پیگمنت دی‌ اکسید تیتانیوم یا تیتانیوم دی‌ اکسید (TiO2)

پیگمنت‌ های سفید

پیگمنت‌ های سفید مهم شامل: ترکیبات فلز سرب، روی و تیتانیوم (به ویژه پیگمنت تیتانیوم دی‌ اکسید یا به به عبارتی پیگمنت دی‌ اکسید تیتانیوم) می‌شوند. اگرچه به طور محدود از اکسید آنتیموان نیز در پوشش‌های کند کننده آتش و کنترل حالت گچی شدن رنگ‌های خارج از ساختمان استفاده می‌شود. از پیگمنت‌ های سفید بر پایه سرب می‌توان به سیلیکات سرب اشاره نمود که در سال 1947 به دلیل داشتن عدد حجمی بالاتر، برای کاربرد صنعتی اقتصادی به نظر می‌رسید و به همین دلیل به بازار معرفی شد.

از خانواده پیگمنت‌های بر پایه روی می‌توان به پیگمنت لیتوپن اشاره کرد که از معروف‌ترین آن‌ها است. لیتوپن یک پیگمنت بر پایه مخلوطی از سولفید روی و سولفات باریم است.این پیگمنت ابتدا در سال 1910 معرفی شد اما تا سال 1920 نوع با ثبات و مقاوم در برابر نور تولید نشد. سولفید روی پیگمنت سفید بهتری نسبت به لیتوپن می‌باشد اما تهیه آن بسیار دشوار است.

سومین گروه از پیگمنت‌ های سفید، پیگمنت تیتانیوم دی‌ اکسید (TiO₂) است که ابتدا در سال 1918 به صورت مخلوطی از 25 % دی‌ اکسید تیتانیوم و 75 % سولفات باریم بود. در حدود سال 1928 اکسید تیتانیوم خالص نیز تولید شد و ابتدا به صورت کریستال آناتاز بود. اما در سال 1941 پیگمنت تیتانیوم دی‌ اکسید به صورت کریستال روتایل نیز تهیه و عرضه شد.

در حال حاضر پیگمنت تیتانیوم دی‌ اکسید بهترین پیگمنت سفید موجود می‌باشد که در این میان نوع روتایل آن دارای قدرت پشت پوشی بیشتری نسبت به نوع آناتاز می‌باشد. این پیگمنت کاربردهای زیادی در صنعت دارد که از مهمترین آنها می‌توان به کاغذ، لاک الکل، رنگ و پلاستیک اشاره نمود، که حدود ۸۰ درصد از مصرف پیگمنت تیتانیوم دی اکسید جهان در این صنایع است. دیگر کاربردهای پیگمنت دی اکسید تیتانیوم شامل صنایع: لاستیک، الیاف، چاپ پارچه، محصولات آرایشی و بهداشتی و مواد غذایی می‌شود.

پیگمنت‌ تیتانیوم دی‌ اکسید (TiO₂)

پیگمنت‌ تیتانیوم دی اکسید به صورت خالص و نیز به صورت پیگمنت‌های ترکیبی تولید می‌شوند. همانگونه که گفته شد پیگمنت ‌دی‌ اکسید تیتانیوم خالص در دو شکل کریستالی روتایل و آناتاز تولید و عرضه می‌شوند. نوع روتایل به دلیل قدرت پشت پوشی بالاتر، بیشتر از نوع آناتاز در پوشش‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرد. پیگمنت‌های ترکیبی نیز آمیزه‌ای از دی‌ اکسید تیتانیوم و سولفات کلسیم به نسبت 30 % دی‌ اکسید تیتانیوم و 70 % سولفات کلسیم و یا نوع دیگری 50 % دی‌ اکسید تیتانیوم و 50 % سولفات کلسیم می‌باشند. پیگمنت‌های ترکیبی همواره حاوی دی‌ اکسید تیتانیوم نوع روتایل هستند.

پیگمنت تیتانیوم دی‌ اکسید یک پیگمنت غیرفعال است. این پیگمنت با رنگپایه رزین در پوشش‌ها وارد واکنش نمی‌شود و در آب اغلب اسیدهای آلی و معدنی و قلیایی حل نمی‌شود. این ماده تنها در اسیدسولفوریک داغ و هیدروفلوئوریک اسید (HF) حل می‌شود.  این پیگمنت در برابر حرارت بسیار مقاوم است اما باید توجه داشت که نوع آناتاز آن تحت حرارت بالا به نوع روتایل تغییر حالت می‌دهد.  دمای ذوب پیگمنت تیتانیوم دی اکسید نوع روتایل در حدود 1805 درجه سانتی‌گراد است.

از دیگر نکات قابل‌توجه در رابطه با پیگمنت دی‌ اکسید تیتانیوم آن است که این پیگمنت سبب ایجاد پدیده گچی شدن (chalking) در پوشش‌های در معرض شرایط محیطی خارج ساختمان، می‌شدند و قادر به جلوگیری از زردگرایی رنگ سفید نیز نبودند. درنتیجه تغییرات و اصلاحاتی در سطح ذرات پیگمنت تیتانیوم دی‌اکسید انجام شد که این نقایص را رفع نمود.

پیگمنت‌ دی‌ اکسید تیتانیوم روتایل و آناتاز(TiO₂)

اتم‌ها در پیگمنت‌ تیتانیوم دی‌اکسید  روتایل فشرده‌تر هستند، درنتیجه این پیگمنت ضریب شکست نوری بالاتری نسبت به نوع آناتاز دارد و پشت پوشی بهتری ایجاد می‌کند.  ضریب شکست نوع آناتاز 2.55 و ضریب انکسار نوع روتایل 2.76 است ( شایان ذکر است که ضریب انکسار برای روغن‌ها و رزین‌ها معمولاً بین 1.48 الی 1.55 است). همان‌طور که می‌دانیم تفاوت بین ضریب شکست پیگمنت و رنگپایه یک عامل مهم در تعیین میزان پشت پوشی یک سیستم رنگی است.

پیگمنت دی‌ اکسید تیتانیوم به طور یکنواخت کلیه طول‌موج‌های نور مرئی را منعکس و منتشر می‌سازند که این عامل بیانگر ویژگی همه پیگمنت‌‌ های سفید است. ولی نکته حائز اهمیت آن است که نوع روتایل در ناحیه ماوراءبنفش و آبی دارای انعکاس کمتری است و همین دلیل در این بخش از نوع مرئی کمی جذب دارد. به همین دلیل سفیدی نوع آناتاز نسبت به روتایل بیشتر است.   به همین دلیل هنوز در برخی از رنگپایه‌ها که سفیدی اهمیت زیادی دارد از پیگمنت دی‌اکسید تیتانیوم  آناتاز استفاده می‌شود. اما در حالت کلی، پیگمنت تیتانیوم دی‌اکسید  روتایل به دلیل پشت پوشی و همچنین مقاومت خوبی که نسبت به گچی شدن دارد، جایگزین نوع آناتاز شده است.

اگر قصد خرید پیگمنت یا رنگدانه را دارید، جهت آشنایی با انواع پیگمنت‌های موجود در شرکت ر ادمان شیمی، به بخش محصولات مراجعه کنید و یا جها کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.

تهیه و تنظیم : تیم فنی رادمان شیمی

منابع: 

1. استوار، شمس‌الدین (1389)، پیگمنت ویژگی‌ها، انتخاب و کاربرد، نشر انجمن خوردگی
2. https://fa.wikipedia.org/