Почему для водных красок используется диоксид титана. Диоксид титана в косметике, что это такое и есть ли от него вред от него. Применение данного соединения

Краситель е171 (диоксид титана) - пищевой пигмент белого цвета, не растворимый в воде и растворах кислот, широко используется в различных отраслях промышленности. Добавка, называемая также титановыми белилами и двуокисью титана (TiO2, titanium dioxide), выпускается в виде порошка из прозрачных, но желтеющих в процессе нагревания, кристаллов.

В природе встречается три разновидности диоксида титана: брукит и рутил с анатазом, но только кристаллическая структура последних двух позволяет получать из них вещество, пригодное к использованию. Основным его востребованным свойством является уникальная отбеливающая способность, которая в сочетании с нетоксичностью, повышенной химической, атмосферо- и влагостойкостью делает его таким ценным для потребителя.

А возможность придавать идеальную белизну, более привлекательный внешний вид съедобным продуктам без влияния на их вкус и запах обусловила широкое применение этой добавки в пищевой индустрии. Потребительская форма диоксида титана, являясь основным продуктом титановой переработки, обычно представляет собой почти чистое вещество с незначительными вкраплениями оксида алюминия с диоксидом кремния для улучшения технологических характеристик продукта.

Основные сферы применения диоксида титана

Вещество эталонной чистоты до 99,99%, получаемое в процессе термического гидролиза, используют для изготовления максимально прозрачных стекол, применения в радиоэлектронике, волоконной оптике, медицине и пьезокерамике. Для удовлетворения широкого потребительского спроса производство диоксида титана в качестве пигментного красителя возможно в нескольких различных фракциях, адаптированных для конкретной области применения, от которой зависят размер и форма кристаллов и вид обработки их поверхности (органическая или неорганическая).

В промышленности титановые белила используют для изготовления лакокрасочной продукции с улучшенными укрывными свойствами, которая защищает окрашенные поверхности от действия ультрафиолета, старения и пожелтения пленки. Также их добавляют в изделия из пластика (оконные конструкции, детали мебели, бытовой техники и автомобилей), что помимо придания высокой интенсивности белому цвету повышает их сопротивляемость негативным воздействиям.

В производстве керамики, стекла и резины двуокись титана нередко используют в качестве катализатора химических реакций или инертного базового материала, что позволяет эксплуатировать продукцию из них в условиях повышенных температур. Этой же добавкой повышают стойкость к выцветанию типографской краски, матируют скрученные волокна при изготовлении синтетических тканей, улучшают структуру бумажной пульпы с ее отбеливанием в бумажно-картонной индустрии. Известно также положительное воздействие диоксида титана, направленное на защиту древесины от радиации солнечных лучей, очищение воздуха и повышение эффективности сварочных флюсов.

Использование TiO2 в косметике и фармацевтике

Наибольшее распространение получило применение диоксида титана в косметике, пищевой промышленности и фармацевтике. В последнем производстве он добавляется в качестве пигмента, придающего медикаментам белизну высокой степени и укрывистость оболочкам таблеток.

В косметике вещество TiO2 применяют как средство защиты от ультрафиолета, считающееся одним из лучших для нейтрализации УФ-лучей при изготовлении солнцезащитных кремов, как белый пигмент или наполнитель в декоративных косметических средствах (пудре, губной помаде, тенях для век), антиперспирантах, мыле и зубной пасте.

Зная, как разводить диоксид титана,поклонники натуральной косметики изготавливают мыло ручной работы с особыми свойствами даже на дому. Помимо нужного оттенка цвета он придает продуктам светонепроницаемость и укрывистость. С его помощью также получают другие виды пигментов для косметического сырья, например, титанированную слюду (перламутр).

Добавка нашла широкое применение в пищевой промышленности

Использование добавки е171 получило наибольшее распространение в пищевой промышленности. Ее применяют как для придания определенных свойств продуктам, так и для защиты их пластиковой упаковки от выцветания и ультрафиолетового излучения. Это особенно актуально при производстве порошкообразных продуктов, быстро приготовляемых полуфабрикатов, сухого молока и т.п.

