
钛白粉因其无可替代的高折射率、出色遮盖力、纯净白度及稳定的化学性能,被誉为“白色颜料之王”。在橡胶工业中,它不仅用于白色和浅色橡胶制品(如轮胎白胎侧、鞋底、医用胶塞和密封条等)的着色,还能通过散射紫外线在一定程度上延缓材料老化与黄变。钛白粉主要分为金红石型(Rutile)和锐钛型(Anatase)两种晶型,二者性能差异显著,正确选用对橡胶产品的最终性能具有关键影响。
目前,钛白粉的工业生产主要采用“硫酸法”和“氯化法”两种工艺。
- 硫酸法:工艺较为传统,以钛铁矿或酸溶性钛渣为原料,经浓硫酸分解生成硫酸氧钛,再通过水解、洗涤和煅烧获得TiO₂初品。通过调控煅烧条件与晶型转化剂,可生产锐钛型或金红石型产品。该法技术成熟,对原料要求较低,但流程较长,三废排放量大。
- 氯化法:作为现代主流工艺,以高品位金红石矿或人造金红石为原料,与氯气反应生成四氯化钛(TiCl₄),精制后在高温氧气中氧化生成TiO₂。该法直接生成金红石型产品,可通过后续处理调节性能,具备流程短、连续化程度高、产品纯度高、环保性能好等优势,但对原料和设备要求极为严格。目前全球高端橡胶用金红石型钛白粉多采用氯化法生产。
尽管化学成分相同,金红石型与锐钛型钛白粉因晶体结构不同,在物理与化学性能上存在显著区别,具体表现如下:
白度辨析:
锐钛型因对短波蓝光散射能力强,在无紫外线环境下初始白度较高,显得更“亮白”。然而,金红石型实际遮盖效率更高,达到相同遮盖效果所需用量更少,综合表现更优。
耐候性差异的本质:
锐钛型钛白粉在紫外线激发下具有高光催化活性,会催化水分和氧气生成自由基,加速橡胶分子链断裂、制品粉化、黄变和力学性能下降。因此,锐钛型被视为“光触媒”,不利于橡胶长期耐久性。
金红石型晶体结构致密,光化学活性极低,稳定性高。为进一步提升耐候性,通常还经过铝、硅、锆等无机物及有机表面处理(如硅烷、多元醇),有效隔绝TiO₂与橡胶接触,提升分散性与抗紫外性能。
橡胶中的应用建议:
- 户外制品(如轮胎白胎侧、密封条、橡胶瓦、电缆及运动地坪):必须选用经无机—有机复合包膜处理的金红石型钛白粉,以确保长期耐候、抗紫外与颜色稳定性。
- 室内浅色/白色制品(如鞋底、医用胶塞、手套):尽管紫外线较弱,仍推荐使用金红石型产品,以提供更持久的防黄变保护和遮盖性能。
- 锐钛型的适用场景:仅建议用于完全不接触光线、无耐候要求的极少数低端或短期使用产品,高性能橡胶配方中不予推荐。
总结: