價格已瘋漲的鈦白粉的那些事~

導讀：

1、背景事件：佰利聯股價的上漲，鈦白粉價格的攀升

2、鈦白粉簡介

3、鈦白粉的生產方法

4、鈦白粉的性質

一

背景事件：佰利聯股價的上漲，鈦白粉價格的攀升

大家有沒有被這些頭條刷屏呢。鈦白粉的價格節節攀升，亞洲巨頭佰利聯股價也隨之上漲。

對於鈦白粉價格上漲的原因是多方面的：

1. 鈦酸鋰電池對鈦白粉的需求量逐年翻倍——用高科技來掩飾房地產的瘋狂！

2. 房地產銷售持續升溫——這才是根本原因，導致塗料用量上升

3. 原材料鈦精礦石價格上漲——礦產價格的趨勢永遠是上升的

4. 國內鈦白粉廠開工不足——環保壓力被迫停機

5. 國外鈦白粉集團提價——外國列強也來收割一番

6. 漲價對下游造成恐慌心理出現搶購——搶搶搶，買買買

今天就聊聊鈦白粉的那些事。

二

鈦白粉簡介

鈦白粉的化學名稱：二氧化鈦，分子式TiO2，分子量79.9，其質量組成中59.95%為Ti，O佔40.05%。

英文名：Titanic anhydride；Titanic oxide；Titanium dioxide；Titanium white；Titania；Titanium dioxide pigment。

別名：鈦白，鈦白粉。

鈦白粉擁有非常高的折射率（2.55~2.73），所以它的遮蓋能力非常強，加上非常高的光反射能力，讓它成為性能非常優秀的白色顏料。

通常人們把在塗料、油墨、塑料、橡膠、造紙、化纖、美術顏料和日用化妝品等行業中以白色顏料為主要使用目的的二氧化鈦稱為鈦白粉、二氧化鈦顏料或鈦白，而把在搪瓷、電焊條、陶瓷、電子、冶金等工業部門以純度為主要使用目的的二氧化鈦稱為二氧化鈦或非顏料級鈦白粉、非塗料用鈦白粉。

三

鈦白粉的生產方法

鈦白粉的工業生產方法有氯化法和硫酸法兩種，其中56%為氯化法產品，這種產品的70%以上又產自美國杜邦、克爾麥吉公司和美資美聯公司，其他國家的鈦白粉工廠仍以硫酸法為主。

而佰利聯公司擁有多項獨立自主產權的金紅石型鈦白粉關鍵技術，具備20萬噸/年單套硫酸法鈦白生產能力。2012年，引進氯化法鈦白粉生產技術，建立了中國最大的全產業鏈氯化法生產基地，並成為國內唯一同時擁有大型硫酸法和大型氯化法生產工藝的生產廠家。

硫酸法（左）和氯化法（右）的流程圖如下：

簡單來說就是先把鈦從礦石里弄出來，再氧化成二氧化鈦，最後是顏料化的後處理。

硫酸法：酸化，煅燒，後處理

氯化法：氯化、氧化，後處理

硫酸法酸化使用的硫酸濃度為86%～89%，是污染的根源，而氯化法生產工藝與硫酸法工藝相比，通常認為具有工藝流程短，自動化程度高，「三廢」排量小和基建投資相對較低等優點。以前國內擁有氯化法鈦白技術僅有錦州鈦白，現在佰利聯引進氯化法來提高自身競爭力，況且國內環保呼聲高唱，氯化法是鈦白工業的總體發展趨勢。

四

鈦白粉性質1、晶體性質

穩定的晶體形態有兩種：金紅石(Rutile-R型)和銳鈦型(Anatase-A型)

由上圖也可以直觀看到左圖的金紅石型中二氧化鈦分子排列比較緊密，所以具有較大的穩定性和相對密度，因此具有較高的折射率和和介電常數及較低的熱傳導性。但銳鈦型在915℃左右也能轉變呈金紅石型。

金紅石型在高能 （較短波長）吸收輻射能較銳鈦型大對於金紅石型鈦白粉，在具有很強殺傷力的UV-波長段內（350-400nm），它對紫外線的反射率要遠遠低於銳鈦型鈦白粉，因為金紅石型二氧化鈦吸收掉了這些紫外線。在這種情況下，它對周圍的成膜物、樹脂等身上所要分擔的紫外光線就要少得多，那麼這些有機物的使用壽命就長，這就是說，為什麼通常所說的金紅石型鈦白粉的耐候性要比銳鈦型好之原因所在。

銳鈦型和金紅石型鈦白粉在紫外線，可見光，紅外線區域的反射

(after Kampfer, 1973.)

