1、消光劑二氧化鈦質量指標對聚酯生產的影響 一、概述由于化學纖維表面光滑， 具有一定透明度，所以在光線照射下，因為反射光強度很大而 產生極光，使纖維具有肉眼看起來很不愉快的強烈的光澤，若在纖維中添加少量折射率不同的物質，貝U光線向不同方向進行漫射，纖維光澤就變暗，這種方法稱為消光，加入的物質稱為消光劑。一般聚酯工廠生產的消光滌綸長絲、短絲、聚酯切片都是需要加入了消光劑的。所用的消光劑為二氧化鈦，因為二氧化鈦的折射率與滌綸的相差較大，二氧化鈦比常見的合成纖維樹脂的折射率高近 2倍，其消光原理主要利用了它的高折射率，兩者的折射率之差越大消光效果越好（銳鈦型二氧化鈦：2.55 ;聚酯：1.725 ）,二

2、氧化鈦同時還具有化學穩定性高，不溶于水，在高溫下不起變化，在后處理過程中不會消失等優點。大有光（也稱其為超有光”）聚酯切片中的二氧化鈦含量為零；有光”聚酯切片中的二氧化鈦含量為0.10%左右； 半消光”聚酯切片中的二氧化鈦含量為（0.32 ±0.03 ）為全消光”聚酯切片中的二氧化鈦含量為2.4% 2.5%。鈦白粉是一種最重要的白色無機顏料，成分是二氧化鈦，英文名稱：titanium dioxide ,分子式為TiO2。工業二氧化鈦根據其晶型結構可分為銳鈦型和金紅石型。金紅石型晶體結 構緊密，相對密度大，耐候性好，遮蓋力高，著色力強，但顆粒硬，不容易分散，在化學纖 維紡絲時容易磨損噴

3、絲板、切絲刀，不宜作化學纖維的消光劑；銳鈦礦型比較松軟，白度白，易分散，適宜用作化學纖維的消光劑。化纖鈦白粉平均粒徑一'般在0.35 1 m粒子很細，表面積很大，任何質量優越的鈦白粉在儲運、包裝、堆放、和運輸過程中又絮凝或凝聚在一起形成大粒粒團，在使用前一定要通過研磨才能使用，否則由于分散性不好會造成粒子在纖維中分散不均勻，不僅消光效果不好，甚至會出現毛絲、斷絲現象。二氧化鈦經球磨分散后不僅能使絮凝后的二氧化鈦重新分散開 來，而且可能去除鈦白粉中可能夾帶的極微量大粒子（大于 5微米）。二氧化鈦粒子表面帶 有負電荷，在溶液中由于相同電荷電斥力的作用使它保持穩定分散狀態，如果在制造過程或于

4、分散介質中吸附了其他離子，就會使分散性能降低。二氧化鈦分散在樹脂中，其表面會吸附一層樹脂層，這種單分子吸附層， 具有走向緩沖作用， 又稱空間位阻效應，也能起到分散 作用，使其保持穩定分散狀態。.氧化鈦（TiO2）質量指標分子量79.90外觀白色粉末TiO 2 含量> 98wt %H 2O含量< 0.5wt %pH 值：7土 0.5鐵（以 Fe2C3計）< 0.01wt %篩余（ 325 目）< 0.03wt %平均粒徑0.2-0.3m （離心法）三、TiO2各項質量指標對聚酯生產的影響：TiO 2含量是TiO2純度的表示，如純度低表示雜質多，雜質尤其是金屬雜質多會影響T

5、iO2的再凝聚性。水分高會引起TiO2結塊，影響TiO2的分散性。PH是影響TiO2分散性的一個重要指標，TiO2晶格中的鈦部分被銳置換后，TiO2微粒表面帶負電，PH值與TiO2微粒表面的界面電位有一定的關系，在一定范圍內，TiO2分散性良好。 三氧化二鐵：TiO2是由鈦鐵礦制造的，三氧化二鐵是原料中鐵留在TiO2中的量。鐵含量對聚酯生產的影響除PTA中說明的外，還有以下危害，其它金屬氧化物也一樣，如前所述TiO2負電的界面電位愈大，TiO2粒子間的排斥力愈大，某些金屬氧化物在溶液中呈離子狀態， 金屬離子帶正電，表面帶負電的TiO2離子就被金屬離子吸引，離子的原子價愈高，越容易使TiO2粒子

