钛白粉中除了二氧化钛还有什么

主要包括金红石和锐钛矿两种二氧化钛晶型，由于属于矿物质，其中不免含有一些其他金属氧化物，如MgO、Fe2O3、CaO等，可能这3%离有这些物质。如果非要弄清楚是什么，可以去做ICP检测（等离子体电感耦合光谱），看看到底有没有预想的物质

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钛白粉除了作为塑料助剂 还发挥着怎样的作用？

2017-10-10 环球

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中国粉体网讯 在塑料工业当中，塑料助剂是不可或缺的成员，塑料助剂为塑料提供了更好的性能，使之能够更好地被运用于生产之中。除了作为塑料助剂，钛白粉还被广泛应用于多个行业。

钛白粉的主要应用领域：涂料、塑料、油墨、造纸，其中涂料占60%，塑料占20%、造纸占14%，其它(含化妆品、化纤、电子、陶瓷、搪瓷、焊条、合金、玻璃等领域)占6%。

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钛白粉在橡胶行业中既作为塑料助剂着色剂，又具有补强、防老化、填充作用。在白色和彩色橡胶制品中加入钛白粉，在日光照射下，耐日晒，不开裂、不变色，伸展率大及耐酸碱。橡胶用钛白粉，主要用于汽车轮胎以及胶鞋、橡胶地板、手套、运动器材等，一般以锐钛型为主。但用于汽车轮胎生产量，常加入一定量的金红石型产品，以增强抗臭氧和抗紫外线能力。

钛白粉在化妆品中应用也日趋广泛。由于钛白粉无毒，远比铅白优越，各种香粉几乎都用钛白粉来代替铅白和锌白。香粉中只须加入5%-8%的钛白粉就可以得到永久白色，使香料更滑腻，有附着力、吸收力和遮盖力。在水粉和冷霜中钛白粉可减弱油腻及透明的感觉。其他各种香料、防晒霜、皂片、白色香皂和牙膏中也可用钛白粉。

一、化妆品级二氧化钛分为油性和水性钛白粉。由于它化学性质稳定，折射率高、不透明度高、遮盖力高、白度好、且无毒害，被广泛应用于化妆品领域，起美容美白的功效。

性能特点：

白度高，遮盖力强。

亲水、亲油产品它克服了一般钛白粉在各自的分散体系中不易分散、易沉淀等缺陷，显著改善了它的分散性和抗沉淀性，使您的产品更加稳定和满意。

耐候性强。

与化妆品其他原料配伍性好。

用途

钛白粉被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。

钛白粉(二氧化钛)化学性质稳定，在一般情况下与大部分物质不发生反应。在自然界中二氧化钛有三种结晶：板钛型、锐钛和金红石型。板钛型是不稳定的晶型，无工业利用价值，锐钛型(Anatase)简称A型，和金红石型(Rutile)简称R型，都具有稳定的晶格，是重要的白色颜料和瓷器釉料，与其他白色颜料比较有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性、和化学稳定性，特别是没有毒性。

钛白粉广泛用于涂料、塑料、橡胶、油墨、纸张、化纤、陶瓷、日化、医药、食品等行业。

涂料行业是钛白粉的最大用户，特别是金红石型钛白粉，大部分被涂料工业所消耗。用钛白粉制造的涂料，色彩鲜艳，遮盖力高，着色力强，用量省，品种多，对介质的稳定性可起到保护作用，并能增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分透过，延长漆膜寿命。

塑料行业是第二大用户，在塑料中加入钛白粉，可以提高塑料制品的耐热性、耐光性、耐候性，使塑料制品的物理化学性能得到改善，增强制品的机械强度，延长使用寿命。

造纸行业是钛白粉第三大用户，作为纸张填料，主要用在高级纸张和薄型纸张中。在纸张中加入钛白粉，可使纸张具有较好的白度，光泽好，强度高，薄而光滑，印刷时不穿透，质量轻。造纸用钛白粉一般使用未经表面处理的锐钛型钛白粉，可以起到荧光增白剂的作用，增加纸张的白度。但层压纸要求使用经过表面处理的金红石型钛白粉，以满足耐光、耐热的要求。

