دی اکسید تیتانیوم که به آن تیتانیوم دی اکسید یا تیتانیا نیز گفته می شود، از اکسیداسیون عنصر تیتانیوم حاصل می گردد. فرمول شیمیایی این ماده معدنی Tio2 است و به رنگ سفید می باشد. تیتان کاربردهای گسترده ای دارد و در زمینه های مختلفی از آن استفاده می شود ولی مهم ترین و اصلی ترین کاربرد آن این است که به عنوان رنگدانه سفید و رنگ دهنده مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده علاوه بر رنگ دهی عالی، از ذرات در برابر اشعه نور خورشید و UV محافظت می کند و باعث شفافیت و روشنایی نیز می شود.
دی اکسید تیتانیوم از سنگ معدن های مختلفی به دست می آید که یکی از این سنگ ها ایلمنت (ایلمنیت) است. ایلمنت در کشورهای زیادی نظیر نروژ، هند، سوئد، کانادا و آمریکا یافت می شود. تیتان اولین بار در سال 1923 تولید و روانه بازار شد و یکی از قدیمی ترین و اصلی ترین رنگدانه های پوششی محسوب می شود.
انواع دی اکسید تیتانیوم
تیتانیا دارای 2 نوع آناتاز و روتیل است که روش تولید هر 2 نوع را در قسمت “نحوه تولید دی اکسید تیتانیوم” به طور کامل شرح داده ایم. هر دو نوع دارای ساختار تتراگونال هستند و در خواص فیزیکی و شیمیایی با هم تفاوت دارند. ضریب شکست، اندازه ذرات، پوشش، شکل ظاهری، قدرت جذب روغن و فام هر دو نوع آناتاز و روتیل با هم متفاوت هستند.
روتیل نسبت به آناتاز ضریب شکست بالاتری دارد، چگالی آن بالاتر می باشد، دارای مقاومت بالاتری است و از نظر حالت و فرم به شدت ثابت می باشد. این نوع 20 تا 30 درصد بیشتر توانایی پوشش سطوح را دارد و گرد و خاک روی سطوح را کنترل می کند؛ به همین دلیل برای کارهای بیرونی، ساختمانی و گچ کاری بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. رنگ روتیل سفید مایل به زرد می باشد.
آناتاز سفیدتر از روتیل است اما مانند آن قدرت پوشانندگی ندارد، برای همین برای مصارف بیرونی و گچ کاری خیلی از آن استفاده نمی شود. رنگ آناتاز سفید مایل به آبی می باشد.
ویژگی ها و خصوصیات دی اکسید تیتانیوم
تیتانیوم دی اکسید خصوصیات و ویژگی های منحصر به فردی دارد، به همین دلیل یکی از مهم ترین اکسیدهای تیتانیوم است که در صنعت استفاده می شود. ویژگی های خاص این ماده عبارتند از:
- غیر سمی است.
- به شکل کریستال های جامد سفید رنگ وجود دارد.
- در آب، محلول های رقیق و اسیدهای آلی حل نمی شود.
- درخشندگی و شفافیت بالایی دارد.
- در برابر ساییدگی و حرارت بالا مقاوم است.
- مقاومت شیمیایی بالایی دارد.
- خنثی است.
- در برابر اشعه UV مقاوم می باشد.
- از ضریب شکست بالایی برخوردار است.
- به شکل خالص در طبیعت وجود ندارد.
کاربردهای دی اکسید تیتانیوم
بهتر است بدانید سالانه 1.5 میلیون تن دی اکسید تیتانیوم در اروپا تولید می شود و حدود 4 میلیون تن در سراسر جهان تولید می گردد. تقاضا برای این ماده مهم و کاربردی هم در ایران و هم در سرتاسر دنیا بسیار بالا است و از آن بسیار زیاد استفاده می شود. یکی از بزرگترین مزایای تیتانیا این است که شکل و اندازه های مختلفی دارد و دست مشتری را برای انتخاب باز می گذارد.
دی اکسید تیتانیوم یکی از قدیمی ترین و مهم ترین رنگدانه های پوششی است که از قدیم الایام مورد استفاده قرار می گیرد. از این ماده برای پوشش سطوح داخلی و خارجی استفاده می شود و نتیجه کار به شدت باکیفیت و مطمئن است. این رنگدانه جزء گرانترین مواد خام مورد استفاده قرار گرفته در رنگ های امولسیونی می باشد.
در اکثر مواقع، زمانی که به رنگدانه سفید نیاز است از دی اکسید تیتانیوم استفاده می شود. البته این ماده معدنی کاربردها و مصارف گوناگون و متنوعی دارد که در زیر به چند مورد اشاره کرده ایم.
