1、二氧化钛发展应用及工艺一、二氧化钛性质及应用1.二氧化钛性质 31.1晶型性质. 31.2物理性质.41.3化学性质.6 1.4光学性质.81.5颜料性质. 132.二氧化钛用途. 172.1二氧化钛颜料应用. 172.1.1涂料应用172.1.2塑料应用202.1.3纸张应用. 212.1.4橡胶应用. 232.1.5化学纤维应用. 232.1.6油墨应用242.1.7化妆品应用.252.1.8医药应用252.1.9食品应用.252.1.10其它应用262.2非颜料级二氧化钛应用.262.2.1搪瓷应用.262.2.2电焊条应用.262.2.3陶瓷玻璃应用272.2.4电子陶瓷应用.272.
2、2.5冶金应用282.2.6其它应用28二、钛白粉发展1.钛白粉产业链282.钛白粉应用领域份额.283.钛白粉行情展望.293.1上六个月进出口统计.293.2中国钛白市场31三、工艺介绍1.硫酸法.352.氯化法. 383.氯化法钛白独有优势41二氧化钛应用调研一、二氧化钛性质及应用1.二氧化钛性质 1.1晶型性质二氧化钛在自然界有三种结晶形态:金红石型、锐钛型和板钛型。板钛型属斜方晶系,是不稳定晶型,在650以上即转化成金红石型,所以在工业上没有实用价值。锐钛型在常温下是稳定,但在高温下要向金红石型转化。其转化强度视制造方法及煅烧过程中是否加有抑制或促进剂等条件相关。通常认为在165以下
3、几乎不进行晶型转化,超出730时转化得很快。金红石型是二氧化钛最稳定结晶形态,结构致密,和锐钛型相比有较高硬度、密度、介电常数和折光率。金红石型和锐钛型全部属于四方晶系,但含有不一样晶格,所以X射线图象也不一样,锐钛型二氧化钛衍射角在25.5,金红石型衍射角在27.5。金红石型晶体细长,呈棱形,通常是孪晶;而锐钛型通常近似规则八面体。金红石型比起锐钛型来说,因为其单位晶格由两个二氧化钛分子组成而锐钛型却是由四个二氧化钛分子组成,故其单位晶格较小且紧密,所以含有较大稳定性和相对密度,所以含有较高折射率和和介电常数及较低热传导性。二氧化钛三种同分异构体中只有金红石型最稳定,也只有金红石型可经过热转
4、换取得。天然板钛矿在650以上即转换为金红石型,锐钛矿在915左右也能转变呈金红石型。1.2物理性质1.2.1相对密度二氧化钛相对密度随其结晶形态、粒径大小、化学组分、尤其是和表面处理量大小相关,在制造过程中,随煅烧温度提升和煅烧时间延长而增加。在常见白色颜料中,二氧化钛相对密度最小,相同质量白色颜料,二氧化钛表面积最大,颜料体积最高。锐钛型二氧化钛相对密度3.83.9g/cm3,金红石型二氧化钛相对密度为4.24.3g/cm3。1.2.2熔点和沸点因为锐钛型和板钛型二氧化钛在高温下全部会转变成金红石型,所以它们熔点和沸点实际上是不存在。金红石型二氧化钛熔点数值各资料记载不一致,通常认为在18
5、001875,有资料介绍在空气中熔点为183015,而在富氧中熔点为187915,熔点和二氧化钛纯度相关。金红石型二氧化钛沸点为(3200300)K。1.2.3介电常数因为二氧化钛介电常数较高,所以含有优良电学性能。在外电场作用下,其离子之间相互作用,形成了极强局部内电场。在这个内电场作用下,离子外层电子轨道发生了强烈变形,离子本身也随之发生了很大位移。二氧化钛晶型所含微量杂质等全部对介电常数影响很大。金红石型介电常数随二氧化钛晶体方向而不一样:当和C轴相平行时,测得其介电常数180;呈直角时为90;其粉末平均值为114。锐钛型二氧化钛介电常数只有48。1.2.4电导率二氧化钛含有半导体性能,
6、其电导率随温度上升而快速增加,而且对缺氧也很敏感。如金红石型二氧化钛在20时还是绝缘体,但加热到420时电导率增加了107倍;按化学计量组成二氧化钛(TiO2)电导率10-10s/m,而当二氧化钛失去少许氧时如TiO2电导率却有10-1s/m。电子工业常利用金红石型二氧化钛介电常数和半导体性质来生产陶瓷电容器等电子元器件。1.2.5硬度若以10分制标度莫氏硬度计时(它数值仅表示多种晶体硬度等级并不表示其真实比值),锐钛型二氧化钛硬度为5.56.0,金红石型二氧化钛为67。硬度和二氧化钛晶型结构相关,在生产中和产品纯度和煅烧温度相关,温度高轻易烧结,硬度也随之增高。正是因为金红石型二氧化钛硬度高
