钛白粉的性质及应用特点

3.1　晶体性质

钛白粉是一种多晶体的化学物，在自然界中有三种结晶形态；即金红石型、锐钛型和板钛型。板钛型在自然界中很稀有，属斜方晶体，是不稳定的晶型，在650℃左右即转化为金红石型。因而没有工业价值。阿紫烷基钛或钛酸钠与氢氧化钾为原料，在加热容器内，于200-600℃下，经过数天即可制得板钛型二氧化钛。金红石型和锐钛型为同一种晶型，但具有不同的晶格，因而x射线图像也不同，锐钛型二氧化钛的衍射角（20）位于25.5，金红石型二氧化钛的衍射角（20）位于27.5金红石型晶体细长，呈菱形晶体，通常是牵晶；而锐钛型一般为近似规则的八面体。无论是金红石型还是锐钛型，它们每个钛原子位于八面体的中心，并且被6个氧原子环绕，但是锐钛型的八面体上，只有两个共用边。这就是金红石型的单体晶格，是由两个二氧化钛分子组成；锐钛型是由4个二氧化钛分子组成，所以金红石型与锐钛型相比，由于其单体晶格较小而紧密，且只有高稳定性和密度，因此具有较高的折射率和介电常数以及较低的热传导性。在自然界这些晶体通常都含有少量的杂质，使晶格不完整，有缺陷，在这种情况下有时会对二氧化钛的色光有较大影响。金红石型在高能端（较长波长），吸收辐射较锐钛型大，换句话说，对于金红石型钛白粉，在具有很强杀伤力的UV波长段内（350-400nm），对紫外线的反射率要远远低于锐钛型钛白粉。在这种情况下，它对周围成膜物，树脂等表面上所要分担的紫外线就要少得多，这些有机物的使用寿命就更长。因此说金红石型钛白粉耐候性比锐钛型好得多。

3.2　物理性质

3.2　.1　密度，在通常的白色颜料中，二氧化钛在密度最小，同等质量的白色颜料中，二氧化钛的表面积最大，颜料体积最大。常见的白色颜料密度，详见表8-8：

表8-8　常见白色颜料密度表

3.2　.2　熔点和沸点

由于锐钛型二氧化钛和板钛型二氧化钛在高温下都会转变成金红石型二氧化钛。因此板钛型和锐钛型二氧化钛的熔点和沸点实际上是不存在的。只有金红石型二氧化钛有熔点和沸点。金红石型二氧化钛在空气中的熔点为1850℃±15℃，在富氧中的熔点为1879℃，熔点与二氧化钛额纯度有关，金红石型二氧化钛沸点为3200℃±300℃，在此高温下钛稍有挥发性。

（3）介电常数

由于二氧化钛的介电常数较高，因此具有优良的电学性能。在测定二氧化钛额某些物理性质时，要考虑二氧化钛的晶体结晶方向，譬如金红石型介电常数随晶体的方向不同而不同，当与C轴平行时，测得的介电常数为180。与此轴呈直角为90度，其粉末介电常数平均值为114。锐钛型二氧化钛介电常数比较低，只有48。

（4）电导率

二氧化钛具有半导体的性能，它的电导率随温度上升而迅速增加，而且对缺氧也非常敏感，譬如金红石型二氧化钛，在20℃时还是电绝缘体，但加热到420℃时，它的电导率增加了107倍，稍微减少二氧含量。对它的电导率会有特殊影响。

（5）硬度

按莫氏硬度10分制标度，金红石型二氧化钛为6.0-6.5。锐钛型二氧化钛为5.5-6.0。因此在化扦消光中为避免磨损喷丝而采用锐钛型二氧化钛。

（6）吸湿性(www.xing528.com)

二氧化钛虽有亲水性，但吸湿性不太强；金红石型较锐钛型二氧化钛小，二氧化钛的吸湿性与其表面积的大小有一定关系。表面积大，吸湿性高，它还与表面处理与性质有关。

（7）热稳定性，二氧化钛属于热稳定性好的物质。

3.3　化学性质

3.3　.1　折射率是光线通过两个不同介质的界面时，光的速度发生变化而改变入射方向产生折射，这时光线入射角a的正炫与折射角β的正炫比值称为折射率。由于钛白粉在白色颜料中折射率最大，所以钛白粉的颜料性能最好。而金红石型钛白粉的折射率比锐钛型钛白粉大，因此其性能优于锐钛型钛白粉。

3.3　.2　二氧化钛粒子大小和散射强度

经有关理论证明金红石型二氧化钛对蓝色、绿色和红色光线的相对散射能力为二氧化钛粒子大小而定函数，在0.2μm之间时，蓝色光线的散射迅速减少，但绿色和光线的散射却相对不变。而在0.15μm处，对于蓝色光线的散射最大，光谱中红色和绿色范围内的光线却显著下降。

可见光谱范围为400-700，理想的二氧化钛粒径应为0.2-0.5μm，但是人们的视角总认为白色比纯白色更白，因此都倾向于生产约0.2μm粒径的二氧化钛，从这一点讲消除金红石型二氧化钛固有的黄相是有可能的。有关数据表明0.2μm的小粒径比0.3μm的大粒径能反射更多的蓝光和绿光而显得更白。

3.3　.3　二氧化钛粒子大小对制品颜色的影响

由于所有射在颜料的光都完全被反射回去，在白色光全不透明的塑料中，钛白粉粒子大小对颜料没有什么影响。

3.3　.4　遮盖力

遮盖力是相当一件物品表面涂经某种涂料时，涂料中的颜色能遮盖被涂物体表面的底色，使这种底色不能再透过涂料显露出来的能力。二氧化钛在工业中最重要的作用在于它被分散到介质中的不透明性能，可以达到遮盖的效果。

3.3　.5　不透明度

不透明度是指光对颜料颗粒不能通过的程度，就二氧化钛本身而言，不透明度主要取决于其折射率和粒度。其化学本质是二氧化钛与周围介质的折射率之差造成的。当二氧化钛的折射率和基料的折射率相等时就是透明的；当二氧化钛的折射率大于基料的折射率，就出现了不透明。两者的差距越大，不透明度越高。

3.3　.6　光洁度

物体的光洁度是指物质对投射来的光线的反射能力的强弱。反射能力越强，光洁度越大。在实际应用中，颜料只是涂料组分中的一种，颜料本身无光泽，涂膜才有光泽。但在实际生产中颜料特征的影响决定了涂膜的光泽。二氧化钛的反射率很高，与公认的标准氧化镁接近，可达到标准氧化镁的96%-98%。由于二氧化钛既有高的不透明度，又有高的反射率，所以经它着色后的材料色调更鲜明。