6、凝聚，幾乎呈幾何級數上升。檢查并測量TiO2水溶液的比電阻，是檢查 TiO2帶電粒子的方法之一，是TiO2的一項重要質量指標。平均粒徑及粒徑分布平均粒徑大小與測試方法有關，用離心法測試要求為0.3-0.4pm,用激光法測試為0.5-0.6m,但用高倍顯微鏡測試的結果與離心法一樣。 平均粒徑過小，如0.2頃 的粒子較多對消光作用有影響，且不易分散，配制液粘度大，過小的TiO2顆粒吸附力大，比表面大，加入反應后更易凝聚。平均粒徑過大，粗大粒子多，加重TiO2配制的負荷，如果配制工藝不到位，造成產品中TiO2凝聚粒子超標，縮短熔體過濾器的使用周期。TiO2的粒徑分布為正態分布，要求b小一點，過大或過

7、小的粒子少一點。TiO2粗大粒子的值隨測試方法的不同而不同，有血球計數法、沉降法、離心法、消光 法，最準確的是沉降法，血球計數法也可，另兩種方法測不準。但TiO2粗大粒子是一個重要指標，與供應商定貨時要列入，并要確定測試方法后再確定具體指標。 TiO2凝聚粒子、凝集粒子一般聚酯裝置中是將二氧化鈦與乙二醇配制成懸浮液，經球磨分散、離心、沉降、過濾 后再加入第二酯化釜內室中的反應物中。為了保證聚酯產品的可紡性，也就是說聚酯熔體或切片中的凝聚粒子不得超過規定指標，對二氧化鈦的粒度分布有一定的要求，對配制懸浮液過程中的工藝參數，如分散時間、沉降時間、過濾方式等也有嚴格的控制。 TiO2凝聚粒子、凝集粒

8、子對紡絲生產的影響如下： 當粒子直徑大于纖維直徑的1/3時，會引起斷絲，影響長絲的單耗和滿卷率。影響紡絲過濾器和組件的使用周期。 毛絲增多、纏輾嚴重使 AA級品率下降。 一般10Hm的粒子對紡普通絲問題不大，對細旦絲、超細旦絲會產生嚴重的影響；20Mm的粒子靠熔體過濾器除去，10-20期的粒子是影響普通紡絲的重要因素。 從上面可以看出該指標的重要性，它表征熔體質量的主要指標，所以在整個工藝設計中已充分考慮了如何使該指標達到規定要求，在制造過程中要嚴格遵守操作要求，達到預期的目標。四、目前聚酯工廠使用纖維級別二氧化鈦的現狀近年來，我國聚酯（包括聚酯纖維、聚酯樹脂和薄膜等）的生產發展很快，2000

9、年生產能力只有595萬噸，2004年達到1650萬噸，2005年進一步增加到 2150萬噸，主要的生產 廠家有江蘇儀征化纖股份有限公司、浙江遠東化纖集團有限公司、遼陽石油化纖公司、上海石油化工股份有限公司、浙江恒逸集團有限公司、 廈門翔鷺紡纖有限公司、廣東開平滌綸企業集團公司以及濟南正昊化纖新材料有限公司等。2006年新投產的聚酯裝置有浙江康鑫化纖、浙江世創石化、金鑫化纖等。2004年我國聚酯產品的產量約為1170萬噸，；2005年產量約為1390萬噸。根據中國聚酯協會預測，2008年我國聚酯的產量將達到約1730萬噸。半消光聚酯產品所占的比例很大，粗略估計在80%左右，因此需要二氧化鈦的量比