正因為金紅石型在可見光的紫外或近紫外區域的吸收比銳鈦型大，就是說可見光範圍內藍光少了，所以金紅石型鈦白粉稍帶黃。

銳鈦型雖然也吸收的是可見光以外的波長更短的紫外線，但對人眼看到的可見光影響不大，所以相對於金紅石型來說顏色是偏藍。

（1）折射率 ：決定遮蓋力

之前提到鈦白粉擁有非常高的折射率，銳鈦型是2.55左右，而金紅石型是2.70左右。

高折射率起到什麼作用呢？

【在公眾號「領略色彩之雅」中回復「折射率」可以看到具體解說】

折射率越高，就越不透明，就是說遮蓋力越強。因為在含有高折射率顏料的漆膜中光線比在含有低折射率顏料的漆膜中彎曲較多，光線更難透過這層薄膜。

【在公眾號「領略色彩之雅」中回復「折射率」可以看到不同材料的折射率】

（2）光吸收/光反射：決定白度

所謂「白度」，就是物質對可見光吸收和反射兩部分之比。它又綜合了色調和亮度兩種光學效果，根據庫伯爾卡-芒克 (KubeIka-Munk)理論【以後再介紹】，無限厚的塗膜 (不透明膜)的亮度或反射率R與顏料對光的吸收係數K和散射係數S呈如下函數關係：

鈦白粉擁有非常低的光吸收以及非常高的光反射以及光散射能力，決定了它擁有非常高白度。

（3）光的散射：決定著色力

著色力是顏料對光的吸收和散射的結果。二氧化鈦是一種白色顏料，對光的吸收非常小，不像有色顏料，光的吸收起著重要的作用，因此其著色力（消色力）的大小，主要取決於它對可見光的散射能力，散射力大，著色力（消色力）高。

因此它與白度不一樣，白度是吸收係數K和散射係數S二者的函數，而著色力（消色力）僅僅是散射係數S的函數。

（1）對著色力和散射力的影響：

結論：當顏料顆粒的大小近乎半波長時，散射能最大。

由於可見光波長400~700nm，半波長就是200~350nm，即鈦白粉粒度分布控制在200nm~350nm之間。散射能力最大，著色力和白度最高。粒子過大散射能力急劇下降；過小，發生繞射，散射能力下降。

如下圖表明R型二氧化鈦對藍色、綠色和紅色光線的相對散射能力為粒子大小的函數

相對光線散射率與 R型鈦白粉粒徑大小的關係

來源於：杜邦鈦白粉完全手冊

（2）對顏色的影響：

在不同波長的可見光範圍內，顏料產生最大散射能力的最佳粒徑也不同。

粒徑較小的顏料則增強對短波長光（藍綠光）的散射；粒徑大的顆粒則增強對長波長（紅黃光）的散射。

——所以現在鈦白的平均粒徑從300nm降低到200nm，使反射更多的短波（藍綠）並減少對紅黃光的反射，因而顯得更白藍。

五總結

1. 多方面因素促進鈦白粉價格的上漲，對製造業衝擊非常大；

2. 鈦白粉是性能非常優秀的白色顏料；

3. 鈦白粉的生產方法 ：氯化法和硫酸法。隨著國內環保呼聲高唱，相對比較環保的氯化法是鈦白工業的總體發展趨勢；

4. 鈦白粉的性質 ：

• 晶型：

  二氧化鈦分子排列比較緊密的金紅石(Rutile-R型)比銳鈦型(Anatase-A型)兩種晶型，具有較大的穩定性和相對密度。

• 光學性質：

  折射率→遮蓋力：高折射率決定鈦白粉高的遮蓋率。

  光的反射吸收散射→白度：鈦白粉擁有非常低的光吸收以及非常高的光反射以及光散射能力，決定了它擁有非常高白度。

  散射力→著色力：光的散射力高決定高的著色力。

• 鈦白粉粒徑的影響

  當顏料顆粒的大小近乎半波長時，散射能最大。

  粒徑較小的顏料則增強對短波長光（藍綠光）的散射；粒徑大的顆粒則增強對長波長（紅黃光）的散射。

詳細關注我的微信公眾號「領略色彩之雅」

更多關於顏色系統中三要素（光源，物體，觀察者）的介紹，請關注公眾號 「領略色彩之雅」，查看菜單欄點擊「知識體系」。

如有疑問，歡迎留言給我。

推薦閱讀：