Titan je kov skupiny IV, který ve spojení s kyslíkem může tvořit až 15 různých oxidů. Nejcharakterističtější z nich je však oxid nebo oxid titaničitý nebo oxid titaničitý.
V závislosti na typu krystalové mřížky tvoří oxid titaničitý následující minerály:
– Rutil, který má tetragonální krystalovou mřížku.
– Anatase, který má čtyřúhelníkovou mřížku.
– Brookit, vyznačující se kosočtvercovou mřížkou.
Kromě toho jsou známy dvě další modifikace vysokotlakého oxidu titaničitého: kosočtverečná a šestiúhelníková. V laboratoři byla pod tlakem 60 000 barů syntetizována další modifikace oxidu titaničitého s nejvyšší známou tvrdostí.
Vlastnosti
Oxidy titanu různých oxidačních stupňů se od sebe velmi liší svými fyzikálně-chemickými vlastnostmi. Zvažme vlastnosti nejběžnějších oxidů.
Monoxid (oxid titaničitý) se vzorcem TiO je krystal s barvou od zlatožluté po hnědofialovou. Tato látka je nerozpustná ve vodě, ale rozpustná ve zředěné kyselině chlorovodíkové a sírové. Při zahřívání na vzduchu oxiduje monoxid na oxid titaničitý TiO2. Tato vlastnost se využívá u katalyzátorů, kde se používá oxid titaničitý.
Seskvioxid (oxid titaničitý), chemicky popsaný jako Ti2O3, se jeví jako tmavě fialové nebo černé krystaly. Není to stabilní sloučenina, při silném zahřátí se před odpařením disociuje na dva další oxidy TiO a TiO2. Na vzduchu podléhá oxidaci pouze při velmi vysokých teplotách. Nereaguje s vodou a anorganickými kyselinami. Rozpouští se při zahřívání v koncentrované kyselině sírové, čímž se získá fialový síran titaničitý.
Oxid titaničitý (oxid titaničitý IV) se vzorcem TiO2 je kupodivu v krystalické formě nezbarvené krystaly, které při zahřátí žloutnou, ale následným ochlazením opět ztrácejí barvu. Oxid titaničitý je nerozpustný ve vodě a bobtná v anorganických kyselinách a zředěných alkalických roztocích. Mírně rozpustný v koncentrované kyselině sírové a alkalických roztocích. Při zahřívání v kyselině dusičné vzniká karbid titanu (III) TiN. Oxid titaničitý (IV) se redukuje na oxidy titanu (III a II) zahříváním prvně jmenovaného v prostředí vodíku, uhlíku, alkalických kovů nebo kovů alkalických zemin – sodíku, hořčíku, vápníku atd. Při zahřívání v prostředí plynného chloru a redukčních činidel, jako je uhlík, se získá chlorid titaničitý.
Příjem
Oxid titaničitý se vyrábí různými způsoby, například kalcinací solí a zásad obsahujících kyslík, hydrolýzou nebo spalováním sloučenin obsahujících titan a dalšími způsoby.
Nejčastěji se oxid titaničitý získává kalcinací hydroxidu získaného po hydrolýze síranových roztoků nebo spalováním chloridu titaničitého při teplotách od 1200 stupňů C. Vysoce čistý oxid titaničitý se získává hydrolýzou organotitanových látek s následnou kalcinací.
Z takto získaného oxidu titaničitého lze vyrobit oxidy s nižším oxidačním stavem pomocí částečné redukce vodíkem nebo elementárním titanem při teplotách řádově 1500 stupňů C podle schématu:
Oxidy s velkým počtem atomů titanu a přítomnými vazbami typu Ti-Ti, například Ti6O, Ti3O, Ti2O, vznikají při rozpouštění kyslíku přímo v titanu. Pokud teplota stoupne nad 300 stupňů C, jsou takové sloučeniny dále oxidovány na oxid titaničitý.
Aplikace oxidu titaničitého
Titan tvoří různé oxidy, ale velká většina aplikací je pouze oxid nebo oxid titaničitý. Mezi jinými podobnými sloučeninami je důležitým keramickým materiálem a důležitým pigmentem.
Obr. 1. Granulovaný koncentrát pigmentu TiO2.
Podstata použití oxidu titaničitého v moderním průmyslu je založena na schopnosti jemného oxidového prášku o velikosti částic 20 až 50 nanometrů vykazovat velmi vysokou odrazivost. Tato vlastnost umožňuje použití oxidu titaničitého jako bílého pigmentu při výrobě barev známých jako titanová běloba. Kromě toho je pigment široce používán při výrobě smaltů, barvení papíru, plastů a elastomerů, syntetických vláken, keramiky, skla a mnoho dalšího. Titanové barvy mají oproti analogům a především dříve hojně používané olovnaté bělobě řadu výhod:
– žádná toxicita (kromě práškové formy – viz níže),
– mají vyšší výkonnostní charakteristiky, spolehlivost a životnost.