- صنعت رنگ و رزین
- تولید محصولات غذایی نظیر آدامس، شیرینی، آبنبات، پودر شیر قهوه و شکلات
- صنعت پلاستیک
- لعاب سازی
- تولید کاشی و سرامیک سازی
- صنعت لاستیک سازی
- کاغذ سازی
- پارچه و نساجی
- محصولات پلیمری
- تولید مواد آرایشی و بهداشتی نظیر پماد، لاک، کرم ضد آفتاب، سایه چشم، پودر و خمیر دندان
- رنگ های تزئینی، رنگ های دریایی، رنگ های امولسیونی، رنگ های صنعتی براق، نیمه براق و مات
- رنگ کردن تجهیزات بیمارستانی و وسایل خانگی
نحوه تولید دی اکسید تیتانیوم
دی اکسید تیتانیوم معمولا به 2 روش سولفات و روش کلراید تولید می شود. در زیر به طور مفصل هر روش را توضیح داده ایم.
روش سولفات
در روش سولفات، دی اکسید تیتانیوم تولید شده از نوع آناتاز می باشد. در این روش از ایلمنیت خام استفاده می شود. سنگ معدن را خرد می کنند و مواد داخل آن را جدا می نمایند. مواد جدا شده آسیاب، خشک و سپس در محلول اولئوم به آرامی حل می شوند. محلول اولئوم را با اسید سولفوریک و سپس با آب رقیق می کنند. در انتهای این فرآیند و واکنش محلولی از سولفات فریک با سیلیس غیر محلول به دست می آید. این محلول را جدا می کنند و به دستگاه تبخیر منتقل می نمایند.
در نهایت کریستال هایی به وجود می آیند و جدا می شوند. در آخرین مرحله کریستال ها و رنگدانه های به وجود آمده از نظر اندازه و ماهیت چک و بررسی می شوند.
روش کلراید
در روش کلراید، دی اکسید تیتانیوم تولید شده از نوع روتیل می باشد. در این روش از سنگ معدن روتیل استفاده می شود. تتراکلرید تیتانیوم با کلرید فریک مخلوط می شود و به مایع تبدیل می شود. تتراکلرید تیتانیوم را با سرد کردن به مایع بیشتری تبدیل می کنند و به وسیله تقطیر خالص می نمایند. سپس آن را در مجاورت اکسیژن قرار می دهند و تیتانیوم دی اکسید به دست می آید. تیتانیوم دی اکسید را با اسید شستشو می دهند و سپس خشک می کنند.
با نظارت دقیق بر روی فرآیند اکسیداسیون می توان دی اکسید تیتانیوم خالص تر و سفیدتری به دست آورد. تیتان تولید شده در این روش دارای اندازه ذرات یکسان و یکدست می باشد.
نحوه تشخیص دی اکسید تیتانیوم
تیتانیوم دی اکسید خیلی راحت از رنگدانه های دیگر جدا می شود و قابل تشخیص است. مقاومت شیمیایی بالای این ماده باعث می شود که به آسانی قابل تشخیص و شناسایی باشد. برای تشخیص تیتان فقط کافی است یک آزمایش ساده انجام دهید. مقدار کمی از ماده را درون شیشه بریزید و با اسید سولفوریک غلیظ مخلوط کنید. سپس چند قطره محلول پر اکسید هیدروژن به آن اضافه کنید. اگر رنگ محلول نارنجی یا زرد مایل به نارنجی شد، یعنی ماده استفاده شده دی اکسید تیتانیوم است.
عوارض جانبی استفاده از دی اکسید تیتانیوم
تیتانیوم دی اکسید غیر سمی است و عوارض جانبی زیادی ندارد اما باز هم برای استفاده از آن دوز مشخصی تعیین شده است. میزان حد مجاز ایمنی دی اکسید تیتانیوم 10 میلی گرم بر متر مکعب است.
- ذرات حاصل از حمل و نقل آن می تواند آزار دهنده باشد.
- تیتان برای مصرف خوراکی بلامانع است و عوارض جانبی ندارد.
- اگر با چشم تماس پیدا کند، باعث تحریک خفیف آن می شود.
- اگر به طور مداوم استنشاق شود، ممکن است منجر به سرطان ریه شود.
- اگر با پوست تماس پیدا کند، ممکن است باعث حساسیت جزئی شود و آن را به صورت خفیف تحریک کند.
خرید و قیمت دی اکسید تیتانیوم
دی اکسید تیتانیوم در انواع مختلف و توسط شرکت های زیادی تولید می شود و هر نوع آن دارای قیمت مخصوص به خود است. شما می توانید برای اطلاع دقیق از قیمت دی اکسید تیتانیوم با مشاوران فنی ما تماس بگیرید و علاوه بر قیمت، از انواع موجود این ماده نیز آگاه شوید.
البته هرچند که فرآیندهای تولید صنعتی دی اکسید تیتانیوم نسبتا گران است اما امروزه فناوری های زیادی به وجود آمده اند که تیتان را با حفظ خواص و کیفیت تولید و به بازار عرضه می کنند، در نتیجه قیمت نهایی آن مناسب و به صرفه می باشد.
