中国钛白新品种在各领域中的深度开发

BMA004

摘要：在综述国内TiO2新品种在颜料方面的开发与应用现状的基础上，指出了国内尚存在的问题和差距，对我国今后TiO2新品种的深度开发的方向提出了自己的看法和建议。

    关键词：二氧化钛；颜料；钛白水浆；包核TiO2；深度开发

    二氧化钛俗称钛白，作为优异的白色颜料，得以在涂料、塑料、油墨等工业部门中大量应用，主要是基于其优良的光学性质和颜料性能。在我国钛白生产中，由于工艺、设备比较落后，这些性质和性能没有得到充分利用。无论是晶型、形貌、平均粒径及粒度分布等内在质量和光散射能力、光泽、白度、分散性、吸油量、消色力、耐久性等应用性能，还是规模、品种、牌号等等，与世界知名品牌相比，差距相当大。例如，世界各钛白公司生产的钛白牌号，曾经多达600个左右，其中仅供涂料工业用的钛白颜料就有300多个（锐钛型80多个，金红石型近300个）。而我国钛白生产厂家很多，不少厂家规模偏小；生产方法主要是硫酸法，氯化法产量很少；品种单一，牌号不多；高档次产品（金红石型）的产量虽在提升，但占钛白总产量的比例还是不高。中低档钛白（主要为锐钛型）比例太大；普遍只生产基本牌号，未进行表面处理。于是，就走入了这样一个怪圈，目前每年出口低档钛白150kt左右，进口高档钛白220~250kt，低价出高价进，很不合理。本文将对我国今后TiO2新品种的深度开发及应用进行探讨，并提出自己的建议。

    1积极开发钛白水浆新品种

    自20世纪60—70年代以来，国外一些大公司纷纷推出了钛白水浆新品种，在这方面目前我国基本还是空白。钛白水浆的开发是为了方便钛白用量大的水性用户（如造纸厂、涂料公司等），将钛白制成水性分散体，用槽车发送给用户，使用户省去打浆过程，可降低成本，因而很受用户欢迎。如美国杜邦公司生产的R-940、R-941、R-942、R-943等牌号既可用于涂料，也可用于造纸。因为水浆中除含钛白外，还含有水，这就可能产生两个问题：一是贮存、运输时发生凝聚沉淀现象；二是可能滋生细菌，发生霉变。所以，水浆应含有分散剂和杀菌剂。我国目前用户对水浆需求还不十分迫切，但当经济发展到一定程度，对钛白水浆的需求肯定会突显出来。建议作为技术储备，列入研制计划。

    2努力发展造纸钛白

    2005年我国造纸钛白的需求量约为50kt。其质量指标见表1。

    表1造纸钛白的质量指标

项目 指标  
TiO2含量/% ≥98  
体积质量/(kg?m-3) 3.9  
粒度/μm 0.15~0.20  
折光指数 2.55  
散射系数/100SP 43~51  
水分散性 5%TSPP不分层  
白度/% ≥95  
粒子形状 球形  
水溶物/% ＜0.3  


    粒度、遮盖力、水分散性、遮盖力和白度是造纸钛白最重要的质量指标。造纸钛白主要起提高纸张白度、不透明度和改善纸的光亮度、平滑度，进一步改善印刷性能的作用。一些高级纸张，如薄型画报纸、字典纸、航空信纸、精装书纸、电容器纸、照相厚纸、造币纸、涂布铜板纸和白报纸、静电复印纸、仪表记录纸、计算机打印纸、装饰用纸及高级包装纸等都必须用造纸钛白作加填剂或纸面涂布用涂料。我国过去这方面应用得很少，且所用钛白主要依靠进口。现已实现国产化。重庆新华化工厂和攀枝花钛业公司引进美国关键设备和技术，产品白度、水分散性都不错。新华产品出口到日本、芬兰等国制作食品包装纸，很受欢迎。随着人民生活水平的提高，造纸技术的进步以及外贸出口的需要，我国相关行业对高级纸张的需求量必将大幅度提高，相应对造纸钛白的消费量也会大幅度增长。因此，我们应在已掌握生产技术的基础上，稳定质量，提高产量，增加使用量。