钛白粉还是高级油墨中不可缺少的白色颜料。含有钛白粉的油墨耐久不变色，表面润湿性好，易于分散。油墨行业所用的钛白粉有金红石型，也有锐钛型。

纺织和化学纤维行业是钛白粉的另一个重要应用领域。化纤用钛白粉主要作为消光剂。由于锐钛型比金红型软，一般使用锐钛型。化纤用钛白粉一般不需表面处理，但某些特殊品种为了降低二氧化钛的光化学作用，避免纤维在二氧化钛光催化的作用下降解，需进行表面处理。

搪瓷行业是钛白粉的一个重要应用领域，搪瓷级钛白粉具有纯度高、白度好、颜色鲜、粒径均匀、很强的折射率和较高消色力，具有很强的乳浊度和不透明性，使涂搪后涂层薄、光滑和耐酸性强，在搪瓷制造工艺中能与其他材料混合均匀、不结块、易于熔制等优点。

陶瓷行业也是钛白粉的重要应用领域，陶瓷级钛白粉具有纯度高、粒度均匀、折射率高，有优良的耐高温性，在1200度高温条件下保持1小时不变灰的特性。不透明度高、涂层薄、重量轻，广泛应用于陶瓷、建筑、装饰等材料。

微乳化技术是一种全新的技术，它是由Hoar和Schulman 1943年发现的，并于1959年将油-水-表面活性剂-助表面活性剂形成的均相体系正式定名为微乳液（microemulsion）。根据表面活性剂性质和微乳液组成的不同，微乳液可呈现为水包油和油包水两种类型。 一、微乳液的性质 微乳液是由水、油、表面活性剂（surfactant）和助表面活性剂（cosurfactant）在适当的比例下形成的透明或半透明、各向同性的热力学稳定体系。微乳化液与常规乳化液的一些性质做了简略比较。 微乳液与乳状液的本质区别表现为两个方面： （1）微乳液是热力学稳定体系，而乳状液只是动力学意义上的稳定； （2）微乳液小球的粒径小于10nm，所以微乳液呈透明或半透明；而乳液小球的粒径为100∽500nm，故体系是浑浊的。 微乳液具有以下特性： （1）超低的界面张力：在微乳液体系中油/水界面张力可降至超低值10-3∽10-4mNm-1,而一般的油/水界面张力通常为70 mNm-1，加入表面活性剂能降低至20 mNm-1左右。 （2）很大的增溶量：O/W型微乳液对油的增溶量一般为5%左右，而W/O型微乳液对油的增溶量一般为60%左右。 （3）粒径：微乳液液滴的大小一般为10∽100nm，胶束的大小一般为1∽10nm，微乳液的粒径介于胶束与乳状液之间。 （4）热力学稳定性：微乳液很稳定，长时间放置也不会分层和破乳。 二、微乳液的制备方法 1、剂在水中法。乳化剂溶于水中，在激烈搅拌下将油相加入，可得O/W型乳液。 2、剂在油中法。乳化剂溶于油相，再加水，直接制得W/O型乳液。继续加水至变型，可得O/W型乳液。这样制得的O/W型乳液粒度小，稳定性高。 3、轮流加液法。将油和水轮流加入乳化剂中，每次少量。 4、瞬间成皂法。制备用皂稳定的乳液，可将脂肪酸溶于油相，将碱溶于水相。在剧烈搅拌下将两相混合，在界面上瞬间形成脂肪酸皂，从而得到稳定的乳液。 5、界面复合物生成法。采用复合乳化剂时，将亲油性强的乳化剂溶于油相，将亲水性强的乳化剂溶于水相。两相混合时，界面上二种乳化剂形成复合物，从而使乳状液稳定。 6、自发乳化法。不需要机械搅拌，把油、水和乳化剂加在一起自发地形成乳状液。 三、在石油行业中的应用 1、 在提高原油采收率中的应用 在当前各种各样的能源中，原油发挥着重要的作用，约占世界能源的40%。但是，原油是非再生资源，储量在逐年下降。因此，提高原油采收率，以增加原油供应，其重要性不言而喻。所谓提高原油采收率是指通过注入原来油藏中没有的各种物料驱替出原油。一次采油是靠地下油藏自身的压力开采；二次采油是指用注气或注水等手段使油藏中局部增加压力；三次采油则是指二次采油后所采用的任何技术，微乳液驱油是其中比较有效的一种。 微乳技术用于三次采油，从60年代就已开始，70年代的两次石油危机大大加速了这方面的工作。微乳液之所以能驱油，最主要的原因是微乳液能产生超低的油-驱替液界面张力。二次采油后，剩余的油粘附在地层的毛细管孔道中，油水界面张力约30N/m，由此得出，驱动残余油的压差一般为100Kg/cm-2/m-1，而注水的压差只有2～4Kg/cm-2/m-1，所以单靠注水不能采出这部分原油。