Титана диоксид купить

Физико-химические свойства.

Формула TiO₂ - аморфный порошок снежно-белого цвета. Температура плавления зависит от модификации в пределах 1560÷1855°C. Не растворим в воде, после прокаливания не растворим также в разбавленной серной кислоте даже при кипячении. Не растворим в большинстве органических и неорганических кислот (кроме концентрированной серной кислоты и плавиковой). Слабо растворяется в щелочах.

Диоксид титана может кристаллизоваться в виде тетрагональных и ромбических кристаллов. Тетрагональные кристаллы имеют две модификации: анатаз и рутил. Ромбические кристаллы имеют одну модификацию - брукит. Брукит не обладает пигментными свойствами, поэтому не находит применение в технологии лаков и красок.

Характерным свойством диоксида титана является его гигроскопичность. Особенно для анатазной модификации. Это свойство диоксида титана является недостатком при использовании в технологии лаков и красок, так как приводит к замедлению отверждения покрытий, а также снижению их водопроницаемости. Для уменьшения гигроскопичности применяют поверхностное модифицирование пигмента.

Свойства анатаза и рутила

Спектры отражения анатаза и рутила характеризуются высоким отражением во всей видимой области и различаются в коротковолновой (менее 0,430 мкм) области, в которой анатаз отражает примерно вдвое больше, чем рутил, поэтому рутил кажется желтее анатазной модификации. Белизна диоксида титана также зависит и от степени дисперсности. С её повышением пигмент кажется более белым, так как мелкие частицы повышают рассеивающую способность в коротковолновой части спектра и уменьшают в длинноволновой части. Повышению белизны также способствуют добавки оптических отбеливателей (флуоресцирующих красителей).

Диоксид титана способен образовывать с оксидами переходных металлов твердые растворы. При этом искажается кристаллическая решетка, и пигмент приобретает цветовой оттенок. Анатаз менее чувствителен к действию примесей, чем рутил, так как сложнее образует с ними твердые растворы.

Для диоксида титана характерны явления фототропии и фотохимической активности.

Фототропия проявляется в потемнении образцов диоксида титана, загрязненных примесями железа, марганца, никеля, марганца и других. При освещении такие образцы становятся коричневатыми, а в темноте вновь белеют. Объясняется это окислением находящихся в пигменте примесей в высшие оксиды. В темноте высшие оксиды вновь переходят в низшие.

Фотохимическая активность проявляется в ускоренном разрушении покрытий, в которых содержится диоксид титана. Это обусловлено тем, что титан в диоксиде координационно не насыщен и катализирует окислительную деструкцию пленкообразователя. Пигмент при этом обнажается и может быть легко удален с поверхности покрытия. Происходит меление, которое проявляется тем в большей степени, чем более склонен олигомер к окислительной деструкции. Для снижения фотохимической активности пигмент подвергают модификации путем осаждения на поверхности частиц соединений алюминия, кремния, цинка и других.

Применение.

Диоксид титана используется в производстве широкого круга товаров различного назначения.
- Производство лакокрасочных материалов, в частности, титановых белил - 57% от всего потребления (диоксид титана рутильной модификации обладает более высокими пигментными свойствами - светостойкостью, разбеливающей способностью и др.), поскольку диоксид обладает отличными красящими свойствами. Это: краски (глянцевые, матовые и полуматовые, силикатные, кремнийорганические, порошковые, эмульсионные и с наполнителями для разнообразных строительных, ремонтных и промышленных работ, печати), лаки и эмали, смеси и растворы для грунтования, шпаклевки, штукатурки, цементирования, а также полиуретановые и эпоксидные покрытия, в том числе и для древесины. Диоксид, как и металл, белого цвета, поэтому используется он в качестве пигмента. Главное его достоинство - нетоксичность и безвредность. Кроме того, покрытия приобретают высокую стойкость к воздействиям ультрафиолета, не желтеют и практически не стареют.
- Более 20% объема производства двуокиси титана потребляется для изготовления пластических масс и изделий на их основе с высокими термическими свойствами (к примеру, оконный пластик, различная мебель, предметы быта, детали автомобилей, машин и техники), а также каучука, линолеума и резины. Здесь он выступает в роли наполнителя, обеспечивая стойкость изделий и поверхностей к изменениям светопогоды, сопротивление при смене среды, защиту от агрессивных факторов.
- Около 14% используется при производстве бумаги (белой, цветной, пропитанной), картона, обоев. Диоксид титана играет важную роль при пигментовании. Для придания бумаге гладкости, белости и высоких свойств при печати на поверхность наносят диоксид или его смеси с другими пигментами.
По различным прогнозам в ближайшее время наиболее высокими темпами будет расти потребление двуокиси титана для производства ламинированных сортов бумаги - примерно на 5-6% в год и пластмасс - 4%. При этом в производстве л/к материалов прирост хоть и будет, но в меньшей степени - всего 1,8-2% в год.