    3积极研制化纤钛白

    自2001年起，我国的化纤产量已位居世界第一，作为消光剂用的钛白年需求量已近3万t。化纤消光用钛白通常为锐钛型，因为其硬度比金红石型低，对喷涂板磨损率较小。化纤钛白的技术指标较普通锐钛型产品要求严格，作为占化纤产品大部分份额的聚酯（涤纶），其所用钛白的质量指标如表2所列，表中同时列出了在化纤中的作用性能。实际上，因化纤种类较多，用户不同，还会有一些特殊的具体要求。由于对其质量指标，尤其是对白度、粒度和粒度分布，粗粒子数、分散性要求很严格。同时杂质含量要很低，特别是Fe2O3含量要求在0.002%以下，这么低的杂质含量，如果不把好原料关，或者钛液净化、水解、水洗、煅烧、前处理等工序稍有马虎，即使进行漂白处理也是很难达到要求的。

    多年来我国一直高价进口化纤钛白，所以实现国产化是一项紧迫的任务。20世纪80年代初，南京油脂化工厂建成1000t/a化纤钛白车间，生产AH-1型化纤钛白。90年代中核404厂也少量生产，但技术经济指标尚不理想。后来华东理工大学、攀研院等单位相继开展研究工作，取得突破性进展，其中华东理工大学和金山石化、上海焦化公司钛白粉厂合资成立上海千泰高科技产业公司，专门生产化纤钛白。产品已在化纤厂作了广泛应用，效果令人满意。

    现在世界上有多家公司生产化纤钛白，如表3所示。我国进口使用最多的牌号是日本富士钛公司的TA-100和TA-300。这些品牌应该成为我们追赶的目标。

表2 涤纶化纤钛白的质量指标

理化性能
   
   
聚酯切片性能
  
项目
指标
项目
指标
  
色相
L
≥90
特征黏度
0.645±0.013
  
a
≤1
  
b
≤3
  
TiO2含量/%
≥98
软化点/℃
262.5±1.2
  
Fe2O3/%
≤0.002
游离羧基
(mol/L)
   
  
水分/%
≤0.5
≤33
  
灼烧减量/%
≤0.5
L
65±4
  
pH
6.5~7.5
b
4.5±2
  
水分散性/%
≥94.5
凝聚粒子
(10 μm)(个)
＜5
  
粗粒子数
(＞5 μm)(个)
＜10
  
热稳定性/min
＜18
  
                 

  
    表3 世界现有生产化纤钛白的公司及产品牌号
公司名称
产品牌号
备注
  
美国Huntsman
A-LF
硫酸生产，TiO2＞95%，包Al、Si，收购美国Tioxide
  
德国Kronos公司
AD、AV、AVF、RN40P
硫酸法，锐钛型
  
美国Kerr-McGee
A-2(未包膜)、A-N-2(Al、有机物处理)A-N-3(Al、Si、Mn、有机物处理)
硫酸法生产，锐钛型，收购德国Bayer
  
芬兰Kemira公司
0-220、0-310、0-110、0-110S、0-520、AVL
硫酸法生产，锐钛型，Al、Si表面处理
  
美国Millennium
AT-3(未包膜)、AT-49(包Al、Si)、AT-6(未包膜)
硫酸法生产，锐钛型，原收购的法国Thann Mulhouse
  
日本富士钛公司
TA-100和TA-300(黏胶、涤纶和聚酯纤维用)、TA-200和TA-210(腈纶用)、TA-500(锦纶和尼龙-66用)、F-A、TF53C、TFM
全部硫酸法生产
  
日本钛工业公司
SA-100、SA-10P、SA-15、SA-30、SA-35、SA-80、SA-90等
全部锐钛型
  
德国Sachtleben
LC-S等
硫酸法