ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) CAS: 13463-67-7
ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂)ثاني أكسيد التيتانيوم، المعروف باسم "الأبيض التيتانيومي"، هو صبغة بيضاء فائقة الجودة. ويُقدّر على نطاق واسع لبياضه وإشراقه وقدرته العالية على التغطية وثباته الكيميائي. يُستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم بشكل أساسي في الدهانات والطلاءات والبلاستيك والورق والأحبار والألياف الصناعية، مما يجعله أهم صبغة بيضاء في الصناعة الحديثة. كما أنه يتمتع بخصائص التحفيز الضوئي، مما يتيح استخدامه في تطبيقات متخصصة في قطاعات راقية مثل واقيات الشمس والطلاءات الصديقة للبيئة (مثل الأسطح ذاتية التنظيف).
أولاً: نظرة عامة على الخصائص الأساسية
ثاني أكسيد التيتانيوم، المعروف باسم التيتانيوم الأبيض، هو أفضل صبغة بيضاء متوفرة حاليًا، ويُطلق عليه غالبًا لقب "ملك الصبغات البيضاء". يتميز بخصائص كيميائية فائقة الثبات، فهو غير قابل للذوبان في الماء والأحماض المخففة والمذيبات العضوية، ويتمتع بمقاومة عالية للضوء والحرارة والعوامل الجوية. كما يتميز بمعامل انكسار عالٍ جدًا (الروتيل: 2.76 تقريبًا، والأناتاز: 2.55 تقريبًا)، وبياض ممتاز، وشفافية عالية (قدرة تغطية فائقة)، وقوة تلوين فائقة. عادةً ما يكون على شكل مسحوق أبيض. يُصنف بشكل أساسي إلى نوعين رئيسيين من البلورات بناءً على الاستخدام: الروتيل (النوع R) والأناتاز (النوع A)، واللذان يختلفان اختلافًا كبيرًا في مقاومة العوامل الجوية، والنشاط الضوئي، ومجالات الاستخدام. يُعد ثاني أكسيد التيتانيوم مادة خام أساسية لا غنى عنها في صناعات مثل الطلاءات والبلاستيك وصناعة الورق.
ثانيًا: الخصائص الفيزيائية والكيميائية الرئيسية
| ملكية | نوع الروتيل | نوع أناتاس |
|---|---|---|
| الصيغة الكيميائية | ثاني أكسيد التيتانيوم | ثاني أكسيد التيتانيوم |
| رقم كاس | 1317-80-2 (غالباً ما يتم تجميعها تحت 13463-67-7) | 1317-70-0 (غالباً ما يتم تجميعها تحت 13463-67-7) |
| الهيكل البلوري | بنية رباعية الأضلاع وكثيفة | بنية رباعية الأضلاع، مفتوحة نسبياً |
| كثافة | ~4.26 جم/سم³ | ~3.90 جم/سم³ |
| معامل الانكسار | 2.76 تقريبًا | 2.55 تقريبًا |
| صلابة موس | 6.0-7.0 | 5.5-6.0 |
| ثابت العزل الكهربائي | 114-117 (موازٍ للمحور ج) | 48 (على طول المحور أ) |
| مقاومة الطقس | ممتاز، نشاط ضوئي منخفض، يقاوم الطباشير | أضعف، نشاط ضوئي أعلى، عرضة للتبلور |
| التدريع للأشعة فوق البنفسجية | قوي (يمتص بشكل رئيسي الأشعة فوق البنفسجية أ/ب) | قوي (يمتص بشكل رئيسي الأشعة فوق البنفسجية ب) |
| الاستقرار الحراري | مستقر جدًا، م.ب. ~1855 درجة مئوية | يتحول بشكل لا رجعة فيه إلى الروتيل عند درجة حرارة 915 درجة مئوية تقريبًا |
| الخصائص الكيميائية الرئيسية | خاملة كيميائياً، غير قابلة للذوبان في الماء، الأحماض/القواعد المخففة؛ قابلة للذوبان في القلويات القوية، حمض الهيدروفلوريك، أو حمض الكبريتيك المركز الساخن في درجات حرارة عالية. |
ثالثًا: مجالات التطبيق الرئيسية
صناعة الطلاء (أكبر سوق): يُعدّ هذا المعدن، بوصفه صبغة بيضاء ومادة معتمة، المادة الخام الأساسية لإنتاج الدهانات، ودهانات اللاتكس، وطلاءات السيارات، والتشطيبات الصناعية، والطلاءات المسحوقة. يُستخدم نوع الروتيل، نظرًا لمقاومته الفائقة للعوامل الجوية، بشكل رئيسي في الطلاءات الخارجية؛ بينما يُستخدم نوع الأناتاز غالبًا في الطلاءات الداخلية.
