价格已疯涨的钛白粉的那些事~

导读：

1、背景事件：佰利联股价的上涨，钛白粉价格的攀升

2、钛白粉简介

3、钛白粉的生产方法

4、钛白粉的性质

1、背景事件：佰利联股价的上涨，钛白粉价格的攀升

大家有没有被这些头条刷屏呢。钛白粉的价格节节攀升，亚洲巨头佰利联股价也随之上涨。

对于钛白粉价格上涨的原因是多方面的：

钛酸锂电池对钛白粉的需求量逐年翻倍——用高科技来掩饰房地产的疯狂!

房地产销售持续升温——这才是根本原因，导致涂料用量上升

原材料钛精矿石价格上涨——矿产价格的趋势永远是上升的

国内钛白粉厂开工不足——环保压力被迫停机

国外钛白粉集团提价——外国列强也来收割一番

涨价对下游造成恐慌心理出现抢购——抢抢抢，买买买

今天就聊聊钛白粉的那些事。

2、钛白粉简介

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。

钛白粉拥有非常高的折射率(2.55~2.73)，所以它的遮盖能力非常强，加上非常高的光反射能力，让它成为性能非常优秀的白色颜料。

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。

3、钛白粉的生产方法

钛白粉的工业生产方法有氯化法和硫酸法两种，其中56%为氯化法产品，这种产品的70%以上又产自美国杜邦、克尔麦吉公司和美资美联公司，其他国家的钛白粉工厂仍以硫酸法为主。

而佰利联公司拥有多项独立自主产权的金红石型钛白粉关键技术，具备20万吨/年单套硫酸法钛白生产能力。2012年，引进氯化法钛白粉生产技术，建立了中国最大的全产业链氯化法生产基地，并成为国内唯一同时拥有大型硫酸法和大型氯化法生产工艺的生产厂家。

硫酸法(左)和氯化法(右)的流程图如下：

简单来说就是先把钛从矿石里弄出来，再氧化成二氧化钛，最后是颜料化的后处理。

硫酸法：酸化，煅烧，后处理

氯化法：氯化、氧化，后处理

硫酸法酸化使用的硫酸浓度为86%～89%，是污染的根源，而氯化法生产工艺与硫酸法工艺相比，通常认为具有工艺流程短，自动化程度高，“三废”排量小和基建投资相对较低等优点。以前国内拥有氯化法钛白技术仅有锦州钛白，现在佰利联引进氯化法来提高自身竞争力，况且国内环保呼声高唱，氯化法是钛白工业的总体发展趋势。

4、钛白粉性质

1、晶体性质

稳定的晶体形态有两种：金红石(Rutile-R型)和锐钛型(Anatase-A型)

由上图也可以直观看到左图的金红石型中二氧化钛分子排列比较紧密，所以具有较大的稳定性和相对密度，因此具有较高的折射率和和介电常数及较低的热传导性。但锐钛型在915℃左右也能转变呈金红石型。

金红石型在高能 (较短波长)吸收辐射能较锐钛型大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)，它对紫外线的反射率要远远低于锐钛型钛白粉，因为金红石型二氧化钛吸收掉了这些紫外线。在这种情况下，它对周围的成膜物、树脂等身上所要分担的紫外光线就要少得多，那么这些有机物的使用寿命就长，这就是说，为什么通常所说的金红石型钛白粉的耐候性要比锐钛型好之原因所在。

锐钛型和金红石型钛白粉在紫外线，可见光，红外线区域的反射

(after Kampfer, 1973.)

正因为金红石型在可见光的紫外或近紫外区域的吸收比锐钛型大，就是说可见光范围内蓝光少了，所以金红石型钛白粉稍带黄。

锐钛型虽然也吸收的是可见光以外的波长更短的紫外线，但对人眼看到的可见光影响不大，所以相对于金红石型来说颜色是偏蓝。

2、光学性质

(1)折射率 ：决定遮盖力

之前提到钛白粉拥有非常高的折射率，锐钛型是2.55左右，而金红石型是2.70左右。

高折射率起到什么作用呢?

不同折射率产生不同的遮盖力

折射率越高，就越不透明，就是说遮盖力越强。因为在含有高折射率颜料的漆膜中光线比在含有低折射率颜料的漆膜中弯曲较多，光线更难透过这层薄膜。

光线在漆膜中的行经路线

(2)光吸收/光反射：决定白度

所谓“白度”，就是物质对可见光吸收和反射两部分之比。它又综合了色调和亮度两种光学效果，根据库伯尔卡-芒克 (KubeIka-Munk)理论【以后再介绍】，无限厚的涂膜 (不透明膜)的亮度或反射率R与颜料对光的吸收系数K和散射系数S呈如下函数关系：

钛白粉拥有非常低的光吸收以及非常高的光反射以及光散射能力，决定了它拥有非常高白度。

(3)光的散射：决定着色力

着色力是颜料对光的吸收和散射的结果。二氧化钛是一种白色颜料，对光的吸收非常小，不像有色颜料，光的吸收起着重要的作用，因此其着色力(消色力)的大小，主要取决于它对可见光的散射能力，散射力大，着色力(消色力)高。

因此它与白度不一样，白度是吸收系数K和散射系数S二者的函数，而着色力(消色力)仅仅是散射系数S的函数。

3、钛白粉粒径的影响

(1)对着色力和散射力的影响：

结论：当颜料颗粒的大小近乎半波长时，散射能最大。

由于可见光波长400~700nm，半波长就是200~350nm，即钛白粉粒度分布控制在200nm~350nm之间。散射能力最大，着色力和白度最高。粒子过大散射能力急剧下降;过小，发生绕射，散射能力下降。

如下图表明R型二氧化钛对蓝色、绿色和红色光线的相对散射能力为粒子大小的函数

相对光线散射率与 R型钛白粉粒径大小的关系

(2)对颜色的影响：

在不同波长的可见光范围内，颜料产生最大散射能力的最佳粒径也不同。

粒径较小的颜料则增强对短波长光(蓝绿光)的散射;粒径大的颗粒则增强对长波长(红黄光)的散射。

——所以现在钛白的平均粒径从300nm降低到200nm，使反射更多的短波(蓝绿)并减少对红黄光的反射，因而显得更白蓝。

5总结

多方面因素促进钛白粉价格的上涨，对制造业冲击非常大;

钛白粉是性能非常优秀的白色颜料;

钛白粉的生产方法 ：氯化法和硫酸法。随着国内环保呼声高唱，相对比较环保的氯化法是钛白工业的总体发展趋势;

钛白粉的性质 ：

晶型：

二氧化钛分子排列比较紧密的金红石(Rutile-R型)比锐钛型(Anatase-A型)两种晶型，具有较大的稳定性和相对密度。

光学性质：

折射率→遮盖力：高折射率决定钛白粉高的遮盖率。

光的反射吸收散射→白度：钛白粉拥有非常低的光吸收以及非常高的光反射以及光散射能力，决定了它拥有非常高白度。

散射力→着色力：光的散射力高决定高的着色力。

钛白粉粒径的影响

当颜料颗粒的大小近乎半波长时，散射能最大。

粒径较小的颜料则增强对短波长光(蓝绿光)的散射;粒径大的颗粒则增强对长波长(红黄光)的散射。

作者简介：赵庆宗， 2011年毕业于北京化工大学，目前在金发科技股份有限公司从事改性塑料的颜色开发。