7、,难粉碎所以对喷丝孔磨损率较高,对辊筒磨损也较大,所以不适适用于化学纤维消光和摄影凹板印刷。1.2.6吸湿性二氧化钛虽含有亲水性,但吸湿性不太强,锐钛型吸湿性比金红石型大部分。二氧化钛吸湿性和其表面处理时处理剂性质相关,也和其比表面积大小有一定关系,比表面积大吸湿性也略高。1.2.7热稳定性二氧化钛属于热稳定性化合物,在真空下强热时会有轻微失氧现象,并伴随显出暗蓝色,该反应是可逆,冷却后会恢复到原来白色。1.3化学性质二氧化钛无毒,化学性质很稳定,常温下几乎不和其它物质发生反应,是一个偏酸性两性氧化物。和氧、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳和氨全部不起反应,也不溶于水、脂肪酸和其它有机酸及弱无机酸,
8、微溶于碱和热硝酸,只有在长时间煮沸条件下才能完全溶于浓硫酸和氢氟酸。其反应方程式以下: TiO2 + 6HF = H2TiF6 + 2H2O TiO2+ 2H2SO4 = Ti(SO4)2 + 2H2O TiO2+ H2SO4 = TiOSO4 + H2O其溶解速度和水合二氧化钛煅烧温度相关,煅烧温度越高溶解速度越慢。为了加速溶解,可在硫酸中加入硫酸铵、碱金属硫酸盐或过氧化氢。这是因为硫酸铵等加入,使硫酸沸点增高,加速了二氧化钛溶解。和酸式硫酸盐(如硫酸氢钾)或焦硫酸盐(如焦硫酸钾)共熔,可转变微可溶性硫酸氧钛或硫酸钛: TiO2+ 2KHSO4 = TiOSO4 +K2SO4 + H2O T
9、iO2+ 4K2S2O7 = Ti(SO4)2 +4K2SO4 + 2SO3能熔于碱,和强碱(氢氧化钠、氢氧化钾)或碱金属碳酸盐(碳酸钠、碳酸钾)熔融,可转化为可溶于酸钛酸盐: TiO2 + 4NaOH = Na4TiO4 + 2H2O在高温下,如有还原剂(碳、淀粉、石油焦)存在,二氧化钛能被氯气氯化成四氯化钛,其反应方程式以下:TiO2 +2C +2Cl2 = TiCl4 + 2CO这个反应就是氯化法生产钛白粉理论基础,不过此反应若无还原剂混配,即使在1800下,也不会和氯气发生氯化反应。一样二氧化钛和氯化硫蒸汽共热,或和COCl2、CCl4、SiCl4、POCl3等作用,也能被氯化成四氯化
10、钛。二氧化钛在高温下可被氢、钠、镁、铝、锌、钙及一些变价元素化合物还原成低价钛化合物,但极难还原成金属钛。如将干燥氢气通入赤热二氧化钛,可得到Ti2O3;在、15.2MPa氢气中,也只能取得TiO,不过若将金红石型钛白粉喷入等离子室中,则可和氢气反应而被还原成金属钛。反应方程式以下: 2TiO2 + H2 = Ti2O3 + H2O TiO2 + H2 = TiO+ H2O TiO2 + 2H2 = Ti + 2H2O悬浮在一些有机介质中二氧化钛,在光和空气作用下,可循环地被还原和氧化而造成介质被氧化,这种光化学活性,在紫外线照射下锐钛型钛白粉尤为显著。这一性质使二氧化钛成为一些反应有效催化剂
11、,它既是一些无机化合物光致氧化催化剂,又是一些有机化合物光致还原催化剂。1.4光学性质1.4.1折射率折射率是指光线经过两个在光学上不一样介质界面时,因光速度改变而使入射方向发生改变,这种现象叫做折射,光线入射角和折射角正弦比值称为折射率。折射率随物质化学组成、晶体结构和光波长不一样而改变。二氧化钛折射率在常见白色物质中是最高,甚至超出金刚石。金红石型二氧化钛因为其单位晶格较小,原子堆积密度更紧密,所以比锐钛型二氧化钛折射率高。常见白色物质折射率见下表物 质折射率物 质折射率金刚石2.47氧化锌2.02锐钛型二氧化钛2.55碱式碳酸铅2.00金红石型二氧化钛2.71碱式硫酸铅1.93硫化锌2.