V průmyslu výroby a zpracování plastů a elastomerů je oxid titaničitý jedním z nejdůležitějších pigmentů. Používá se hlavně ve dvou formách:
Prášková forma pro přípravu směsí používaných při vytlačování výrobků z PVC (okenní a dveřní profily, parapety, okapy, obklady, ukončovací panely atd.). Používá se také pro přípravu plastisolů a další neobvyklé aplikace.
Ve formě granulovaných masterbatch pigmentů na bázi různých polymerů, nejčastěji polyethylenu, sevilenu, polypropylenu, polystyrenu. Tato forma, naplněná oxidem titanu až do 80 % předsměsi, je široce používána při vstřikování, vyfukování a vytlačování granulovaných plastů.
Oxid titaničitý se také používá při přípravě kapalných barviv pro plasty, práškování granulí přímo s pigmenty atd.
Obr.2. Typický produkt z PVC natřený drogou
Možné ohrožení zdraví
Současné normy ukazují, že prach oxidu titaničitého je dráždivý. V určitých koncentracích může způsobit bronchitidu, pneumosklerózu a další onemocnění lidských plic. Maximální přípustná koncentrace oxidu titaničitého ve vzduchu pracovního prostoru je 10 mg/m0,5.m, v atmosférickém vzduchu 0,1 mg/mXNUMX.m, ve vodě XNUMX mg/litr.
Škodlivost a teoretická nebezpečnost oxidu titaničitého vedla k tomu, že zákonodárci v řadě zemí, především v Evropské unii, této sloučenině věnovali zvýšenou pozornost. V roce 2019 se začaly objevovat zprávy o omezeních používání oxidu titaničitého a jeho možném zákazu v budoucnu. Zejména Evropská agentura pro chemické látky v roce 2017 potvrdila nebezpečí práškového oxidu titaničitého. V září 2019 odborníci z příslušných orgánů pro nařízení REACH a CLP navrhli, aby Evropská komise přidala oxid titaničitý na seznam potenciálně nebezpečných látek. Zatím mluvíme pouze o pigmentu v práškové formě, což však také způsobuje velké škody polymernímu průmyslu, protože Prášek TiO2 je prakticky nepostradatelný pro vytlačování zejména PVC profilů.
Oxid titaničitý, také známý jako oxid titaničitý, titanová běloba, je registrován jako potravinářská přídatná látka E171.
Používá se v potravinářských výrobcích, kosmetice a jako součást léků. Znáte barvu PF-115? Oxid titaničitý!
Látka se používá jako bělidlo pro beton a omítku. Můžete bělit nekvalitní mouku. Mnoho aplikací v mnoha oblastech.
Dnes použijeme oxid titaničitý pro nepotravinářské účely, ale pro chuť ho určitě vyzkoušíme. Koupil jsem půl kila, můžeš to jíst lžící*
Balíček s barvivem je zatavený v. sáčku.
Samotný prášek je dodáván v uzavřeném sáčku Ziploc vyrobeném z tlustého fóliového materiálu.
Obal je pokryt reklamními nápisy.
QR kód na obalu vede do internetového obchodu 100 ing, jehož název jsme již viděli na obalu.
Štítek nese základní informace o produktu. Hrubá hmotnost 520 g.
Pudr vypadá trochu mokrý, ale zdá se, že je to jeho normální stav.
Tato kompozice není nijak zvlášť těkavá, alespoň ve vzduchu nebyla viditelná žádná suspenze,
a ani při neopatrných pohybech se nerozlétla na všechny strany. Oxid titaničitý se dobře zhutňuje a neopadává z plastové stěrky.
Kompozici lze vetřít do papíru, čímž se prášek zhutní, dokud se nevytvoří lesklý povrch, který se nedrolí, když je list mírně ohnut.
Oxid titaničitý se ve vodě nerozpouští – plochá lžička vybělí sklenici vody, takže vypadá jako mléko
ale minutu po promíchání je viditelná heterogenita vodné disperze
Chuť. žádná chuť. Čekala jsem něco jako křídu, asi podle vzhledu, ale necítila jsem absolutně nic. Dnes však nebudou dorty se sněhobílým krémem – jako technické barvivo použijeme oxid titaničitý (potravinářský oxid titaničitý se od technického oxidu titaničitého liší stupněm čištění). Prášek se mimochodem snadno smyje z rukou, na rozdíl například od hliníkového prášku.
Oxid titaničitý lze použít například k dodání bílé barvy epoxidovým pryskyřicím, jiným lepidlům a barvám. Ale udělejme malou odbočku.
