ثاني أكسيد تيتانيوم

نظرة عامة موجزة

ثاني أكسيد التيتانيوم، المعروف أيضًا باسم التيتانيوم (IV) أو تيتانيا، هو مركب غير عضوي بسيط يتم إنتاجه كمسحوق أبيض نقي مع الصيغة الجزيئية TiO ₂. بشكل عام، يتوفر في شكلين بلوريين رئيسيين، وهما الروتيل والأناتاز. يعتبر Anatase اقتصاديًا، ويمكن توزيعه بسهولة في الأنظمة القائمة على الماء، كما أنه معتم مثالي. يحتوي ثاني أكسيد التيتانيوم غير المعالج (أناتاز) على TiO ₂ مع معامل انكسار يبلغ 2.55. ومع ذلك، لا يتم استخدامه بشكل شائع في تطبيقات الطلاء الخارجي (المعرضة للعوامل الجوية) باستثناء دهانات الطرق السريعة

عملية التصنيع

يمكن لعملية الكبريت إنتاج TiO ₂ أو ثاني أكسيد التيتانيوم في كلا الشكلين، أناتاز وروتيل في الخطوات التالية أدناه:

1. إذابة المادة الخام المحتوية على ثاني أكسيد التيتانيوم في حمض الكبريتيك المركز
2. ترسيب ثاني أكسيد التيتانيوم المائي من المحلول الحمضي عن طريق التخفيف والغليان (التحلل المائي)
3. تسرب الملوثات
4. التكليس (زيادة حجم الجسيمات) عند درجات حرارة تبلغ حوالي 1000 درجة مئوية
5. التنقية والطلاء اللاحق للصباغ بأكاسيد عضوية وغير عضوية.

صناعة الطلاء والطلاء

ثاني أكسيد التيتانيوم هو أحد الأصباغ البيضاء الأكثر استخدامًا بسبب سطوعه ومعامل الانكسار العالي جدًا (n = 2.7)، حيث لا يتفوق عليه سوى عدد قليل من المواد الأخرى.

صناعة الورق

ثاني أكسيد التيتانيوم هو معتم فعال في شكل مسحوق في صناعة الورق. يتم استخدامه كصبغة لتوفير البياض والعتامة للمنتجات الورقية. تم تحسين العتامة من خلال الحجم الأمثل لجزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم. بالإضافة إلى هذه التأثيرات، يمكن تغيير اللون المحدود في تركيبات معينة اعتمادًا على كيفية وزاوية إضاءة المنتج النهائي وله سمك طبقة الأكسيد في جسيم الصباغ.

صناعة مستحضرات التجميل

في مستحضرات التجميل والعناية بالبشرة، يستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم كصبغة ومثخن. في كل واقي شمسي تقريبًا مزود بحاجز فيزيائي، يوجد ثاني أكسيد التيتانيوم بسبب معامل الانكسار العالي، وقدراته القوية على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية، ومقاومته لتغير اللون تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية. هذه الميزة تعزز ثباتها وقدرتها على حماية البشرة من الأشعة فوق البنفسجية. غالبًا ما تعتمد واقيات الشمس المصممة للرضع أو الأشخاص ذوي البشرة الحساسة على ثاني أكسيد التيتانيوم و/أو أكسيد الزنك، حيث أن حاصرات الأشعة فوق البنفسجية المعدنية هذه أقل عرضة للتسبب في تهيج الجلد مقارنة بالمكونات الكيميائية لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية، مثل أفوبينزون

صناعة المواد الغذائية

يستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم كملون في صناعة المواد الغذائية. إنه تلوين اقتصادي ويستخدم على نطاق واسع في المنتجات القائمة على الألبان لتعزيز اللون الأبيض. كما أنها تستخدم لتحسين لون الحلوى والصقيع والبودرة على الكعك.

صناعة البلاستيك

تُستخدم هذه الصبغة على نطاق واسع في البلاستيك والتطبيقات الأخرى لخصائصها المقاومة للأشعة فوق البنفسجية حيث تعمل كممتص للأشعة فوق البنفسجية، وتحول طاقة الأشعة فوق البنفسجية المدمرة بكفاءة إلى حرارة.

تطبيقات أخرى

يعتبر TiO ₂ أيضًا مُعدمًا فعالًا في شكل مسحوق، حيث يتم استخدامه كصبغة لتوفير البياض والعتامة لمنتجات مثل الدهانات والطلاء والبلاستيك والورق والأحبار والأطعمة والأدوية وكذلك معظم معجون الأسنان.