12、37硫酸钡1.64氧化锑2.20滑石粉1.571.4.2散射力光散射即漫反射,是白色颜料最关键物理性质之一,又是形成白色颜料关键光学效应着色力(消色力)和遮盖力物理原因。散射光关键包含反射光、折射光和衍射光。影响光散射力原因较大有以下多个方面:(1)折射率光散射能力大小取决于颜料和基料(载色剂)折射率之差,其关系可用弗莱斯公式表示以下: R=(n1-n2)2/(n1+n2)2式中R为相对反射率,n2为颜料折射率,n1为基料折射率。颜料和基料折射率之差越大,反射率就越大,体系中散射能力也就越高。因为二氧化钛在全部白色颜料中折射率最高,所以它对光散射能力也最大。(2)粒径涂料中大部分漆料(树脂)折
13、射率在1.451.60之间。当光散射力最大时,颜料粒径D和入射光波长、颜料折射率n1、漆料折射率n2之间关系,可用下式表示: D=2(n1-n2)可见光波长为400700nm,二氧化钛粒子在可见光波长范围内,通常最适宜粒径范围在0.150.35m。所以不管是锐钛型二氧化钛还是金红石型二氧化钛,全部应将粒径控制在0.150.35m为好,这么才能取得最高散射力,其颜色也更白。(3)分散性不管光学性能有多好二氧化钛颜料,最终全部要看它是否能以微细颜料,粒子形式均匀地分散到介质中,颜料中任何过多凝聚、聚集和絮凝颗粒,全部会对光散射能力产生不良影响。两种不一样晶型二氧化钛中,因为金红石型折射率比锐钛型高
14、,所以在有机介质中,金红石型散射力要比锐钛型高20%。涂层中颜料粒子对光线散射力决定性影响原因是粒子粒径和体系中颜料体积浓度(pigment volume concentration,简称PVC)。二氧化钛颜料粒子平均粒径和粒径分布是由生产工艺决定,而二氧化钛颜料在应用体系中颗粒粒径则取决于颜料分散过程及分散效率。1.4.3光泽度光泽是大家肉眼对物体表面所反射光线强度感觉,是一个观察者主观效应。物体光泽度是指物质对投射来光线反射能力,反射能力越强光泽度越大。尽管在实际应用中颜料只是涂料组分一个,颜料本身也并无光泽,涂膜才有光泽,不过颜料特征却能影响涂膜光泽。因为二氧化钛现有高反射率(可达成标准
15、氧化镁96%98%)又有高不透明度,所以经它着色后材料色调鲜明。涂膜中应用二氧化钛颜料关键原因是利用其不透明度和白度。影响二氧化钛颜料成膜后光泽度关键原因是它粒径和分散性,假如二氧化钛粒径很细并能均匀地分散到漆料中,则涂膜表面光滑平整,能折射出镜面般光泽;假如二氧化钛颜料粒径过粗,则其涂膜就会显得粗糙,光泽度就会降低,并会带有其它底色,着色后色调发暗。当然,假如应用体系中含有絮凝剂就会使颜料粒子絮凝造成涂膜表面不平整而对光泽不利。1.4.4耐候性耐候性是指含有二氧化钛颜料有机介质(如涂膜)暴露在日光下,在氧气和水分存在条件下抵御紫外线侵蚀,抵御大气作用,避免发生黄变、失光和粉化能力。耐候性关键
16、取决于颜料光学性质和化学组成,也和暴露在自然光下条件相关。因为二氧化钛晶格缺点,使得它在日光尤其是紫外线照射及水等催化剂作用下被还原为不稳定三氧化钛,同时释放出初生态氧,这个氧使作为漆基有机物氧化,发生高分子断链和降解,变成可溶性或易挥发物质而破坏了漆膜连续性。工业生产中为了改善二氧化钛漆膜耐候性,在偏钛酸煅烧前添加少许盐处理剂,或对其进行包膜处理以堵塞其光活化点,隔绝二氧化钛和光(紫外线)直接接触。1.4.5光色互变现象含有氧化铁、氧化镍、氧化铬等杂质二氧化钛在阳光照射下会变为褐色,离开阳光后仍恢复原色;或在氧化气氛中,将二氧化钛加热到200600,二氧化钛会变成黄褐色,冷却后又恢复原色,这