10、較大，我國生產纖維級別二氧化鈦的技術與規模遠遠滿足不了聚酯化纖生產的需要。因此進口的二氧化鈦的份額還是相當的大。再說，我國是鈦資源最豐富的國家，目前世界已探明的鈦資源儲量為44.l億t（以TiO2計），我國的儲量達8.4億t,占世界總儲量的19% （不包括近來發現的），全國20個省區有 鈦礦礦床142個左右。特別引人注目的是，我國河南南召一泌陽境內發現一處世界級特大金 紅石礦藏，儲量達 5000萬t以上。金紅石品位在 2% 4%,相當于500個大型金紅石礦床 的規模。這一發現對我國來說， 具有重要的戰略意義，會為我國發展鈦白粉工業提供更有利的條件。我國的二氧化鈦企業發展也是比較快的，用在聚酯纖

11、維方面的國產二氧化鈦成功的廠家要數河北惠而信新材料有限公司，其產品質量與進口的差距很小。國內大部分聚酯廠家都在或多或少的使用他們的二氧化鈦，與德國的Sachtleben、日本的富士鈦混用來降低生產成本。下面兩張圖表就是三個廠家的產品分析數據對比表化纖用二氧化鈦等級比較圖(一)型號FUJI葛爾信SACHTLEBENTA-300N5-918LW-S-UG,8_Z37.0電阻率8, 3003, 9GG3, 800平均拉役(%)0.59t.420,47孺殘背45NIHV (%)*.0020P|02永技EG TiOt大粒子沉降試瞪H,0,2(%)0.541.10-1.14EG|3 p(%)2.82.53

12、.3麒聚粒干5 u m<615282.5*5m m2580127之牛卜時EG分散性(%)97,S9氤39G.4雜質含置-g (%)9B.G9S.73S.8(%)O.OSQ.250.28pq0.280.420.38NazO (%)0.030.Q550.05F«A (%)0.0025Q30.102Sb.Oj%)0.010.150.33倒用二氧化鈦等級比較圖 UFuji TA-300惠爾信NS-918LW-S-UJMM刁M州耕余殃分(45umq(%)0.0020.0030.002EG中凝：5u nivG3G282.5*5f m257«127分散性(%)5Hr-95.597,

13、757.524Hr-EG97.896.336.4平均粒徑m)0.590.420.475|i m<in EG (%)L82.273.5TiOj(%)98.G98.798.8K.0(%)0.080.250.28匚。，(%)1.280.420.38貌 Q(%)0.010.150.33F%。(%)Q.0020.0130.002Sb(PTM)2400700400五、結論消光劑二氧化鈦是聚酯化纖的重要助劑之一，雖然含量很少，但是影響是相當的大，使用不慎就會對產品質量、生產工藝造成很大的波動。尤其是是對聚酯熔體過濾器、紡絲后加工的可紡性有很大負面影響。希望通過對上述指標的分析， 能夠使大家對二氧化鈦有

14、更加深入的認識。附件：鈦白粉的生產技術1硫酸法硫酸法是1916年在挪威首次實現工業化的。 該工藝現已趨于完善。 其流程大致為：先 將鈦鐵礦粉與濃硫酸進行級解反應生成硫酸氫鈦。然后經水解上成編鈦酸， 最后經燃燒。粉碎即得鈦白粉產品。硫酸法具有原料豐富、價廉易得以及工藝成熟、設備簡單和易于操作等優點。缺點是工 藝流程長、屬間歇操作，廢副產物排放量大。每生產1噸鈦白粉就產生 810噸20%廢硫酸、34噸硫酸亞鐵和 0.20.3噸殘渣。目前，世界上有近50%的工廠在使用硫酸法， 其中約有40 %以上的工廠因不符合環保要求，將逐步被淘汰。現今，國內外解決硫酸法環保問題的主要途徑是改變原料路線，即提高鈦原

15、料品位。用含TiO2 70% 以上的富鈦原料取代含TiO2 50% 的鈦鐵礦。以鈦渣為原料可降低酸耗，提高設備產能；無需加鐵屑還原、 亞鐵結晶分離和鈦液濃縮三個工序；三廢排放量減少，三廢治理費用也就相應減少了。另外。公用工程消耗有所降低。其次是廢物利用，如將鈦白廢酸用于生產工業硫酸鎰、磷肥等；二次廢水用于制活性白土等。目前國外硫酸法鈦白粉生產廠已有半數以上改用以鈦渣為原料。中國國內采用硫酸法技術是于1956 年由上海首先研制成功并投入工業化生產的。目前，全國有60多家生產廠，除1家采用氯化法外，其余的均采用硫酸法。在環保問題上， 中國國內也采用以鈦渣代替鈦鐵礦的方法。2氯化法氯化法是于1959