Благодаря использованию диоксида титана изделия из рыбы, соусы (с тертым хреном, майонез и другие), кондитерские глазури, конфеты и белый шоколад получают оптически привлекательный внешний вид. Еще с ее помощью осветляется мука для изготовления пельменей и других полуфабрикатов из теста, а также паштеты, колбасы и шпик в процессе переработки мяса.

Официально разрешенный санитарными нормами и правилами пищевой компонент е171, не растворяясь желудочным соком и не всасываясь в кишечнике, не остается в тканях и полностью выводится из организма. На сегодня не зарегистрирован клиническими исследованиями использования диоксида титана вред от приема его в пищу, но для снижения цены продукции, некоторые производители пытаются применять альтернативные пигменты, не настолько безопасные для здоровья.

Также не рекомендуется превышать суточную дозу оптимального содержания диоксида титана в рационе питания, что составляет примерно 1% , людям со слабым иммунитетом, страдающим заболеваниями почек и печени, хотя данные о ее возможном негативном влиянии на эти органы еще недостаточно изучены, и исследования продолжаются.

Косметические свойства диоксида титана, основная характеристика вещества, польза и потенциальный вред от использования косметических средств с двуокисью титана.

Содержание статьи:

Диоксид титана - это широко распространенный ингредиент косметических средств, пищевых продуктов и многих других изделий разных видов промышленности. Он не имеет широкого спектра действия, но весьма полезен в ряде производственных технологий. Стоимость и востребованность зависят от степени очистки. Также этим параметром определяется и степень безопасности. Рассмотрим более подробно основные полезные свойства данного вещества и возможные опасности, связанные с его применением.

Что такое диоксид титана

Диоксид титана обладает уникальными свойствами, благодаря чему и получил широкое распространение.

Приведем краткую характеристику данного вещества:

Как маркируется на этикетках, синонимы . Двуокись титана, Titanium Dioxide, титановые белила, титановый ангидрит, окись титана, оксид титана, CI 77891, Titanium oxide, Titanic acid anhydride, Pigment white 6, micronized titanium dioxide.
Основные свойства . Имеет высокую отбеливающую способность, легко совмещается с пленкообразователями, стабилен, обладает отличной укрывистостью.
Получение . Может иметь природное происхождение - это рутил, минерал, концентрация диоксида титана в котором порядка 60%. Перед применением в любом производстве его необходимо тщательно очищать от примесей.
Область применения диоксида титана . Лакокрасочное производство, для изготовления резины и пластмасс, ламинированной бумаги, стекла (оптического и термостойкого), для создания огнеупорных материалов, искусственных драгоценных камней, диэлектриков керамических, в качестве фотокатализатора в нанотехнологиях, в пищевой промышленности, в фармацевтике и для изготовления косметических средств.
Уровень опасности . В соответствии с классификацией опасных веществ диоксид имеет IV класс опасности, т.е. является малоопасным. Он не токсичен. Характеризуется инертностью. Не представляет опасности кожным покровам.
Допустимая концентрация . Описываемое вещество безопасно, если не превышает концентрацию в воздухе 10 мг/куб.м.

Косметические свойства диоксида титана

Подавляющее большинство косметических средств - декоративных, ухаживающих, очищающих - содержит диоксид титана. Но это совсем не означает, что он эффективно справляется с множеством косметических проблем и весьма полезен для кожи.

Он не является активным компонентом из-за своей инертности. Он не способен изменять характеристики кожных покровов. Ему не присущи увлажняющие, стимулирующие, антиоксидантные свойства, т.к. он не проникает в кожные покровы. Однако польза от его присутствия все же есть. Какая - рассмотрим более подробно.

С практической точки зрения Titanium Dioxide применяется при производстве средств, предназначенных для придания особого оттенка коже и для ее защиты от ультрафиолетовых лучей. В данном контексте он имеет несколько полезных косметических свойств:

Выступает красителем . В первую очередь Titanium Dioxide применяется как краситель. Он превосходно отбеливает любые компоненты. Отбеливающие свойства CI 77891 активно используются при производстве тонирующих продуктов - тональных кремов, пудры, теней для век, румян, т.к. позволяют задавать необходимый оттенок путем смешивания в разных пропорциях с другими красителями.
. Кристаллы диоксида титана способны защищать кожу от вредного воздействия ультрафиолетового излучения. Эта способность позволяет относить данное вещество к SPF-фильтрам.
Является вспомогательным веществом . Он используется в качестве загустителя смесей, наполнителя, придает нужную вязкость продукту. Диоксиду титана также приписывают свойства удерживания влаги и маскировки некоторых дефектов кожи.

