Титанов диоксид и пластмаси
Титанов диоксид (TiO2) е едно от най-важните неорганични съединения, използвани от индустрията. Поради уникалните си свойства обхватът на приложението му непрекъснато се разширява. Нека се спрем на някои от тях, най-известните, значими за производството на полимерни продукти. Чистият титанов диоксид (TiO2) е безцветен кристал, който става жълт при нагряване, но става безцветен при охлаждане. Има няколко модификации на кристалната структура, така наречените рутил, анатаз и брукит. Известни са и две модификации, получени в резултат на кристализация при високо налягане: ромбична IV и хексагонална V. При нагряване анатазът и брукитът необратимо се превръщат в рутил, съответно при 400-1000 o C и -750 o C. Титановият диоксид е многофункционален материал, който се използва успешно в полимерни продукти от дълго време. Дълго време се използва само като основна бяла боя. Днес TiO2 носи повече от ярко бял цвят на полимерната индустрия. На елементарно ниво това е фоточувствителен материал, чиято особеност е способността да взаимодейства със светлината. По-точно, дисперсионните частици, добавени към обема на полимера или към повърхностния слой, ефективно разпръскват видимата радиация, което води до непрозрачност на полимера, а също така абсорбират UV, предпазвайки полимера от фоторазграждане. Изследователите откриват нови приложения на TiO2, които все още се основават на взаимодействието на дисперсните частици на TiO2 със светлината, но неговите пигментни и антиоксидантни свойства все още са най-популярни. TiO2 е химически инертен, неразтворим в полимери и топлоустойчив при най-тежките условия при производството на полимерни продукти. За промишлени цели се предлага в двекристални форми - анатаз и рутил. Рутиловите багрила са предпочитани пред анатазните багрила поради по-ефективното разсейване на светлината, по-голямата стабилност и по-малкото каталитично фоторазграждане. Само малка част от търговските качества на титанов диоксид е чист TiO2. Повечето съдържат неорганични, а в някои случаи и органични примеси, които са механично смесени с диоксид или чиито молекули са специално поставени върху повърхността на частиците. Повърхностната обработка на дисперсионните частици подобрява някои свойства на TiO2 като диспергируемост, устойчивост на атмосферни влияния или устойчивост на обезцветяване.
Оптични свойства на TiO2
Широкото използване на TiO2 като бял пигмент в полимерната индустрия се дължи на ефективното разсейване на видимата светлина: когато дисперсията се въведе в пластмасовата маса, се създава ефект на белота и непрозрачност и се осигурява яркост на цвета.
Фиг. 1. Отразяване на светлината от полимер, напълнен с TiO2, и бял пигмент с по-ниско отразяване
За разлика от цветните багрила, които придават непрозрачност на пластмасите чрез абсорбиране на видима светлина, TiO2 и други бели багрила правят това чрез разсейване на светлината. Разсейването се постига поради пречупването и дифракцията на светлината, когато тя преминава през или близо до частиците на багрилото. Ако в системата има достатъчно пигмент, цялата светлина, която попада върху повърхността на продукта, с изключение на малка част, погълната от полимера или пигмента, ще се разпръсне във въздуха и системата ще изглежда непрозрачна и бяла. Оптичните свойства на оригиналния TiO2 определят не само цвета, но и нюанса на цвета, както и степента на оцветяване на полимерния състав.
Фиг.2. Пропускане на светлина на филм, съдържащ TiO2(вляво, филмът е непрозрачен) и филм, съдържащ бял пигмент в същата концентрация
Влияние на степента на дисперсност на TiO2 върху свойствата на полимерите
Размерът на частиците на дисперсията зависи от:
Външен вид на смолата - Повърхностна структура - Петна - Ивици - Мътност/интензитет на цвета
Характеристики на крайния продукт - Цена - Производителност - Твърдост и порьозност - Устойчивост на атмосферни влияния
По материали на списание "Полимери - пари"
ODO "Polykonta" предлага от склад в Минск 10 вида суперконцентрати с различна степен на пълнене с титанов диоксид, модифициран с различни добавки и немодифициран.