17、种现象称为光色互变现象。发生这种现象原因是因为二氧化钛光化学活性。二氧化钛在日光照射下,吸收400nm以下紫外光后所释放出来氧,使这些杂质氧化,形成高价氧化物,停止照射,高价氧化物又转化为低价氧化物而恢复原来颜色。1.5颜料性能颜料性能和光学性质亲密相关,前者是后者具体表现形式,二氧化钛作为颜料基础颜料性质如白度、遮盖力、消色力、耐候性等全部是其光学作用结果。1.5.1遮盖力(Hiding power,亦称不透明度opacity)二氧化钛最突出颜料性质就是有极强遮盖力,它是一个颜料能遮蔽被涂物体表面底色能力,表示为刚达成完全遮蔽时,单位重量涂料所能涂覆底材面积,或刚达成完全遮蔽时单位底材所需涂
18、料重量。影响遮盖力关键原因是颜料晶体本身折射率、粒径及其粒径分布及其分散性能,其光学本质是颜料和周围介质折射率之差造成。颜料遮盖力和折射率之间关系可用下式表示: HPm20.16(np-nb)2式中HP遮盖力; np颜料折射率; nb展色剂(基料)折射率;m为Lorentz指数,m=0.4(np-nb)。从上式能够看出,当颜料折射率和基料折射率相等时涂膜就是透明;颜料折射率大于基料折射率,涂膜就呈不透明,二者差距越大,涂膜不透明度就越高,颜料遮盖力就越强。因为不一样基料(展色剂)折射率相差不大,所以通常情况下由基料不一样而引发遮盖力差异也不大,颜料遮盖力关键取决于其本身折射率大小,二氧化钛是全
19、部常见白色物质中折射率最大,故它遮盖力最高。当然颜料遮盖力还和颜料粒径、粒径分布及其分散性能相关。1.5.2着色力(Tinting strength)和消色力(Reducing power,Whiteing power,Achromatic)颜料着色力是指它加入到一个涂料中以后能改变该种涂料色彩并展现本身色彩能力。有时为了区分着色颜料和白色颜料,把着色颜料着色能力称为着色力,而把白色颜料着色能力称为消色力。中国现行国家标准对二氧化钛颜料评价采取是和标样相比较方法,是在特制含有群青蓝色浆料中加入定量二氧化钛制成浆料,再和标准二氧化钛制成浆料进行色彩比较,并以%表示,称为相对消色力。国外商业上有时
20、习常见雷诺值(Renolds)表示颜料消色力,方法是将碳黑或群青和油加入等量标样和试样中,直到二者明度一致时,依据试样中所加入着色剂量,在已标定指数表中读取对应数值。着色力是颜料对光吸收和散射结果,不过对二氧化钛这种白色颜料来说,因为其对光吸收很小,所以它消色力仅是散射系数函数。二氧化钛在白色颜料中折射率最高,所以其消色力也高于其它白色颜料。同遮盖力一样,二氧化钛消色力和其颜料粒径、粒径分布和分散性相关。1.5.3白度白度就是物质对可见光吸收和反射两部分之比,它又综合了亮度和色调两种光学效果。依据Kubelka-Munk理论,无限厚涂膜(不透明膜)亮度或反射率R和颜料对光吸收系数K和散射系数S
21、有以下函数关系: K/S =1-(1- R )/2 R 由上式可知R和K/S成反比,K降低,S增大,白度和亮度就增大。影响二氧化钛白度原因是复杂,在钛白粉生产中,含有实际意义是二氧化钛中杂质含量和粒径和粒径分布。所以为了提升白度,除了尽可能地降低杂质含量,提升化学纯度,避免二氧化钛晶格出现缺点来降低K外,同时还要调整和控制二氧化钛粒径和粒径分布,增强其分散性,提升S。白度通常是以颜色指数(color index,简称CI)表示。经过测定二氧化钛颜料在红(G)、绿(G)、蓝(B)光下反射值,按下式进行计算:颜色指数 CI=(R-B)/G计算后若为正值,表示颜料呈黄相;负值表示呈蓝相。1.5.4吸
22、油量颜料吸油量是指每100g颜料,在达成完全湿润时需要用油最低质量,常见百分率来表示。吸油量既是钛白粉一个关键颜料性质,也是一个评价颜料优劣指标,吸油量低颜料有较高颜料体积浓度(PVC),能够充足发挥颜料多种光学性能。影响吸油量原因很多,如粒子小,比表面积大,粒子表面所包覆油多,吸油量就高;凝聚和絮凝颗粒多,粒子之间间隙较大,间隙中所填充油多,吸油量也高;片状颗粒,在捏合时呈平行排列,孔隙小,吸油量低;针状或不规则形状颗粒,因为孔隙较大,吸油量高;而靠近球形颗粒,理论上吸油量在40%左右。在生产中要降低吸油量,降低颜料粒子凝聚和絮凝程度是关键手段之一。1.5.5分散性分散性又称研磨分散性或研磨