Данные свойства взяты на вооружение производителями. Они позиционируют этот ингредиент как абсолютно безопасный. CI 77891 описывается как гипоаллергенный ингредиент из-за того, что не вступает во взаимодействие с живыми клетками и не впитывается через кожу. Он нашел применение даже в детских кремах.

Можно ли быть уверенными в безопасности применения продуктов, содержащих диоксид титана - читайте далее.

Диоксид титана в косметике: вред или польза?

Диоксид титана является веществом, разрешенным к применению не только в косметической, но и в пищевой промышленности. Это ко многому обязывает. В настоящее время не утихают споры вокруг этого ингредиента. В некоторых исследовательских центрах проводятся исследования, призванные подтвердить или опровергнуть безопасность применения данного красителя и SPF-фильтра.

Рассмотрим несколько противоречивых и неоднозначных вариантов:

Применение в качестве красителя . Да, двуокись титана значительно улучшает потребительские характеристики продуктов - отбеливает смесь, придавая ей благородно белый цвет. Однако в данном контексте можно говорить о создании привлекательного внешнего вида товара, т.к. белый цвет всегда ассоциируется с чистотой, безопасностью. Поэтому такой вариант использования важен с маркетинговой точки зрения для производителя, но никак не ассоциируется с практичностью и полезностью для потребителя. Другое дело - применение в декоративной косметике для придания особого оттенка. Однако и здесь существуют ограничения по содержанию, например, до 10% в тональных кремах, до 15% в пудрах.
Применение в антиперспирантах . Аэрозольные антиперспиранты, содержащие двуокись титана, потенциально опасны для человека. Это связано с тем, что при производстве используется сильно измельченное вещество, и при распылении аэрозоля частички невольно попадают через дыхательные пути в легкие. Откуда могут разноситься кровотоком ко всем органам организма. Есть мнение, что диоксид титана легко выводится из организма в неизменном виде. Но последние исследования показывают, что наночастицы Titanium oxide, которые все чаще применяются производителями разных групп товаров, проникают в клетки и оказывают механическое воздействие на ДНК. Эти данные появились после проведенных опытов на крысах. Достоверных данных по воздействию на человека пока нет.
Применение в качестве SPF-фильтра . Первые солнцезащитные крема с двуокисью титана после нанесения оставляли белый след на коже. Данную проблему производители решили следующим образом - стали использовать наночастицы данного вещества. Действительно, крем стал более прозрачным, поэтому перестал оставлять следы на коже. Но это привело к тому, что изменилась фильтрующая способность средства. При измельчении до наночастиц при той же удельной массе Titanium oxide приобретает большую площадь поверхности и может стать фотокатализатором, который будет усиливать повреждающее воздействие ультрафиолетового излучения.
Использование в средствах для наружного применения . Отдельно стоит сказать о том, что двуокись титана обладает способностью закупоривать поры и приводить к образованию прыщей. Чтобы избежать этого, стоит уделять особое внимание тщательной очистке кожи после применения косметических средств, содержащих данный компонент.

Пока диоксид титана повсеместно применяется во многих видах промышленности и позиционируется как абсолютно безопасный ингредиент, Международное агентство по изучению рака (МАИР или IARC) признает данный ингредиент потенциально канцерогенным при условии вдыхания чрезмерно измельченных частиц. Руководитель исследований - профессор патологии и радиационной онкологии Роберт Шистл - описывает процесс негативного воздействия как окислительный стресс, который может вызывать повреждения и разрывы цепочек ДНК, провоцировать развитие дефектов хромосом. Это в свою очередь ведет к развитию патологий, например, рака.

Таким образом, использование диоксида титана может быть небезопасным в контексте физико-химических реакций при условии использования его в размерах наночастиц. Потребителям стоит внимательно изучать состав, чтобы минимизировать риски развития негативных реакций.