加入微乳液可使表面张力降低到10-3N/m，因而可以大大提高采收率。 2、 在燃料油中的应用 早在1913年，英国剑桥大学就提出在发动机中掺水燃烧的思路。1981年国际燃烧协会第一届年会上决定把掺水燃料作为三大节能措施之一。随着能源供需矛盾的日益突出，节约能源、保护环境已成为世界性研究课题。当今油料尤其是柴油的价格不断攀升，每吨批发价近4000元。因此，油包水型微乳化柴油，这种新型的节能燃料，成为近期研究的热点。 微乳化柴油其节能和环保性能有着严谨的科学依据。水本身并不燃烧，，内燃机使用含水燃料之所以能节能，不是水代替了燃料，而是促进了燃烧，使原有的燃烧更完善。众说周知，水是由氧和氢两种元素组成的，在气缸高温高压燃烧中会发生一系列附加的化学反应，会产生大量的O、H和OH自由基，这些物质大大活化了整个燃烧过程。第一，是利用自身分解氧充分助燃，抑制了未燃碳的提前排放，使之更完全燃烧，从而节省了燃油；第二，利用水在一切固体和液体中比热最大的特性迅速吸收动力零部件热量而减少膨胀性磨擦，降低了自耗功而节省了油料，增加了功率；第三，减少积炭和结焦，含水燃料可减少局部高温缺氧脱氢裂解烃类结成炭颗粒，且使燃烧室各壁面和喷油头、火花电极等突出部位温度均化，保证整体正常工作，从而达到降耗的目的；第四，促使二次雾化，由于水的沸点低而蒸发早，水蒸气产生的压力突破油包水所形成的薄膜，产生微爆效应，使油、水都得到了在化油器之后的再次雾化，不仅大大提高了燃烧利用率而节能，且增加了功率，减少尾气污染30%以上。 3、 在石蜡中的应用 微乳化蜡以石蜡和高效乳化剂等为原料乳化而成，其具有乳液微粒小、稳定性好、透明等特点。 微乳化蜡可用于人造板工业。我国目前的各种纤维板和刨花板都不同程度地使用微乳化蜡作防水剂。在造纸业，如果采用微乳化蜡施胶，不仅可改善纸张质量，还可降低成本。在纺织业，微乳化蜡主要用作柔软剂和上浆助剂。在农业，微乳化蜡主要用于果蔬保鲜和植物保护。果蔬采收后用水果保鲜微乳化蜡处理，可防止因生理衰老、病菌及机械损伤等引起的腐烂变质。在植物保护方面，微乳化蜡可防止干旱、冻害、日灼等气候条件对植物的有害影响。花卉被采摘后先用水浸泡，然后再用微乳化蜡处理，可延长花卉的寿命。在皮革制造业，用微乳化蜡处理的皮革，可以使皮革表面具有蜡质手感、清爽、光亮度好。微乳化蜡在陶瓷生产中用作润滑剂，可以促进胚体形成，易于脱模，提高成品质量。微乳化蜡还可作为塑料制品及汽车的上光剂。 微乳化蜡的应用领域十分广泛，其发展前景十分看好。 4．在润滑剂中的应用 金属加工按使用特性分为金属切削液和金属成型液（含拉拔、轧制、锻压等）两大类。每一品种再按介质状况分为油基型(Straight oil)和水基型(Water fluid)。水基液又分为可溶性油(Soluble Oil)、半合成液(Semi-synthetics)（亦称为微乳液(microemulsion)）和合成液(Synthetics)。乳化液是矿油中加入乳化剂溶于水后形成的；半合成液是由油、水、表面活性剂、助表面活性剂、和各种添加剂形成的透明油状液体；合成液则完全不含油，是一些化合物直接加入水后形成的透明液体。微乳化油是一种介于乳化油和合成切削液之间的新型金属加工液产品，它既具有乳化油的润滑性，又有合成切削液的清洗性，逐步发展为乳化油和合成液的换代产品。 随着国外先进机械装备的不断引进，必须随机引进大量微乳切削液产品，因为国产切削液性能不过硬，满足不了工艺要求。进口微乳切削液价格昂贵，几乎是国产切削液价格的十倍左右。因而大力开发研究并试制这种新产品是发展我国机械工业所必须解决的问题。 四、结论及展望 微乳液因其独特的性质得到了广泛的应用，例如，在三次采油、燃料、石蜡、润滑剂、沥青、化学反应、化妆品、医药、洗涤过程、物质分离、纺织工业、制革工业、食品工业等都得到了广泛的应用。最近十年，尤其是20世纪90年代以后，人们对微乳应用的兴趣日益浓厚，对微乳的研究将大有可为。

