Діоксид титану та пластики
Діоксид титану (TiO2) - одна з найважливіших неорганічних сполук, що споживаються промисловістю. Завдяки унікальним властивостям сфери його застосування постійно розширюються. Зупинимося на деяких з них, найбільш відомих для виробництва полімерних виробів. Чистий діоксид титану (TiO2) – це безбарвні кристали, які жовтіють при нагріванні, але знебарвлюються після охолодження. Існує кілька модифікацій кристалічної структури, так званий рутил, анатаз та брукіт. Відомі також дві модифікації, отримані в результаті кристалізації при високому тиску: ромбічна IV і гексагональна V. При нагріванні анатаз і брукіт незворотно перетворюються на рутил, при 400-1000 про З -750 про, відповідно. Діоксид титану – багатофункціональний матеріал, який давно й успішно використовується в полімерних виробах. Протягом тривалого часу він застосовувався лише як основний білий барвник. Сьогодні TiO2 вносить у полімерну промисловість щось більше, ніж яскравий білий колір. На елементарному рівні він є фоточутливим матеріалом, особливість якого полягає у можливості взаємодії зі світлом. Якщо точніше говорити, частинки дисперсії, додані в об'єм полімеру або поверхневий шар, ефективно розсіюють видиме випромінювання, що призводить до непрозорості полімеру, а також поглинають УФ, захищаючи полімер від фотодеструкції. Дослідники знаходять все нові застосування TiO2, які, як і раніше, базуються на взаємодії частинок дисперсії TiO2 зі світлом, проте найбільш затребуваними, як і раніше, залишаються його пігментні та антиоксидантні властивості. TiO2 хімічно інертен, нерозчинний у полімерах і жаростійких в найбільш жорстких умовах виробництва полімерних виробів. Для промислових цілей він доступний у двохкристалічних формах – анатазної та рутильної. Рутильні барвники найкращі, ніж анатазні, внаслідок більш ефективного розсіювання світла, більшої стабільності та меншої каталітичної фотодеструкції. Лише незначна частина промислових сортів діоксиду титану – чистий TiO2. Більшість містить неорганічні, а в деяких випадках – органічні домішки, які механічно поєднуються з діоксидом, або молекули яких спеціально розміщуються на поверхні частинок. Поверхнева обробка частинок дисперсії покращує деякі властивості TiO2, такі як диспергування, стійкість до погодних умов або опір знебарвлення.
Оптичні властивості TiO2
Широке використання TiO2 як білого пігменту в полімерній промисловості обумовлено ефективним розсіюванням видимого світла: при введенні дисперсії в пластикову масу створюється ефект білизни та непрозорості, забезпечується яскравість забарвлення.
Рис.1. Відображення світла полімером, наповненим TiO2, та білим пігментом з меншим коефіцієнтом відображення
На відміну від кольорових барвників, що надають пластику непрозорості за рахунок поглинання видимого світла, TiO2 та інші білі барвники роблять це за рахунок розсіювання світла. Розсіювання досягається завдяки заломленню та дифракції світла при проходженні його крізь або близько частинок барвника. Якщо в системі достатньо пігменту, весь світ, що потрапляє на поверхню виробу, крім невеликої частини, поглиненої полімером або пігментом, буде розсіяний у повітрі, а система виглядатиме непрозорою та білою. Оптичні властивості вихідного TiO2 зумовлюють як колір, а й відтінок кольору, і навіть – ступінь фарбування полімерної композиції.
Рис.2. Пропускання світла плівкою, що містить TiO2(зліва, плівка непрозора), і плівкою, що містить білий пігмент у такій же концентрації
Вплив ступеня диспергування TiO2 на властивості полімерів
Від розмірів частинок дисперсії залежить:
Зовнішній вигляд полімерного матеріалу - Поверхнева структура - Плямистість - Смуги - Матовість/інтенсивність фарбування
Характеристики готового продукту - Вартість - Продуктивність - Жорсткість та пористість - Стійкість до погодних умов
За матеріалами журналу "Полімери – гроші"
ТДВ "Поліконта" пропонує зі складу в м.Мінську 10 найменувань суперконцентратів з різним ступенем наповнення діоксидом титану, модифікованих різними добавками та немодифікованих.