В чем состоит вред диоксида титана в косметике

На основании полученных результатов исследований можно сделать вывод, что не каждое косметическое средство, содержащее двуокись титана, может быть безопасным. Полностью отказаться от таких продуктов в краткие сроки не получится, т.к. применение этого ингредиента крепко вошло в производственные технологии. В ожидании новых результатов исследований стоит помнить о мерах предосторожности некоторым категориям людей - людям с чувствительной кожей и детям.

Вред диоксида титана для обладателей проблемной кожи

Проблемная кожа в наибольшей степени подвержена негативному влиянию различных факторов, поэтому для ухода за ней должны применяться наиболее щадящие косметические средства. Вред применения диоксида титана в косметике для проблемной кожи проявляется чаще, чем на нормальном типе.

Несмотря на свою химическую нейтральность по отношению к дерме и любым ингредиентам косметических и моющих средств, диоксид титана может создавать липкую пленку на кожных покровах, которая не только задерживает влагу, но и может служить причиной развития прыщей, появления раздражения, особенно на жирной коже, склонной к таким дефектам.

В случае с нормальной кожей нет повышенного выделения кожного жира, пота, поэтому эти загрязнения не вызовут проблем.

В любом случае необходимо выбирать качественные средства для снятия макияжа, т.к. остатки двуокиси титана могут скапливаться в кожных порах и провоцировать появление новых раздражений.

Вреден ли диоксид титана в косметике для детей

Как было сказано ранее, Titanium oxide применяется повсеместно, даже в средствах для детей. Сейчас растет популярность детской косметики. Данное вещество используют в присыпках, кремах, детской декоративной косметике, зубных пастах, мыле и др.

На этикетке каждого товара обозначены координаты для связи с производителем. Перед покупкой лучше всего убедиться в том, что в конкретном продукте не используются наночастицы, ведь они несут в себе наибольшую опасность. Попадание в организм микрочастиц данного вещества чревато изменением в ДНК, ухудшением иммунитета и непредсказуемым развитием хронических заболеваний. В случае с детским неокрепшим организмом опасность возрастает в несколько раз.

Примечательно, что теоретически риск попадания наночастиц из косметики внутрь организма довольно мал. Поэтому полный отказ от использования таких товаров не требуется. В данном случае родители должны обучать детей правильному использованию и не допускать применения не по назначению.

При необходимости применения солнцезащитного крема лучше выбирать тот, который оставляет белый след - это говорит о том, что диоксид титана применяется в форме крупнозернистого порошка и будет более безопасным.

Что такое диоксид титана в косметике - смотрите на видео:

Потенциальную опасность несет в себе плохо очищенный диоксид титана. В таком случае примеси могут наносить непоправимый вред организму. К сожалению, проверить это потребителю довольно сложно, остается полагаться на добросовестность производителей. На данный момент двуокись титана разрешена к применению в определенных концентрациях. Но уже в ближайшие месяцы ситуация может измениться, ведь споры о его безопасности не утихают.

Диоксид титана

Химические свойства

Диоксид Титана, что это такое? Данное химическое соединение является амфотерным оксидом четырехвалентного титана. Основной продукт титановой индустрии. Молярная масса вещества = 79,9 грамм на моль. В природе встречается в нескольких модификациях, с ромбической и тетрагональной структурой, также искусственным путем были получены гексагональная и ромбическая модификации вещества.

По физическим свойствам – это мелкие кристаллы без цвета, которые приобретают желтый оттенок при нагревании. Не растворимо в воде и минеральных кислотах. Химическое соединение проявляется свойства амфотерного оксида, реагирует, как правило, с концентрированными кислотами.

Области применения вещества:

при производстве лакокрасочных материалов, белила;
производство пластмассы и ламинированной бумаги, стекла, огнеупорных материалов, изделий из резины;
в косметологии, при производстве декоративной косметики, мыла и др.;
в пищевой промышленности используется в виде пищевой добавки Е171 , белого красителя;
средство добавляют в качестве наполнителя и пигмента в лекарства, в таблетированные формы.

Фармакологическое действие

Потенцирует фарм. действие других средств.

Фармакодинамика и фармакокинетика

Диоксид Титана чаще всего добавляют в состав лекарств в качестве красителя. Однако вещество также обладает способностью усиливать эффективность препаратов с буфексамаком , висмута субгаллатом и т.д.