23、湿润性,在以水为使用介质时(如化纤、造纸用钛白粉)则称为水分散性。分散性是钛白粉关键应用指标,任何优异颜料,只有它颗粒能够均匀地分散到展色剂中,才能充足表现它多种光学效果和颜料性能。分散性好坏不仅影响钛白粉消色力、遮盖力、吸油量等指标,而且也影响涂料成膜后光泽和耐候性能。为了提升钛白粉在不一样介质中分散性能,通常要在无机表面处理后,添加多种不一样表面活性剂以增强其在不一样展色剂中分散性。影响钛白粉颜料分散性原因关键有:粒径大小、比表面积、表面自由能、表面电荷、pH值、极性、表面吸附状态等表面性质,也和展色剂性质相关。2.二氧化钛用途通常大家把在涂料、油墨、塑料、橡胶、造纸、化纤、美术颜料和日用
24、化妆品等行业中以白色颜料为关键使用目标二氧化钛称为钛白粉、二氧化钛颜料或钛白,而把在搪瓷、电焊条、陶瓷、电子、冶金等工业部门以纯度为关键使用目标二氧化钛称为二氧化钛或非颜料级钛白粉、非涂料用钛白粉。TiO2是一个性能最为优异白色颜料,广泛应用于国民经济各个领域。迄今为止,通常着白色或浅色工业制品中全部缺乏不了TiO2,有些非着色产品中也含有TiO2,TiO2几乎应用于多种工业部门。不过从世界范围来说,其最关键应用领域是涂料、塑料和纸张。2.1二氧化钛颜料应用2.1.1涂料2.1.1.1涂料应用涂料(coating)是以有机溶剂为溶剂油漆(paint)和以水为溶剂水性漆和无溶剂型粉末和光固化涂料
25、等总称,它是由颜料、油料、漆料(树脂)、溶剂和催干剂等组成粘稠悬浮液,涂布在物体表面受空气氧化和溶剂挥发而形成一层坚韧涂膜而对物体起到装饰和防护作用。就涂料而言,大家通常泛指是油漆,严格地讲油漆是指加入了颜料色漆,而涂料是指涂在表面后能形成连续膜任何一个材料,当然包含油漆在内。涂料是钛白粉最大用户,全球涂料工业所消费TiO2占二氧化钛颜料总消费量58%60%,中国此项消费百分比更高部分,约为60%65%左右,钛白粉是涂料工业中用量最多一个颜料,占涂料着色剂成本二分之一,在涂料工业中消费量占涂料工业消费多种颜料总量90%。在涂料用白色颜料中,以钛白粉性能最好,用钛白粉生产出涂料不仅色彩鲜艳、遮盖
26、力高、着色力强、耐候性好、耗油量也比较低,并能增强涂膜附着力和机械强度、延长涂料使用寿命。钛白粉在涂料中最关键作用是它高遮盖力使涂膜不透明。工业涂料服务范围很广,包含汽车、船舶、建筑、木器和金属家俱、家用电器、卷材涂装、玩具、日用具等。涂料中50%为建筑涂料,而建筑涂料中乳胶漆约占30%40%。多年来因为中国交通业高速发展,汽车漆和路标漆用量也较大。2.1.1.2涂料产品应用份额2.1.1.3涂料市场依据国家统计局公布最新统计数据,中国涂料行业总产量达成1271.875万吨,同比增加11.79%,再创历史新高,并继续保持了全球涂料最大生产国地位。现价工业总产值为2934.60亿元,同比增加12
27、.42%。去年中国涂料是1200多万吨,估计十年以后仅仅就木器漆这个项目可能是250万吨以上,建筑涂料靠近400万吨,涂料行业数千家企业产品进入这个市场中,这个市场还在扩容。三、四线城市也在迅猛发展。以后中国涂料市场还将迎来愈加大发展空间,首先是旧房重涂,首先是已建房屋重涂,现有室外空间重涂,也有室内空间重涂。最近中国涂料行业全部会把中国重涂市场堪称中国涂料发展第二次飞跃空间增加。我们国家现在每十二个月商品房住宅去年999万套,今年会超出1000万套,农村房不少于200万套,假如把数字上推十年,以十年为一个周期来看,有一个机构调查从开始,中国一线城市市场每十二个月不少于300万套住房会有重涂需
