钛白粉性质说明书

1、钛白粉的性质
1.1、钛白粉成份
钛白粉的化学名称：二氧化钛，分子式TiO2，分子量79.9，其质量组成中59.95%为Ti，O 占40.05%。

英文名：Titanic anhydride；Titanic oxide；Titanium dioxide；Titanium white；Titania；Titanium dioxide pigment。

别名：钛白，钛白粉
通常人们把在涂料、油墨、塑料、橡胶、造纸、化纤、美术颜料和日用化妆品等行业中以白色颜料为主要使用目的的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主要使用目的的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。

1.2、钛白粉物理性质
1.2.1、晶型结构比较
二氧化钛是多晶型化合物，自然界中存在有三种晶型型态，分别为板钛型、锐钛型、金红石型两种。

板钛型不稳定，目前没有工业用途。

锐钛型、金红石型两种有广泛的工业用途，具体的对比见下表
表1、金红石型和锐钛型二氧化钛结构和物理性质对比
序号物性金红石锐钛型
1 结晶系四方晶系四方晶系
2 相对密度 4.2 3.9
3 折射率 2.71 2.52
4 莫氏硬度6~7 5.5~6
5 电容率114 31
6 熔点1858 700度以上转化为金红石型
7 晶格常数a 4.58 3.78
8 晶格常数c 2.95 9.49
9 线膨胀系数（25）
A轴
C轴
10 7.19×10-6/℃ 2.88×10-6/℃
11 9.94×10-6/℃ 6.64×10-6/℃
12 导热率（cal/cm/s/℃）
与a轴平行
与c轴平行
13 0.0200×0.0216
14 0.0124×0.1136
15 比热（cal/mol/℃）（200~1000℃）13.2 12.96
16 摩尔热容量（25℃）cal/℃13.16
17 电导率（空气中Ω/cm）室温10-13~10-14
18 1000℃0.12 500℃ 5.5×10-8
晶胞图如下:
1.2.2、相对密度
二氧化钛的相对密度随其结晶形态、粒径大小、化学组分、特别是与表面处理量大小有关，
在制造过程中，随煅烧温度的提高和煅烧时间的延长而增长。

在常用的白色颜料中，二氧化钛的相对密度最小，同等质量的白色颜料，二氧化钛的表面积最大，颜料体积最高。

锐钛型二氧化钛的相对密度3.8～3.9g/cm3，金红石型二氧化钛的相对密度为4.2～4.3g/cm3。

1.2.3、熔点和沸点
由于锐钛型和板钛型二氧化钛在高温下都会转变成金红石型，因此它们的熔点和沸点实际上是不存在的。

金红石型二氧化钛的熔点数值各资料记载不一致，一般认为在1800~1875℃，有资料介绍在空气中的熔点为1830±15℃，而在富氧中的熔点为1879±15℃，熔点与二氧化钛的纯度有关。

金红石型二氧化钛的沸点为（3200±300）K。

1.2.4、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。

在外电场的作用下，其离子之间相互作用，形成了极强的局部内电场。

在这个内电场的作用下，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都对介电常数影响很大。

金红石型的介电常数随二氧化钛晶体的方向而不同：当与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。

锐钛型二氧化钛的介电常数只有48。

1.2.5、电导率
二氧化钛具有半导体的性能，其电导率随温度的上升而迅速增加，而且对缺氧也非常敏感。

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；按化学计量组成的二氧化钛（TiO2）电导率＜10-10s/m，而当二氧化钛失去少量氧时如TiO1.9995的电导率却有10-1s/m。

电子工业常利用金红石型二氧化钛的介电常数和半导体性质来生产陶瓷电容器等电子元器件。

1.2.6、硬度
若以10分制标度的莫氏硬度计时(它的数值仅表示各种晶体硬度的级别并不表示其真实比值)，锐钛型二氧化钛的硬度为5.5～6.0，金红石型二氧化钛为6～7。

硬度与二氧化钛的晶型结构有关，在生产中与产品的纯度和煅烧温度有关，温度高容易烧结，硬度也随之增高。

正是由于金红石型二氧化钛的硬度高，难粉碎因而对喷丝孔的磨损率较高，对辊筒的磨损也较大，所以不适用于化学纤维消光和照相凹板印刷。

1.2.7、吸湿性
二氧化钛虽具有亲水性，但吸湿性不太强，锐钛型的吸湿性比金红石型大一些。

二氧化钛的吸湿性与其表面处理时的处理剂性质有关，也与其比表面积的大小有一定的关系，比表面积大的吸湿性也略高。

1.2.8、热稳定性
二氧化钛属于热稳定性的化合物，在真空下强热时会有轻微的失氧现象，并伴随显出暗蓝色，该反应是可逆的，冷却后会恢复到原来的白色。

1.3、钛白粉的化学性质
二氧化钛无毒，化学性质很稳定，常温下几乎不与其他物质发生反应，是一种偏酸性的两性氧化物。

与氧、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳和氨都不起反应，也不溶于水、脂肪酸和其他有机酸及弱无机酸，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。

其反应方程式如下：
TiO2 + 6HF = H2TiF6 + 2H2O
TiO2+ 2H2SO4 = Ti(SO4)2 + 2H2O
TiO2+ H2SO4 = TiOSO4 + H2O
其溶解速度与水合二氧化钛的煅烧温度有关，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。

这是因为硫酸铵等的加入，使硫酸的沸
点增高，加速了二氧化钛的溶解。

与酸式硫酸盐（如硫酸氢钾）或焦硫酸盐（如焦硫酸钾）共熔，可转变微可溶性的硫酸氧钛或硫酸钛：
TiO2 + 2KHSO4 = TiOSO4 +K2SO4 + H2O
TiO2 + 4K2S2O7 = Ti(SO4)2 +4K2SO4 + 2SO3
能熔于碱，与强碱（氢氧化钠、氢氧化钾）或碱金属碳酸盐（碳酸钠、碳酸钾）熔融，可转化为可溶于酸的钛酸盐：
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，其反应方程式如下：
TiO2 +2C +2Cl2 = TiCl4 + 2CO
这个反应就是氯化法生产钛白粉的理论基础，但是此反应若无还原剂混配，即使在1800℃下，也不会与氯气发生氯化反应。

同样二氧化钛与氯化硫蒸汽共热，或与COCl2、CCl4、SiCl4、POCl3等作用，也能被氯化成四氯化钛。

二氧化钛在高温下可被氢、钠、镁、铝、锌、钙及某些变价元素的化合物还原成低价钛的化合物，但很难还原成金属钛。

如将干燥的氢气通入赤热的二氧化钛，可得到Ti2O3；在2000℃、15.2MPa的氢气中，也只能获得TiO，但是若将金红石型钛白粉喷入等离子室中，则可与氢气反应而被还原成金属钛。

反应方程式如下：
2TiO2 + H2 = Ti2O3 + H2O
TiO2 + H2 = TiO+ H2O
TiO2 + 2H2 = Ti + 2H2O
悬浮在某些有机介质中的二氧化钛，在光和空气的作用下，可循环地被还原与氧化而导致介质的被氧化，这种光化学活性，在紫外线照射下锐钛型钛白粉尤为明显。

这一性质使二氧化钛成为某些反应的有效催化剂，它既是某些无机化合物的光致氧化催化剂，又是某些有机化合物的光致还原催化剂。