صناعة البلاستيك: يستخدم كصبغة بيضاء وواقي من الأشعة فوق البنفسجية في PVC و PE و PP وغيرها من المنتجات البلاستيكية لتعزيز البياض والسطوع ومقاومة العوامل الجوية وخصائص مقاومة الشيخوخة.
صناعة الورق: كمادة مالئة وصبغة طلاء لزيادة عتامة الورق وبياضه ولمعانه، مما يحسن قابلية الطباعة.
صناعة الأحبار: تستخدم في إنتاج أنواع مختلفة من الأحبار البيضاء والملونة، مما يوفر درجة عالية من التعتيم ولونًا نابضًا بالحياة.
صناعة الألياف الكيميائية: كمادة مزيلة لللمعان، تضاف إلى الرايون والبوليستر والألياف الاصطناعية الأخرى لإزالة اللمعان القاسي وخلق ملمس أقرب إلى الألياف الطبيعية.
تطبيقات متقدمة أخرى:
السيراميك والمينا: كمادة معتمة في الطلاءات الزجاجية.
مستحضرات التجميل: تُستخدم في مستحضرات كريم الأساس وواقيات الشمس وما إلى ذلك (عادةً باستخدام درجة النانو أو الدرجات المطلية خصيصًا).
الأغذية والمستحضرات الصيدلانية: كملون غذائي (CI 77891) ومادة مساعدة صيدلانية (مثل غلاف الأقراص)، مما يتطلب الامتثال لمعايير صارمة.
التحفيز وحماية البيئة: يستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم من نوع أناتاز في تطبيقات التحفيز الضوئي لتنقية الهواء ومعالجة المياه والأسطح ذاتية التنظيف وما إلى ذلك.
رابعاً: التخزين والمناولة
شروط التخزين: يُخزن في مستودع بارد وجاف وجيد التهوية. يجب منع الرطوبة تمامًا لتجنب التكتل. يُحفظ بعيدًا عن المواد القابلة للاشتعال والأحماض والقلويات.
التعبئة والتغليف: عادة ما يتم تعبئتها في أكياس منسوجة أو أكياس ورقية مع بطانات بلاستيكية داخلية، أو في أكياس كبيرة (FIBCs)، مما يضمن إحكام الإغلاق ضد الرطوبة.
احتياطات التعامل:
على الرغم من أن الغبار غير سام، إلا أن استنشاق تركيزات عالية منه لفترات طويلة قد يُسبب داء الرئة الغباري (داء التيتانوس). ارتدِ كمامة واقية من الغبار (N95 أو أعلى) أثناء التعامل معه، ونظارات واقية إذا لزم الأمر.
استخدم نظام تهوية موضعي للتحكم في الغبار. تجنب تكوين سحب الغبار.
حافظ على نظافة مكان العمل لمنع تراكم الغبار.
في حالة انسكاب مادة ما: اجمع المادة المنسكبة باستخدام أدوات غير قابلة للاشتعال وضعها في وعاء محكم الإغلاق. نظف المنطقة بقطعة قماش مبللة أو مكنسة كهربائية متخصصة (مقاومة للانفجار) لتجنب إثارة الغبار. اشطف المنطقة جيدًا بكمية وفيرة من الماء.