白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和白炭黑气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。

白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子（粒径小于100nm），无毒，有巨大的比表面积。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达99％，粒径可达10~20nm，但制备工艺复杂，价格昂贵；沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、盐酸、CO2与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂，超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料薄膜开口剂等。

2，生产方法

制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸钠以外，其它成本都很高。新方法采用廉价的非金属矿作为硅源，大大降低了白炭黑的生产成本。

2．1传统方法

（1）气相法

主要为化学气相沉积（CAV）法，又称热解法、干法或燃烧法。其原料一般为四氯化硅、氧气（或空气）和氢气，高温下反应而成。反应式为：

SiCl4＋ 2H2＋ O2—>SiO2＋4HCl

空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。四氯化硅在高温下气化（火焰温度1000~1800℃）后，与一定量的氢和氧（或空气）在1800℃左右的高温下进行气相水解；此时生成的气相二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗气相二氧化硅至PH值为4～6即为成品。

德国迪高沙（Degussa）公司和美国卡伯特（Cabot）公司的气相法生产技术全球领先。他们的生产装置规模大，自动化程度高，产品成本低，牌号（尤其是应用于特殊领域的功能性专用产品牌号）多，品质好，如表面积分布均匀、含水量低。我国沈阳化工股份有限公司及上海氯碱化工股份有限公司也采用气相法生产，但在生产规模、生产技术、自动化程度及产品牌号等方面远不及国外大公司。广州吉必盛科技实业有限公司是目前国内产量最大，牌号最全，技术最先进的气相二氧化硅供应商，是气相二氧化硅国家标准GB20020-2005负责起草单位。

（2）沉淀法

沉淀法又叫硅酸钠酸化法，采用水玻璃溶液与酸反应，经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到白炭黑。反应式为：

Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑 + 2Na+ + H20

国内大部分生产企业采用沉淀法。

2．2新方法

新方法主要以非金属矿及其延伸物为硅源，采用沉淀法制备白炭黑。其技术关键是将结晶的二氧化硅和硅酸盐转变成非晶态二氧化硅。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄榄石、蛇蚊石、高岭土、硬质高岭土、煤矸石、粉煤灰等。

着重介绍以高岭土或硬质高岭土、煤矸石或粉煤灰为原料制备白炭黑的工艺技术。

（1）以高岭土或硬质高岭土为原料

先将高岭土或硬质高岭土粉碎至50~60目，然后在500~600℃高温下焙烧2小时，再将焙烧土与浓度30%的工业盐酸按1：25（重量）配料，在90℃左右酸浸7小时，经中和、过滤、洗涤、干燥得到白炭黑，产品质量符合GB10507-89标准；同时得到高效净水剂聚合氯化铝。焙烧及酸浸反应式如下：