Показания к применению

Двуокись титана используют в качестве красителя; добавляют в состав препаратов от и трещин заднего прохода, для лечения воспалительных процессов в прямой кишке, .

Противопоказания

Средство практически не умеет противопоказаний. Его не следует принимать при .

Побочные действия

Диоксид Титана не вызывает побочных реакций. Редко развиваются реакции гиперчувствительности.

Инструкция по применению (Способ и дозировка)

Мазь с добавлением двуокиси титана наносят наружно на пораженные участки заднего прохода, дважды в сутки. Также лекарство можно вводить ректально, 1-2 раза в сутки. Продолжительность лечения зависит от эффективности терапии.

Передозировка

Нет сведений о передозировке.

Взаимодействие

В лекарственное взаимодействие не вступает.

Особые указания

Препараты, в которых содержится (Аналоги)

Вещество в качестве одного из активных компонентов входит в состав препарата .

(диоксид титана) - синтетический пигмент белого цвета, имеющий две формы - рутильный и анатазный, получаемые гидролизом растворов с последующим прокаливанием гидратированной двуокиси титана. Двуокись титана - основной продукт титановой индустрии. В наше время, в интернете все чаще можно обнаружить запрос « , так давайте же попытаемся разобраться для чего же он нужен и как его используют.

Основные сферы применения двуокиси титана:

Лакокрасочные материалы: (титановые белила) эмали, лаки, а также краски и покрытия на их основе: для улучшения укрывистости и для отбеливания, для предотвращения старения плёнки, для защиты покрытий от ультрафиолетовых лучей, и от пожелтения окрашенных поверхностей.

Пластика (мебель, окна, пластиковые запчасти для автомобилей): для высокой белизны и интенсивности цветового оттенка, предотвращение старения материала и воздействиям на него внешних факторов.

Бумага: используется для отбеливания и улучшения гладкости, также для производства средств покрывающих бумагу.

Косметика: для защиты от ультрафиолета в кремах от загара, для улучшения отбеливания зубных паст.

Пищевая промышленность: для отбеливания таких продуктов полуфабрикаты, рыбные фарши, белое мясо, жевательные резинки, сахар-рафинад. Для защиты пластиковых упаковок от ультрафиолета, что помогает при хранении и транспортировке продуктов нестойких к солнечному свету.

Фармацевтическая промышленность: двуокись титана пигментная имеет высокую химическую чистоту, для лучшего отбеливающего и укрывистосного свойства.

Краска для печати: увеличение защиты покрытий к воздействиям атмосферы.

Используется и других сферах: защита древесины от внешних факторов (увеличение атмосферостойкости, фильтрация солнечной радиации), добавление в резиновые изделия, производство стекла и стеклянной керамики, радиоэлектронике, очистке воздуха, при изготовлении оптического и термостойкого стекла, тяжелых сплавов, промежуточных химических соединений, материалов для высоких температур (противопожарная защита печей с тягой), опытная хроматография жидкостей. Диоксид служит эталоном чистоты при создании сверхчистых стекол.

Для удовлетворения потребностей, описанных выше, двуокись титана применяют в различных фракциях, чьи характеристики адаптированы для соответствующего использования. Кристаллы двуокиси титана имеют такие формы, как рутил и анатаз. В зависимости от использования, применяют кристаллы различных форм и размеров частиц.

Диоксид титана нашел широчайшее применение в лакокрасочной промышленности в качестве белого пегмента, по причине своей хорошей белизны. Обладая такими преимуществами как не токсичность, доступность, способность отталкивать ультрафиолетовое излучение и стойкостью к внешним атмосферным воздействиям. Спешим разочаровать старых консерваторов: краски на основе цинка или свинца остались в прошлом.

Следственно, главной способностью диоксида титана в эмалях и красках есть придание им белизны . Но конкуренты так же присутствуют, самые главные мел и мраморный кальцит. Стоят они дешевле и имеют белый цвет. Поэтому краски содержат смесь этих веществ, а в редких случаях только один пигмент.

Белизна краски выражается в количестве входящего в ее состав диоксида титана, но повышает и ее цену, в сравнении с красками, в состав которых входит больше мела или мраморного кальцита. Встречаются рекомендации по частичной замене диоксида титана на окись алюминия, либо тальк, но все это имеет отношение к экономическим соображениям. Как ни странно, но есть некоторая закономерность, в том, что потребление и производство диоксида титана является своебразным показателем развития экономики. Вот такая вот оказия друзья.