Другие области применения диоксида титана:
- Синтетические волокна и ткани: для матирования скрученного волокна.
- Косметика: для защиты от ультрафиолетовой радиации в солнцезащитных кремах, для придания высокого отбеливающего и укрывистостного заглушающего эффекта зубной пасте, мылу и т.д. Для получения белой мыльной основы из прозрачной разводят 5 кг диоксида титана в 50 л воды. Получившийся краситель необходимо добавить в расплавленную основу в пропорциях 5 л на 100 кг основы.
- Пищевая промышленность: для придания высокого отбеливающего и укрывистостного эффекта продуктам, для защиты цвета и упаковки (пластик) продуктов от ультрафиолетового излучения.
- Фармацевтическая промышленность: пигментный диоксид титана, высокой химической чистоты, для придания высокого отбеливающего и укрывистосного эффекта в фармацевтике.
- Печатная краска: для повышения стойкости покрытий к атмосферным воздействиям.
- Катализатор: диоксид титана может быть использован как катализатор, как фотокатализатор и как инертный базовый керамический материал для активных компонентов.
- Нанотехнологии: нанопорошки диоксида титана, применение диоксида титана для очистки воздуха в городах, бумага из нановолокна на основе диоксида титана, водородная энергетика и др.
- В производстве резиновых изделий (краситель для окраски резины боковины шины), стекольном производстве (термостойкое и оптическое стекло), как огнеупор (обмазка сварочных электродов и покрытий литейных форм), в косметических средствах (мыло и т.д.), в пищевой промышленности (пищевая добавка E171).
Диоксид титана выступает в роли наполнителя, обеспечивая стойкость изделий и поверхностей к изменениям светопогоды, сопротивление при смене среды, защиту от агрессивных факторов.
Двуокись титана входит в состав фарфоровых масс, тугоплавких стекол, керамических материалов с высокой диэлектрической проницаемостью.
Диоксид титана химической чистоты 99,9998% применяется при производстве оптоволоконных изделий, медицинского оборудования, в радиоэлектронной промышленности. При изготовлении сверхчистых стекол диоксид служит эталоном чистоты. Также он незаменим при выработке термостойкого и оптического стекла, как огнеупорное защитное покрытие при сварочных работах. При производстве керамики диоксид используется для придания максимальной белости черепку либо же эмали (ангобам).
Другие сферы использования: предохранение древесины (повышение атмосферостойкости с помощью оптической фильтрации вредной для древесины солнечной радиации), наполнение резины, стеклянных эмалей, стекла и стеклянной керамики, электрокерамики, очистка воздуха, сварочные флюксы, твердые сплавы, химические промежуточные соединения, материалы, содержащие диоксид титана, подходящих для использования при высоких температурах (например, противопожарная защита печей с форсированной тягой), аналитическая и опытная хроматография жидкостей.
Отдельно следует отметить диоксид титана чистотой 99,999% марки ОСЧ 7-5 (ТУ-б-09-01-640-84), который применяется в качестве эталона чистоты, в производстве оптически прозрачных стекол, в волоконной оптике, радиоэлектронике, для пьезокерамики, в медицинской промышленности и т.д. Это особо чистое химическое вещество, полученное методом термического гидролиза.

Пищевая добавка Е171 используется для окрашивания драже, жевательной резинки, порошкообразных продуктов, декорирования кондитерских изделий в дозировке около 0,1 г/кг.

TiO2 применяют в различных фракциях, чьи характеристики специально адаптированы для соответствующего использования. В зависимости от применения, используют кристаллы различных форм (рутил и анатаз), размер частиц, а так же не и/или органическую обработку поверхностей.

Получение.

Для промышленного производства диоксида титана используются два технологических процесса: сульфатный и хлоридный. Рутильный пигмент может изготавливаться любым способом, в то время как анатазный пигмент может изготавливаться только сульфатным способом.

Сульфатный метод был внедрен в производство в 1931 г., начавшись с выпуска анатазной формы TiО₂ , а позднее (1941 г.) было освоено изготовление рутила. При этой технологии руда, содержащая титан, растворяется в серной кислоте с образованием раствора сульфатов титана, железа и других металлов. Затем в результате выполнения последовательности операций, включающих химическое восстановление, очистку, осаждение, промывку и прокаливание, получают промежуточные фракции TiО₂ пигментного размера. Кристаллическая структура - анатаза или рутила - контролируется на этапах образования ядер кристаллизации и последующего прокаливания.

FeTiО₃ + 2H₂ S0₄ -> TiOSО₄ + FeSО₄ + 2H₂О TiOSО₄ + H₂ 0 -> Ti0₂ + H₂S0₄

Хлоридный метод построен на двух высокотемпературных безводных парофазных реакциях. В условиях восстановления титановая руда взаимодействует с газообразным хлором с получением хлористого титана и побочных хлоридов других металлов, которые впоследствии отделяются. После этого прошедший тонкую очистку TiCI₄ окисляется при высокой температуре с получением промежуточной двуокиси титана высокой яркости. На этапе окисления в рамках хлорирования имеется возможность жестко контролировать распределение частиц по размерам, а также тип кристалла, что позволяет получать диоксид титана с отличными показателями по кроющей и разбеливающей способностям.

2FeTiО₃ + 7CI₂ + ЗС -> 2TiCI₄ + 2FeCI₃+ 3CО₂ TiCI₄ + О ₂ -» TiО₂ + 2CI₂

В обоих технологических процессах - сульфатном и хлоридном - промежуточными продуктами являются скопления кристаллов TiО₂ пигментного размера, которые должны быть разделены (размельчены) для получения оптимальных оптических характеристик. В зависимости от требований конечного пользователя для модификации TiО₂ используются различные методы обработки, включая осаждение оксидов кремния, алюминия, циркония или цинка на поверхность пигментных фракций. С целью оптимизации рабочих характеристик для конкретных применений могут использоваться специальные методы обработки оксидами в водных или безводных средах или их различные комбинации. Кроме того, с помощью различных методов могут наноситься органические добавки с целью улучшения отдельных характеристик пигмента.