焙烧：Al2O3•2Si02•2H20 —> Al2O3•2Si02 + 2H20

酸浸：Al2O3•2Si02 + 6HCl + 9H20 —>2AlCl3•6H20 + 2SiO2

（2）以煤矸石或粉煤灰为原料

先将煤矸石或粉煤灰粉碎至粒度小于120目，然后分两步：

第一步生产硅酸钠：将粉碎的煤矸石或粉煤灰与纯碱按重量比1：50混合均匀，经高温冶融（1400~1500℃，1小时）、水萃浸溶（100℃以上，4~5小时）、过滤去杂质、浓缩滤液到45~46波美度即得到硅酸钠。

第二步生产白炭黑：先将硅酸钠配成水玻璃溶液（模数为24~36,SiO2含量为4~10%）,然后在5~20%的硫酸中酸浸（28~32℃，8~16小时），再升温至80℃，搅拌，调节PH值为5~7，熟化20分钟，再经过滤洗涤、干燥、分选，得到白炭黑。该白炭黑为活性，纯度高。

3，产能/产量

国内以沉淀法白炭黑为主，于1958年实现沉淀法白炭黑的工业化生产，但产量小，发展较慢。1987年产量还仅有2687吨；1990年突破万吨达到106万吨；1994年增长至281万吨，比1987年增长94倍；1997年我国白炭黑产量达到了8万吨左右；2004年上升到近30万吨。可见近十几年来我国白炭黑产量是突飞猛进。

国内白炭黑的生产分布比较广泛，一共有十几个省市生产，其中产量较大的是福建、山东、江苏、江西等省。目前国内一共有几十家白炭黑生产企业，总产能在40万吨/年左右。其中规模较大的沉淀法白炭黑生产企业有福建南平嘉联化工有限公司、上海九琛精细化工有限公司、株洲兴隆化工实业有限公司、罗地亚白炭黑（青岛）有限公司、无锡确成硅化学有限公司，滕州辛绪化工有限公司等。气相法白炭黑方面，广州吉必盛科技实业有限公司产能达到6000吨/年，是国内最大的气相二氧化硅供应商。

由于看好白炭黑市场前景，目前国内一些企业正在建设或计划建设白炭黑项目，有改扩建，也有新建。如上海九琛精细化工有限公司、濮阳市光璞石化公司、湖北兴发集团等。

预计2010年我国白炭黑产能有望突破100万吨/年大关。

微乳化技术是一种全新的技术，它是由Hoar和Schulman发现的，并将油-水-表面活性剂-助表面活性剂形成的均相体系正式定名为微乳液（microemulsion）。根据表面活性剂性质和微乳液组成的不同，微乳液可呈现为水包油和油包水两种类型。

微乳液的性质

微乳液是由水、油、表面活性剂（surfactant）和助表面活性剂（cosurfactant）在适当的比例下形成的透明或半透明、各向同性的热力学稳定体系。微乳化液与常规乳化液的一些性质做了简略比较。

微乳液与乳状液的本质区别表现为两个方面：

（1）微乳液是热力学稳定体系，而乳状液只是动力学意义上的稳定；

（2）微乳液小球的粒径小于10∽50nm，所以微乳液呈透明或半透明；而乳液小球的粒径为100∽500nm，故体系是浑浊的。

微乳液具有以下特性：

（1）超低的界面张力：在微乳液体系中油/水界面张力可降至超低值10-3mNm-1,而一般的油/水界面张力通常为70 mNm-1，加入表面活性剂能降低至20 mNm-1左右。 （界面张力的减低在化妆品中体现的价值就是更容易吸收，理论数据显示皮肤对微乳的吸收可以提升7倍）

（2）很大的增溶量：O/W型微乳液对油的增溶量一般为5%左右，而W/O型微乳液对油的增溶量一般为60%左右。 （整容量的增加在化妆品的应用，可使在同样剂量的产品中添加更多的功效成份）

（3）粒径：微乳液液滴的大小一般为10∽50nm，胶束的大小一般为1∽10nm，微乳液的粒径介于胶束与乳状液之间。（微乳液滴粒径是正常乳液的1/10，更小的粒径，更有利于皮肤的吸收）

（4）热力学稳定性：微乳液很稳定，长时间放置也不会分层和破乳。

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