Для производства сварных каркасов железобетонных изделий рабочие выполняющие сварку арматуры должны быть одеты в специальную одежду пошитую из огнеупорных тканей. Данный тип одежды защищает сварщиков от попадания искр и брызг металла.

Диоксид титана. Свойства, применение. Способы получения.

Чистый диоксид титана (TiO2) - это бесцветное твердое кристаллическое вещество. Несмотря на бесцветность, в больших количествах диоксид титана чрезвычайно эффективный белый пигмент, если он хорошо очищен. TiO2 практически не поглощает никакого падающего света в видимой области спектра. Свет или передается, или преломляется через кристалл или же отражается на поверхностях.

TiO2 - это стабильное (самый стабильное из всех известных белых пигментов), нелетучее, нерастворимое в кислотах, щелочах и растворах при нормальных условиях вещество. Диоксид титана отличается высокой реакционной устойчивостью к различным соединениям, в том числе и к токсичным, содержащимся в воздушной среде. Из-за своей инертности, диоксид титана не токсичен и, в общем, считается очень безопасным веществом. Он может контактировать с продуктами в упаковке, а в определенных концентрациях его можно использовать и как пищевой краситель.

TiO2 - полиморфен и встречается в трех основных кристаллических формах. Существуют три формы, анатаз (октаэдрит), рутил и брукит, последний в природе встречаются редко и, хотя эту форму и готовят в лабораториях, коммерческого интереса она не представляет.

Рутильный диоксид примерно на 30% лучше рассеивает свет (укрывистость), чем анатазный, поэтому последний используется гораздо реже. К тому же, анатаз менее атмосферостоек, чем рутил. Анатаз гораздо хуже работает в защите полимера (акрилата, пластмассы) от УФ лучей и приводит к фотокатализу и потере свойств полимера (происходит деструкция, выцветание, меление и т.д.).

Рассеивающая способность

способность пигмента к отражению света видимой части спектра определенных длин волн. Этот показатель у диоксида титана напрямую зависит от диаметра частиц TiO2. При размере частиц 0,2 мкм сумма рассеянного света для всех длин волн максимальна. При увеличении размера частицы от 0,25 до 0,3 мкм рассеивание голубого света быстро понижается. Но рассеивание зеленого и красного практически не меняется. Тем не менее, при диаметре частиц 0,15 мкм наблюдается максимальное рассеивание синего, в то время, как рассеивание красного и зеленого значительно ниже.

Маслоемкость

это способность частиц пигмента удерживать на своей поверхности определенное количество масла. Выражается она в граммах на 100 грамм пигмента и колеблется обычно от 10 до 20.

Укрывистость

способность пигмента при равномерном распределении в объеме делать невидимым цвет исходного материала. Укрывистость выражается в граммах пигмента, необходимого для того, чтобы сделать невидимым цвет поверхности площадью 1 м2. Белые пигменты обеспечивают укрывистость путем рассеивания световой волны любой длины видимого спектра. Чем меньше будет этот показатель, тем ниже расходная норма диоксида титана в композиции.

Цвет

свойство тел вызывать определенное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом и интенсивностью отражаемого или испускаемого ими видимого излучения. Сухой диоксид титана характеризуется высокой яркостью, белизной и его отражающая способность близка к отражающей способности идеального диффузора.

Светостойкость

свойство материала сохранять свой цвет под воздействием световых лучей. В процессе эксплуатации изделия, особенно наружного применения, изменяют свой первоначальный цвет под воздействием ультрафиолетовых лучей естественного света и источников искуственного освещения, излучающих ультрафиолетовые лучи.

Атмосферостойкость

свойство полимерных композиций сопротивляться разрушающему действию солнечных лучей, дождя, мороза, снега, ветра и других атмосферных факторов (например, газов и пыли, загрязняющих нижние слои атмосферы).

Обработка поверхности необходима для увеличения устойчивости к внешним воздействиям. Неорганическая (Al2O3, SiO2) увеличивает стойкость частиц диоксида титана к кислотному воздействию, которое может приводить к разрушению частиц пигмента. Органическая обработка улучшает распределение частиц пигмента в объеме композиции.

