钛白粉是最重要的白色颜料，具有高折光指数，良好的化学稳定性、耐候性、白度，高消色力和遮盖力，且无毒无害，对人体无刺激作用，广泛用于涂料、塑料、造纸、油墨、药品、纤维、化妆品等领域。

　　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%。

　　性状：钛白粉为质地柔软的无嗅无味的白色粉末，遮盖力和着色力强，熔点1560℃～1580℃，不溶于水，稀无机酸，有机溶剂，油，微溶于碱，溶于浓硫酸。遇热变黄色，冷却后又变白色。

　　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。在现实的白色母市场当中，不少的白色母粒生产商通过添加相等灰分含量的碳酸钙、硫酸钡、硫化锌来冒充钛白粉，其实这些无机粉体的白度与钛白粉是不可比拟的。

　　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。

　　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。

　　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。目前国内环保呼声高涨，氯化法是钛白工业的总体发展趋势。

　　稳定的晶体形态有两种：金红石(Rutile-R型)和锐钛型(Anatase-A型)。总的来说，R型钛白粉具有较好的耐气候性，耐水性和不易变黄的特点，但白度稍差。A型钛白粉耐光性差，耐候性差，但白度较好。

　　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℃左右也能转变成金红石型。

　　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。

　　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。

　　金红石型特别适用于室外使用的塑料制品，赋予制品良好的光稳定性。锐钛型主要用于室内使用制品，但略带蓝光，白度高，遮盖力大，着色力强且分散性较好。

　　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？

　　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。

　　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，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。

　　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。

　　从上述的折射率对比可知，金红石钛白粉与载体PE树脂折射率相差最大，色散效果最好，遮盖力即着色力最强。

　　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。

　　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。钛白粉的粒径分布越窄，其着色产品的光泽越好。

　　——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。

　　钛白粉作为商品投放市场具有粉化和变色的缺点，这是由于钛白粉本身会引起光化反应，暴露于阳光中和大气中会催化某些有机物，起氧化作用。这种老化结果会导致机械强度的丧失而生成一层粉结层。这层粉结层包含松散钛白粉和由表面磨损而解离的树脂。

　　为了保证钛白粉的牢度性能，需要有必要的表面处理。表面处理剂就其基本功能而言，有无机处理剂和有机处理剂。采用铝和硅等表面处理剂用于钛白粉包覆层，可大大提高钛白粉的耐候性，同时其抗黄化性能极佳。

　　采用有机表面处理剂，最后得到的表面可以是疏水的或是亲水的，但都是为了提高钛白粉在各种介质中的分散性，见下图。

　　经铝和硅无机表面处理的钛白粉虽然能提高其应用性能但也带来分散困难的弊病。特别是在钛白粉表面上这些无机处理剂在塑料加工高温挤出中会成为挥发物析出，从而在成品中引起气泡和小孔。为了符合塑料的高温挤出应选用抗裂孔品种。

　　钛白粉呈惰性，不溶于溶剂（浓硫酸和氢氟酸除外），非常稳定。人们认为它完全无毒，可以用于牙膏和药片的糖衣。

　　①急性毒性：此类颜料被认为无毒，大鼠经口LDso 值＞5000mg/kg ，接触皮肤无刺激性，对眼睛和呼吸道可能因机械摩擦而引起轻微刺激。

　　②慢性毒性：对长期饲喂二氧化钛的动物进行观察，没有摄入钛的征兆。多年处于制造和使用二氧化钛的环境中没有慢性毒性影响的报告。但需要注意的是，法国于2016年5月提交了协调分类和标签提案(CLH)，该提案要求从分类和标签方面界定二氧化钛为“吸入时对人体具有潜在致癌性的物质”。

　　由于钛白粉卓越的生理相容性，美国和欧盟核准一般具有特足纯度的二氧化钛作为着色剂用于食品、化妆品和医药产品。不过在2020年2月，欧盟发布了一项官方授权法规，根据关于物质和混合物的分类，标签和包装(CLP)的欧盟法规(EC)第1272/2008号，通过吸入将二氧化钛归为2类疑似致癌物，据了解，新的法规于2021年9月生效。

　　塑料工业是钛白粉的第二大用户，通常钛白粉在塑料领域的消耗量占钛白粉应用领域消耗量的20%。全世界500余个钛白粉牌号中，有50多个牌号是属于塑料专用的。

　　钛白粉在塑料制品中的应用，除了利用它的高遮盖力、高消色力及其他颜料性能外，它还能提高塑料制品的耐热性、耐光性、耐候性，使塑料制品免受紫外光的侵袭，改善塑料制品的机械性能和电性能。

　　几乎所有热固性和热塑性塑料中都使用钛白粉，一般用量为1%~5%，它既可以与树脂干粉混合，也可以与含增塑剂的液体相混合，还有把钛白粉先加工成色母粒后再使用的。

　　大多数塑料用钛白粉的粒径都较细（0.15~0.3μm），这样可以获得蓝相底色，对大多数带黄相的树脂或易泛黄的树脂有遮蔽作用。

　　塑料用钛白粉一般都要经过有机（多元醇、硅烷或硅氧烷）表面处理，处理后的钛白粉，在适当的机械剪切力下，就能比较好地分散。

　　值得注意的是，金红石的高硬度对于玻璃纤维增强塑料是一个缺点，因为金红石在着色加工过程中会损伤玻璃纤维，造成塑料产品机械强度的严重损失。因此玻璃纤维增强塑料着色用白色颜料选择光学性能稍差而软得多的锌钡白或硫化锌。

　　分散性：影响塑料制品的生产成本，分散不好的钛白粉在塑料制品中会影响制品的光滑度和光亮度；

　　塑料色母粒是一种高浓缩、高效能的颜色配制品，据不完全统计，我国用于色母粒生产的钛白粉每年为2~3万t。

　　色母粒的性能优劣通常是在后续产品应用，如吹膜或注塑中表现出来，因此，钛白粉在色母粒中的性能也主要体现在色母粒的应用过程中：

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