบวนการคลอริเนชัน
กระบวนการผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์โดยการคลอริเนชันนั้นเกี่ยวข้องกับการผสมผงรูไทล์หรือผงตะกรันไทเทเนียมสูงเข้ากับโค้ก แล้วทำการคลอริเนชันที่อุณหภูมิสูงเพื่อผลิตไทเทเนียมเตตระคลอไรด์ หลังจากออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงแล้ว ผลิตภัณฑ์ไทเทเนียมไดออกไซด์จะถูกแยกออกมาโดยผ่านกระบวนการกรอง การล้างด้วยน้ำ การอบแห้ง และการบด กระบวนการผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์โดยการคลอริเนชันสามารถผลิตได้เฉพาะผลิตภัณฑ์รูไทล์เท่านั้น
จะตรวจสอบความแท้ของไทเทเนียมไดออกไซด์ได้อย่างไร?
I. วิธีการทางกายภาพ:
(1)วิธีที่ง่ายที่สุดคือการเปรียบเทียบพื้นผิวด้วยการสัมผัส ไทเทเนียมไดออกไซด์ปลอมจะให้ความรู้สึกเรียบลื่นกว่า ในขณะที่ไทเทเนียมไดออกไซด์แท้จะให้ความรู้สึกหยาบกว่า
(2)หากนำไทเทเนียมไดออกไซด์มาทาบนมือแล้วล้างออกด้วยน้ำ จะพบว่าของปลอมล้างออกได้ง่าย ในขณะที่ของแท้ล้างออกได้ยากกว่า
(3)นำน้ำสะอาดใส่แก้วแล้วหยดไทเทเนียมไดออกไซด์ลงไป อันที่ลอยขึ้นมาบนผิวน้ำคือของแท้ ส่วนอันที่จมลงไปด้านล่างคือของปลอม (วิธีนี้อาจใช้ไม่ได้กับผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการกระตุ้นหรือดัดแปลงแล้ว)
(4)ตรวจสอบความสามารถในการละลายในน้ำ โดยทั่วไป ไทเทเนียมไดออกไซด์สามารถละลายในน้ำได้ (ยกเว้นไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับพลาสติก หมึกพิมพ์ และไทเทเนียมไดออกไซด์สังเคราะห์บางชนิด ซึ่งไม่ละลายในน้ำ)
II. วิธีทางเคมี:
(1) หากเติมผงแคลเซียม: การเติมกรดไฮโดรคลอริกจะทำให้เกิดปฏิกิริยารุนแรงพร้อมเสียงแหลม และมีฟองอากาศจำนวนมากเกิดขึ้น (เนื่องจากแคลเซียมคาร์บอเนตทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อผลิตคาร์บอนไดออกไซด์)
(2) หากเติมลิโทโพน: การเติมกรดซัลฟิวริกเจือจางหรือกรดไฮโดรคลอริกจะทำให้เกิดกลิ่นไข่เน่า
(3) หากตัวอย่างมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ การเติมกรดไฮโดรคลอริกจะไม่ทำให้เกิดปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม หากหลังจากทำให้เปียกด้วยเอทานอลแล้วเติมกรดไฮโดรคลอริก หากเกิดฟองขึ้น แสดงว่าตัวอย่างนั้นมีผงแคลเซียมคาร์บอเนตเคลือบอยู่
III. นอกจากนี้ยังมีวิธีการที่ดีอีกสองวิธี:
(1) โดยการใช้สูตรเดียวกันของ PP + GF 30% + PP-G-MAH 5% + ผงไทเทเนียมไดออกไซด์ 0.5% ยิ่งความแข็งแรงของวัสดุที่ได้ต่ำลงเท่าใด ไทเทเนียมไดออกไซด์ (รูไทล์) ก็ยิ่งมีความแท้จริงมากขึ้นเท่านั้น
(2) เลือกเรซินโปร่งใส เช่น ABS โปร่งใสที่เติมผงไทเทเนียมไดออกไซด์ 0.5% วัดค่าการส่งผ่านแสง ยิ่งค่าการส่งผ่านแสงต่ำเท่าไร ผงไทเทเนียมไดออกไซด์ก็ยิ่งมีความเป็นธรรมชาติมากขึ้นเท่านั้น
วันที่เผยแพร่: 31 พฤษภาคม 2567