Физические свойства диоксида титана

Чистый диоксид титана представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, желтеющее при нагревании. В тонкораздробленном состоянии - белый порошок. Практически не растворяется в воде и минеральных кислотах, кроме плавиковой и концентрированной серной. Температура плавления для рутила: 1870°C. Температура кипения для рутила: 2500°C. Плотность при 20°C для рутила: 4,235 г/см3.

Химические свойства диоксида титана

Диоксид титана является амфотерным оксидом, то есть проявляет как кислотные, так и основные свойства.

Медленно реагирует с концентрированной серной кислотой, растворяясь в ней с образованием соответствующего сульфата:

TiO2+ 2H2SO4 = Ti(SO4)2 + 2H2O

Также диоксид титана постепенно растворяется в концентрированных растворах щелочей, например, в гидроксиде натрия, образуя титанаты (производные титановой кислоты):

TiO2 + 2NaOH = Na2TiO3+ H2O

При нагревании диоксида титана в атмосфере аммиака образуется нитрид титана:

4TiO2 + 4NH3 = 4TiN + 6H2O + O2

Сильными восстановителями, например, активными металлами (Ca, Mg, Na), углеродом или водородом при высокой температуре диоксид титана восстанавливается до низших оксидов. При нагревании с углеродом в атмосфере хлора образуется тетрахлорид титана TiCl4 - этот прием используется в промышленном масштабе для очистки титана от различного рода примесей.

Токсические свойства диоксида титана

Будучи химически инертным, диоксид титана является малоопасным веществом. В организм может поступать в виде аэрозоля при вдыхании или при приеме внутрь.

Области применения

Лакокрасочные материалы:

декоративные, архитектурные краски; эмульсионные полуматовые краски; эмульсионные глянцевые краски; грунтовки, подложки, шпаклевки; краски на основе растворителя – глянцевые; штукатурные растворы; силикатные краски; покрытия для древесных материалов; цементный штукатурный раствор; краски промышленного назначения; штукатурка на основе синтетических смол; полимерные покрытия; краски для ремонтных работ; мелкозернистые порошковые краски; уф / uv - отверждаемые краски; краски, отверждаемые кислотным отвердителем; порошковые покрытия; полиуретановые покрытия; эпоксидные покрытия; краски для дорожной разметки; краски для судовых покрытий; высоконаполненные краски; электроосаждаемые краски; печатные краски.

Пластики:

высокопрочный поливинилхлорид (для помещений); резина; термопластмасса; термореактивный пластик; пластмассы на основе ненасыщенных полиэфиров; эластомеры, каучук; покрытия для пола (линолеум)

Бумага и картон:

бумажные покрытия; обои; парафиновая бумага; цветная бумага

Синтетические волокна / ткани:

для матирования скрученного волокна

Косметика:

зубная паста, мыло и пр.

Пищевая промышленность:

карамель, жевательная резинка, сахар пудра и рафинад, лягушачьи лапки, курица, свиные и говяжьи языки, молочные поросята, мука, тесто, сахарная глазурь, джемы, молочные коктейли, брынза, сыворотка, сгущенное молоко, любая рыбо- и морепродукция и т.д.

Фармацевтическая промышленность:

пигментный диоксид титана, высокой химической чистоты, для придания, высокого отбеливающего и укрывистосного эффекта в фармацевтике.

Печатная краска:

для повышения стойкости покрытий к атмосферным воздействиям

Катализатор:

диоксид титана может быть использован как катализатор, как фотокатализатор и как инертный базовый керамический материал для активных компонентов.

Другие сферы использования:

предохранение древесины (повышение атмосферостойкости с помощью оптической фильтрации вредной для древесины солнечной радиации), наполнение резины, стеклянных эмалей, стекла и стеклянной керамики, электрокерамики, очистка воздуха, сварочные флюксы, твердые сплавы, химические промежуточные соединения, материалы, содержащие диоксид титана, подходящих для использования при высоких температурах (например, противопожарная защита печей с форсированной тягой), аналитическая и опытная хроматография жидкостей, декоративный бетон (для придания белизны цементной краске)

Основные применения диоксида титана:

производителей лакокрасочных материалов, в частности, титановых белил - 57 % от всего потребления (диоксид титана рутильной модификации обладает более высокими пигментными свойствами - светостойкостью, разбеливающей способностью и др.)