28、求,300万套住房重涂将包含到外墙、木器漆,VU地板漆、辅料、防水,这个市场开启是一个新产业链,而且估计了每十二个月以50%增加百分比去扩容。2.1.1.4钛白粉和其它多种白色颜料关键性能对比2.1.2塑料2.1.2.1塑料应用塑料是二氧化钛颜料第二大用户,占世界二氧化钛总需求量18%20%。二氧化钛在塑料中加入量随其品种和应用场所而异,通常在0.5%5%之间。钛白粉在塑料制品中应用,除了利用它高遮盖力、消色力和和其它颜料拼用性能好外,它还能提升塑料制品耐热、耐光、耐候性能以使塑料制品免受UV光侵袭,改善塑料制品机械强度和电性能。几乎全部热固性和热塑性塑料中全部使用它,聚烯烃类(关键是低密度聚
29、乙烯)、聚苯乙烯、ABS(丙烯腈-丁二烯苯乙烯共聚物)、聚氯乙烯等。它既能够和树脂粉末干混合,也能够和含增塑剂液体相混合,还有部分是把钛白粉先经过中间工厂制成色母料后再使用。所以,对用于塑料二氧化钛性质要求关键是粒径细、粒径分布均匀,以增强对短波长光线反射能力和制取色相愈加好塑料制品。另外,二氧化钛颜料必需含有良好耐热性能和高分散性。所以用于塑料二氧化钛通常全部经过无机包膜和有机包膜处理,和涂料系统一样,户外塑料用二氧化钛应为金红石型,其它能够用锐钛型。2.1.3纸张2.1.3.1纸张应用从世界范围来说,纸张是二氧化钛颜料第三大用户,在美国是第二大用户。纸张中添加二氧化钛目标关键是给予纸张不透
30、明度和白度,其次是改善纸张平滑度和机械性能,增强弹性、降低吸湿性,提升光泽和可印刷性能。高级纸张和薄型纸(字典、画报、杂志封面、计算机、现金、复印机纸和装饰用纸等)中一定要使用钛白粉,使用钛白粉纸张白度好、强度高、有光泽、薄而光滑、印刷时不穿透,在相同条件下不透明度比碳酸钙、滑石粉高10倍,重量也能减轻15%30%,有些包装纸加入钛白粉后甚至能够不漂白。纸张用二氧化钛应以锐钛型为主,因为它含有色调显著偏兰底相。户外纸张应使用金红石型产品。造纸工业用二氧化钛关键品质要求细粒径,含有高度水分散性和良好遮盖力和和纸张纤维结协力,杂质含量少(尤其是铁含量),白度等。锐钛型二氧化钛通常不需经过表面处理。
31、装饰纸也称为钛白纸,关键用于制作家俱、地板、壁纸等原材料。对于有抗老化要求纸张,必需使用金红石;更多金红石是使用在高灰份纸张中,这种高灰份纸张必需使用金红石,因为锐钛型钛白遮盖力达不到要求。锐钛型钛白均用在低灰份纸张中,如圣经纸和纸币等,圣经纸要求纸张有很好不透明度,通常使用锐钛型钛白即可满足;造币纸也要求很好不透明度,关键也使用锐钛型。在中国,装饰纸使用钛白量远远高于其它两个品种,这种形势是由中国消费水平决定。因为对房屋装修、高级家俱大量需求,装饰纸用量逐步上升;圣经纸因为使用钛白作原料,成本远远高于一般纸,鉴于中国消费水平,圣经纸市场很有限;而造币纸制造使用更是受到国家控制,用量相对平稳,
32、不会对钛白市场产生影响。据不完全估量,装饰纸中钛白用量2040%,其它纸中钛白15%。因为传统文化纸生产厂纷纷转型生产装饰纸,装饰纸产量增加很快,装饰纸价格多年来呈下降趋势。造纸工业中使用二氧化钛有两种方法,一个是以填充剂形式直接加到纸浆中,另一个是做成涂料后涂在纸张上面。不管哪种纸(原纸),其制作步骤是相同。金红石用于耐候、高灰份纸张,锐钛型用于对耐候要求不高、低灰份纸张,决定造纸厂选择何种钛白关键原因是造纸成本,也就是钛白性价比。因为钛白在造纸中成本百分比高达3050%,所以造纸厂在满足用户要求情况下,对选择钛白能够说是斤斤计较,能使用锐钛型决不使用金红石。造纸行业对钛白质量要求,按关键性
33、次序为:1)遮盖力(不透明度):含相同钛白纸张能够遮盖住底色能力,这个指标决定了钛白性价比。简单说,遮盖力高钛白,通常价格高,但使用量少,所以每吨纸张中钛白成本可能较低;遮盖力低钛白,即使价格低,但用量大,造成每吨纸张中钛白成本升高; 2)白度:钛白白度决定纸张成型后外观;2.1.4橡胶2.1.4.1橡胶应用钛白粉在橡胶中除了用作着色剂外,还有补强、填充、防老化作用,并可使其在硫化过程中不泛黄,不龟裂,伸屈率大,并含有耐酸碱性能。在硅橡胶中加入钛白,还能够改变橡胶耐热性和稳定性。橡胶用二氧化钛必需含有一定耐热性,硫化加热时不泛黄,不和其它配合剂、促进剂、防老剂反应,稳定性好。对二氧化钛杂质如C