3D-tiskaři jsou velmi obeznámeni s tak hroznou věcí, jako je ABS šťáva – “ABS šťáva“, a pro naše čtenáře dáme vysvětlení:
Ti, kteří mají na farmě 3D tiskárna má kromě úspěšných výtisků také určité množství odpadu ve formě šrotu a pomocných konstrukcí: podpěry, sukně pro zlepšení přilnavosti, čištění trysek atd. Pokud je tento odpad vyroben z břišní svaly plast, pak mohou být rozpuštěny v acetonu a některých dalších rozpouštědlech, čímž se získá totéž ABS šťáva
ABS šťáva lze použít pro lepení modelů, a to nejen z břišní svaly plast – kompozice má dobrou přilnavost petg (Ačkoli petg a acetonem se nerozpouští, ale měkne). Kaše se také používá k odstranění drobných povrchových defektů, jako plnivo (nejlépe s nerozpustným plnivem), nebo i jako kompozice pro zlepšení přilnavosti při tisku (na potahy stolů). Zde je čerstvě obnovená skříň napájecího zdroje, ve které bylo zlomené šroubové upevnění (není to nejlepší příklad, ale co je po ruce):
Zde jsou některé další matice vlepené do kruhové lampy:
ABS šťáva Má také výbornou přilnavost k překližce, dřevotřísce (nelaminované) – složením lze obnovit např. utrženou konfirmaci nebo samořezný šroub. Zaschlý plast z lesklých povrchů po zaschnutí většinou odpadne. Proto vyplněním otvoru v dřevotřísce tímto složením a vložením konfirmátu jej po úplném zaschnutí plastu snadno odšroubujete.
K přípravě kompozice můžete použít nejen břišní svaly, ale také řada plastů. Od nepaměti, ještě když byly včely jako holubi, se podobná kompozice vyráběla z plexiskla a dichlorethanu. Jako náhradu acetonu doporučuji použít akrylové ředidlo R12 — odpařuje se pomaleji, což usnadňuje práci. Koupit (můžete si také vzít R5 nebo „značkový“ analog) lze nalézt v autosalonech nebo na tržištích – bereme jakékoli pomalu akrylové ředidlo.
Pozor! Veškeré práce musí být prováděny v dobře větraném prostoru, mimo zdroje otevřeného ohně, s použitím osobních ochranných prostředků – při práci používejte kondomový plyn a rukavice (jinak se játra rozpadnou).
Je třeba poznamenat několik dalších nevýhod:
Kompozice má velmi silné smrštění a po vysušení se stává porézní. Povrch vypadá skvěle, dokud ho nezkusíte obrousit. Situaci lze poněkud zlepšit pomocí výplní. Silná vrstva kompozice navíc několik dní vyschne a nelze ji zahřát – vytvoří se bubliny. Při teplotách nad 25 °C se kompozice téměř okamžitě pokryje filmem v důsledku odpařování acetonu, což ztěžuje práci.
Pokud se milí čtenáři rozhodli, že si můžete vzít například jasně žlutý plast a získat složení stejné barvy, pak mám špatnou zprávu. Důsledně lze získat pouze černé a tmavé barvy. Takže šarlat ztrácí sytost, lepené části zbělají a bílé. se stanou žlutokrémovou, navíc s tenkou vrstvou – průsvitnou (ne jako PET láhev, ale přesto):
V poslední době tisknu hodně velké modely v bílé barvě, které jsem pak slepil touto hmotou a také jsem ji použil na ošetření drobných nedostatků. Nebyla jsem spokojená se vzhledem švů, ale nyní existuje řešení.
Přidejte oxid titaničitý do zahuštění ABS šťáva, nalil jsem 1 až 10 objemově.
Promíchejte, chvíli počkejte, přidejte rozpouštědlo, abyste získali požadovanou konzistenci, znovu promíchejte. Rozdíl na fotce:
Proces rozpouštění plastu není rychlý a plnivo je špatně smáčené. Proces lze urychlit zahřátím (nelze jít nad 50 °C – aceton se vaří. A je to nebezpečné, takže je lepší to nedělat). Přidání barviva vám umožní dosáhnout dobrého bílého odstínu a zlepšit krytí:
Zrna jsou viditelná, protože byla použita čerstvě připravená kompozice. Pro nejlepší účinek by měl být prášek zředěn v rozpouštědle. V případě epoxidové pryskyřice vmíchejte přísadu do pryskyřice a teprve poté přidejte tvrdidlo.
*Oxid titaničitý je již ve Francii zakázán jako potravinářská přísada. EU nastolila otázku karcinogenního účinku svých nanočástic (pokud nejsou v pořádku). Kromě toho vyvstává otázka ohledně obtížnosti kontroly denní dávky zkonzumované v potravinách. V blízké budoucnosti se očekává úplný zákaz oxidu titaničitého jako potravinářské přídatné látky v EU.
