二氧化鈦俗稱鈦白,作為優異的白色顏料,得以在涂料、塑料、油墨等工業部門中大量應用,主要是基于其優良的光學性質和顏料性能。在我國鈦白生產中,由于工藝、設備比較落后,這些性質和性能沒有得到充分利用。無論是晶型、形貌、平均粒徑及粒度分布等內在質量和光散射能力、光澤、白度、分散性、吸油量、消色力、耐久性等應用性能,還是規模、品種、牌號等等,與世界知名品牌相比,差距相當大。例如,世界各鈦白公司生產的鈦白牌號,曾經多達600個左右,其中僅供涂料工業用的鈦白顏料就有300多個(銳鈦型80多個,金紅石型近300個)。而我國鈦白生產廠家很多,不少廠家規模偏。簧a方法主要是硫酸法,氯化法產量很少;品種單一,牌號不多;高檔次產品(金紅石型)的產量雖在提升,但占鈦白總產量的比例還是不高。中低檔鈦白(主要為銳鈦型)比例太大;普遍只生產基本牌號,未進行表面處理。于是,就走入了這樣一個怪圈,目前每年出口低檔鈦白150kt左右,進口高檔鈦白220~250kt,低價出高價進,很不合理。本文將對我國今后TiO2新品種的深度開發及應用進行探討,并提出自己的建議。
1積極開發鈦白水漿新品種
自20世紀60—70年代以來,國外一些大公司紛紛推出了鈦白水漿新品種,在這方面目前我國基本還是空白。鈦白水漿的開發是為了方便鈦白用量大的水性用戶(如造紙廠、涂料公司等),將鈦白制成水性分散體,用槽車發送給用戶,使用戶省去打漿過程,可降低成本,因而很受用戶歡迎。如美國杜邦公司生產的R-940、R-941、R-942、R-943等牌號既可用于涂料,也可用于造紙。因為水漿中除含鈦白外,還含有水,這就可能產生兩個問題:一是貯存、運輸時發生凝聚沉淀現象;二是可能滋生細菌,發生霉變。所以,水漿應含有分散劑和殺菌劑。我國目前用戶對水漿需求還不十分迫切,但當經濟發展到一定程度,對鈦白水漿的需求肯定會突顯出來。建議作為技術儲備,列入研制計劃。
2努力發展造紙鈦白
2005年我國造紙鈦白的需求量約為50kt。其質量指標見表1。
項目
粒度、遮蓋力、水分散性、遮蓋力和白度是造紙鈦白最重要的質量指標。造紙鈦白主要起提高紙張白度、不透明度和改善紙的光亮度、平滑度,進一步改善印刷性能的作用。一些高級紙張,如薄型畫報紙、字典紙、航空信紙、精裝書紙、電容器紙、照相厚紙、造幣紙、涂布銅板紙和白報紙、靜電復印紙、儀表記錄紙、計算機打印紙、裝飾用紙及高級包裝紙等都必須用造紙鈦白作加填劑或紙面涂布用涂料。我國過去這方面應用得很少,且所用鈦白主要依靠進口。現已實現國產化。重慶新華化工廠和攀枝花鈦業公司引進美國關鍵設備和技術,產品白度、水分散性都不錯。新華產品出口到日本、芬蘭等國制作食品包裝紙,很受歡迎。隨著人民生活水平的提高,造紙技術的進步以及外貿出口的需要,我國相關行業對高級紙張的需求量必將大幅度提高,相應對造紙鈦白的消費量也會大幅度增長。因此,我們應在已掌握生產技術的基礎上,穩定質量,提高產量,增加使用量。
3積極研制化纖鈦白
自2001年起,我國的化纖產量已位居世界第一,作為消光劑用的鈦白年需求量已近3萬t;w消光用鈦白通常為銳鈦型,因為其硬度比金紅石型低,對噴涂板磨損率較小;w鈦白的技術指標較普通銳鈦型產品要求嚴格,作為占化纖產品大部分份額的聚酯(滌綸),其所用鈦白的質量指標如表2所列,表中同時列出了在化纖中的作用性能。實際上,因化纖種類較多,用戶不同,還會有一些特殊的具體要求。由于對其質量指標,尤其是對白度、粒度和粒度分布,粗粒子數、分散性要求很嚴格。同時雜質含量要很低,特別是Fe2O3含量要求在0.002%以下,這么低的雜質含量,如果不把好原料關,或者鈦液凈化、水解、水洗、煅燒、前處理等工序稍有馬虎,即使進行漂白處理也是很難達到要求的。
多年來我國一直高價進口化纖鈦白,所以實現國產化是一項緊迫的任務。20世紀80年代初,南京油脂化工廠建成1000t/a化纖鈦白車間,生產AH-1型化纖鈦白。90年代中核404廠也少量生產,但技術經濟指標尚不理想。后來華東理工大學、攀研院等單位相繼開展研究工作,取得突破性進展,其中華東理工大學和金山石化、上海焦化公司鈦白粉廠合資成立上海千泰高科技產業公司,專門生產化纖鈦白。產品已在化纖廠作了廣泛應用,效果令人滿意。
現在世界上有多家公司生產化纖鈦白。我國進口使用最多的牌號是日本富士鈦公司的TA-100和TA-300。這些品牌應該成為我們追趕的目標。