34、u、Mn、Si、Ca、Mg含量须严加控制。 橡胶工业用钛白粉,关键用于汽车轮胎(尤其是轿车胎白色外侧),和胶鞋(旅游鞋、球鞋、跑鞋等)、橡胶地板、手套、雨衣运动器材(如批秒千毫微、网球高尔夫球外层全部含有钛白粉)等。使用钛白粉比立德粉可少用2/33/4。2.1.5化学纤维2.1.5.1化学纤维应用钛白粉(尤其是锐钛型)另一个关键应用领域是化学纤维行业。化学纤维尤其是合成纤维,因为其分子排列整齐,纤维表面较光滑,含有刺眼光泽并呈半透明状态,所以在纺丝前要加入消光剂消光。因为颜料和纤维折射率相差越大其消光效果越显著,而二氧化钛在全部白色颜料里折射率最高,所以钛白粉是合成纤维最理想消光材料。即使金红
35、石型折射率比锐钛型高,但它没有锐钛型那样软,金红石型颗粒硬轻易磨损喷丝孔和切丝刀,所以通常全部使用锐钛型。钛白粉在纤维中消光时,可分为内消光和外消光两种,内消光是把钛白粉在纺丝前加到原液里或聚合时加到树脂中;外消光是把钛白粉分散在某种有机粘合剂种,作为包覆剂和钝化剂用于部分纺织品种,如人造纤维、塔夫绸等。大部分化纤钛白粉是在内消光中用,内消光使用量通常在0.2%2%之间,常见量为0.3%(半消光)。2.1.6油墨2.1.6.1油墨应用油墨是由色料(包含颜料合染料)、填料、助剂和展色剂等组成一个粘性流体。在油墨生产中,颜料对油墨质量起到关键作用。因为油墨在使用时厚度比通常涂料涂层薄得多,对钛白粉
36、要求是既要有高遮盖力,又要颜料体积浓度高(PVC有时高达55%),在这种情况下,白色颜料中只有钛白粉含有遮盖力大、消色力高、颗粒细、耐稀酸稀碱、耐光、耐热、不易泛黄、憎水性好、流动性小、不溶于展色剂且能均匀分散在展色剂中,所以是高级白色油墨和浅色油墨不可缺乏色料。现在印刷报纸、书籍、画片和印铁、印金属、印瓷、印橡胶、印塑料和印无线电半导体电路板等全部要用它,其它如画线笔、油彩、美术颜料、蜡笔、打字修改液用钛白粉也属于油墨用钛白粉范围。2.1.7化妆品因为钛白粉无毒,远比铅白优越,所以多种香粉几乎全部用钛白粉来替换铅白和锌白。香粉中只须加入5-8%钛白粉就能够得到永久白色,使香料更滑腻,有附着力
37、、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感觉。其它多种香料、防晒霜、皂片、白色香皂、剃鬚膏和牙膏中往往也用钛白粉2.1.8医药钛白粉作为药用白色颜料,含有优异颜料性能有害杂质含量低,适合制造不透明胶囊、片剂薄膜包衣、霜剂、药用包装材料、药用油墨,含有粒度均匀,分散性好优点,去粒子水和明胶中分散良好,无絮凝沉淀物。 药品制剂中,可作为白色着色剂制备薄膜包衣混悬液,糖包衣和明胶胶囊剂,也可和其它着色剂混合使用,应用于皮肤用制剂,也可替换淀粉用做药品赋型剂。2.1.9食品在食品和医药中使用钛白粉一样是利用了其不透明性,以提升食品和医药制品装饰增白着色效果。食用白色颜料,含有颜料性能好,
38、有害杂质含量低等优点,是食品着色添加剂,含有粒度均匀,分散性好优点。 钛白粉适适用于:果冻、膨化食品、糖果、凉果、口香糖、硬糖、沙拉酱、碳酸饮料和奶制品系列等食品增白着色。2.1.10其它颜料级钛白粉其它用途还有皮革用着色油膏;文教用具中美术颜料、油彩、蜡笔、铅笔等; 2.2非颜料级二氧化钛应用2.2.1搪瓷应用搪瓷是非颜料级二氧化钛最大用户之一。在搪瓷釉料或珐琅硼酸盐玻璃中加入二氧化钛,因为其折射率高,所得到瓷釉乳浊度最强、不易结块、轻易和其它材料混熔,在冷却结晶时能形成合适晶粒,从而取得最大不透明度。钛珐琅涂层可使搪瓷做得很薄。厚度仅为氧化锑珐琅1/31/4,所以所制得搪瓷制品重量轻、抗弯