производство пластмасс - 21 %

производство ламинированной бумаги - 14 %

Другие применения диоксид титатана - в производстве резиновых изделий, стекольном производстве (термостойкое и оптическое стекло), как огнеупор (обмазка сварочных электродов и покрытий литейных форм), в косметических средствах (мыло и т. д.), в пищевой промышленности (пищевая добавка E171).

Диоксид титана может быть использован для изготовления солнечных батарей - превращения солнечного света в электроэнергию; для производства водорода; в сфере электроники для псевдоконденсаторов и т.д.

Способы получения

Пигменты диоксида титана существует в двух формах - анатазная и рутильная и производятся по двум технологическим схемам: сульфатный и хлорный способы.

По сравнению с сульфатным хлоридный способ является более экологически чистым и совершенным благодаря возможности осуществлять процесс в непрерывном режиме, что предполагает полную автоматизации производства. Однако он избирателен к сырью, а в связи с использованием хлора и высоких температур требует применения коррозионностойкого оборудования.

Хлорный метод:

Хлорный метод получения диоксида титана заключается в том, что исходным сырьем (полуфабрикатом) служит тетрахлорид титана. Из него диоксид титана можно получать методом гидролиза или сжиганием при высокой температуре. Тетрахлорид титана гидролизуется при нагревании водных растворов, либо в газовой фазе под действием паров воды.

Сульфатный метод:

Технология производства состоит из трёх этапов:

получение растворов сульфата титана (путём обработки ильменитовых концентратов серной кислотой). В результате получают смесь сульфата титана и сульфатов железа (II) и (III), последний восстанавливают металлическим железом до степени окисления железа +2. После восстановления на барабанных вакуум-фильтрах отделяют растворов сульфатов от шлама. Сульфат железа(II) отделяют в вакуум-кристаллизаторе.

гидролиз раствора сульфатных солей титана. Гидролиз проводят методом введения зародышей (их готовят осаждая Ti(OH)4 из растворов сульфата титана гидроксидом натрия). На этапе гидролиза образующиеся частицы гидролизата (гидратов диоксида титана) обладают высокой адсорбционной способностью, особенно по отношению к солям Fe3+, именно по этой причине на предыдущей стадии трёхвалентное железо восстанавливается до двухвалентного. Варьируя условия проведения гидролиза (концентрацию, длительность стадий, количество зародышей, кислотность и т. п.) можно добиться выхода частиц гидролизата с заданными свойствами, в зависимости от предполагаемого применения.

термообработка гидратов диоксида титана. На этом этапе, варьируя температуру сушки и используя добавки (такие, как оксид цинка, хлорид титана и используя другие методы можно провести рутилизацию (то есть перестройку оксида титана в рутильную модификацию). Для термообработки используют вращающиеся барабанные печи длиной 40-60 м. При термообработке испаряется вода (гидроксид титана и гидраты оксида титана переходят в форму диоксида титана), а также диоксид серы.

Добыча диокисд титана

В последние годы чрезвычайно быстро растет производство диоксида титана в Китае.

В России пигментный диоксид титана не производят, но производят технические марки, используемые в металлургии. На территории СНГ диоксид титана производится на Украине предприятиями «Сумыхимпром», город Сумы, «Крымский титан», г. Армянск) и КП «Титано-магниевый комбинат» (г. Запорожье). Сумский государственный институт минеральных удобрений и пигментов (МИНДИП) в своих научно-исследовательских работах особое место уделяет технологиям получения оксида титана (IV) сульфатным способом: исследование, разработка новых марок, модернизация технологии и аппаратурного оформления процесса.

Нахождение в природе

В чистом виде в природе встречается в виде минералов рутила, анатаза и брукита (по строению первые два имеют тетрагональную, а последний - ромбическую сингонию), причём основную часть составляет рутил.

Третье в мире по запасам рутила месторождение находится в Рассказовском районе Тамбовской области. Крупные месторождения находятся также в Чили (Cerro Bianco), канадской провинции Квебек, Сьерра-Леоне.

КАТЕГОРИИ