39、、耐压、冲击力强、机械性能好、色彩鲜艳、不易玷污。2.2.2电焊条应用电焊条是国防、机械、化工、冶金、矿山、造船、汽车、拖拉机、农机、建筑、修配等工业必不可少焊接加工关键原料。钛白粉是焊条工业关键原料之一,占焊条总产量70%以上钛型、钛钙型和钛铁矿型等三种类型电焊条药皮,全部要用钛白粉。所以其常年需要量大,质量要求高。二氧化钛是电焊条表层药皮中关键成份,它是焊药良好造渣剂、脱氧剂、稀释剂、粘结剂和稳定剂。用它制成电焊条熔渣熔点低、粘度小、交直流电均可使用,操作时点弧快、电弧稳定、脱渣轻易、焊缝美观、机械性能好。二氧化钛在药皮中脱氧能力也很好,在焊接过程能保护熔化金属,预防空气中氧或氮侵入焊缝中
40、而降低焊缝强度和塑性,另外钛和氮形成稳定氮化钛,快速进入熔渣中,从而排除氮对焊缝影响。同时钛白粉有较强附着力,在焊条制造工艺中可降低水玻璃用量,使成品表面光滑,焊接时点弧轻易。2.2.3陶瓷、玻璃应用二氧化钛在陶瓷和玻璃中,利用它高折射率能够取得很好白度合不透明性,并能提升玻璃折光指数,降低紫外线对玻璃穿透率,适适用于制造建筑材料用彩色地砖、玻璃砖、瓷板、光屏玻璃(如显像管用玻璃)、玻璃纤维,特种耐火材料、餐具、卫生洁具和陶瓷、玻璃工艺品等。2.2.4电子陶瓷应用二氧化钛是多种电子陶瓷中不可缺乏原料,因为它介电常数、电阻率全部很高,用它制成钛酸盐大量用于制造多种电容器陶瓷、压电陶瓷、热敏陶瓷及
41、透明电光陶瓷等材料,如利用它电磁性能(介电性、压电性)、光学性能(透光偏振性)、半导体性能(热敏性、光敏性、气敏性、湿敏性)等,生产多种高技术领域中功效陶瓷元件,如铁电及非铁电陶瓷电容器、压电点火装置、滤波器、半导体传感器、信号转换器、多种光电、温度、湿度自动控制器,其中正温度系数热敏陶瓷(PTC)广泛用于多种民用小家电,如电饭煲、电烙铁、电卷发器、电热取暖器等。2.2.5冶金应用二氧化钛在冶金工业中可用于制造多种超高温合金钢、不锈钢 、硬质合金、非铁合金、矽钢片和Ti-Fe合Ti-Al中间合金原料。2.2.6其它应用二氧化钛含有光化学催化活性和吸收紫外线能力,能够生产多种催化剂(甲烷化催化剂
42、、加氢转化脱硫催化剂)吸附剂、杀菌剂、除臭剂、防晒剂等,用它制造催化剂载体强度高、活性好、耐高温、抗中毒性强。钛白粉还用于制造防水浆、防火浆、油布、漆布、胶布、皮革、人造革、印染色浆、肥皂、装饰板和沥青砖等。另外,二氧化钛大单晶还能够制造人造宝石。二、钛白粉发展1.钛白产业链2.应用领域3钛白粉行情展望3.1 上六个月进出口统计据海关总署最新统计数据显示,5月份中国钛白粉出口数量累计33042.1吨,环比增加7.45%;出口金额累计7964万美元,环比增加6%;出口单价均价为2.41美元/千克,环比下跌1.34%。1-5月份中国钛白粉累计出口数量143187吨,累计出口金额35378万美元,出
43、口单价受国际供需关系和经济形势影响,一直处于下行通道。从出口数量来看,1-5月出口受季节性影响,波动显著。1、2月均在2万吨上下,3月份消费升温,出口显著增加到3.5万吨,4、5月份稍有回调也在3万吨以上,估计伴随消费逐步升温,出口量还会有一定增幅。不过从价格上来看,即使需求拉动造成出口增加,不过因为产能释放,供需关系影响造成单价一路下行,整体来看,出口均价从1月份2.55美元/千克下滑到2.41美元/千克,价格竞争还是很猛烈。分国别来看,德国出口单价相对较高,基础在均价上方,巴西基础和均价同时,而俄罗斯基础在均价下方。这个和具体规格和性能相关。从出口国别来看,关键出口目标地为巴西、美国、韩国、印度、印尼、巴基斯坦、俄罗斯、澳大利亚等。占比分别为12%、12%、9%、8%、6%、3%、2%等,基础是金砖五国和人口面积大国,经济增加和消费潜力全部有很大空间,也是中国出口钛白粉关键目标地。