16、年由美國杜邦公司首先實現工業化的。該法是將天然金紅石或高鈦渣原料與焦炭或石油焦混合后進行高溫氯化，生成四氯化鈦，再經高溫氧化生成二氧化鈦，最后經過濾、水洗、干燥和粉碎而得到鈦白粉的。氯化法號稱"清潔”的生產方法，其生產工藝流程短， 整個系統采用密閉連續操作，氯氣循環利用，三廢排放少，易于治理。對于萬噸級規模的生產裝置，每生產1噸鈦白粉只產生0.150.3噸廢渣，廢水約2050m3。其不足之處是對原料要求高、資源少、工藝技 術難度大、設備材質要求高，故至今其生產技術仍被少數幾家公司所壟斷，如杜邦 (Dupont )、美聯(Millennium )等。鑒于氯化法受到資源缺乏的限制，目前世

17、界各公司 紛紛致力于用合成金紅石或高鈦礦渣，甚至用低品位的鈦精礦代替天然金紅石。其中，杜邦公司已成功的將含 TiO2 60%左右的鈦鐵礦用于氯化法鈦白粉的生產。中國國內氯化法于1967年開始開發研究，至今已取得了很大的技術進展。目前，國內唯-一家采用氯化法生產的錦州鐵合金(集團)有限公司引進國外部分先進的氯化法鈦白粉 生產裝置，填補了中國國內空白。該套裝置生產能力為1.5萬噸/年，近期已順利開工，生產出高質量的鈦白粉，基本上達到了國際質量標準，價格卻比進口產品降低了l/3左右。近期又有消息報道，中科院化冶所與該公司聯合研制成功一種新型氧化爐，從而使新型氧化爐與進口氧化爐相比，每噸產品原材料單耗

18、降低 2000多元。使用這種氧化爐生產出的鈦白 粉，其有關指標均達到美國杜邦公司同類產品的水平，其消色力指標甚至超過了杜邦公司生產的鈦白粉。中國國內發展氯化法也是關注原料問題。用弱氧化一稀鹽酸加壓浸取和流態化浸取攀枝花鈦精礦制得了優質的人造金紅石，這為今后發展氯化法解決了原料問題。原化工部涂料工業研究所于1986年在廈門電化廠以合成金紅石或高鈦礦渣為原料，經 TiCl4高溫氯化成 TiO2的技術路線，完成了 1000噸/年規模的中試。該所經技術攻關還實現了氧化尾氣返 回氯化、氯氣循環使用、低水平連續穩定生產，產品質量超過日本石原公司的R-820 ,接近美國杜邦公司的 R 902水平。廢氣、廢水

19、經治理初步達到國家規定的排放標準。3新技術 蒂明(Tiomin )資源公司開發了一項名為 TSR的專利技術。該技術利用最新的化學工 藝將鈦鐵礦改質，生產合成金紅石，其中的TiO2成分占97%，是市場上TiO2成分最高的。該技術除產品級別高外，還具有以下優點：能耗低； 起始成本有競爭力；無廢料或不合格品； 可加工不同質量的鐵礦原料。 Tiomin 在肯尼亞的 Kwale高級礦砂項目已 完成可行性研究，目前正在審批階段。鑒于鈦白粉的用途廣泛， 其生產和發展已受到世界各國的重視。 近年來，高檔鈦白粉受 到青睞，而且產品逐漸向功能化和系列化方向發展，尤其是超細TiO2的開發，進一步擴大了其應用范圍。目

20、前，市場銷售旺盛，具有廣泛的市場前景。在工藝技術方面，由于氯化法技術先進， 對環境友好，故其技術發展趨勢將是硫酸法向 氯化法轉移。因此，中國發展高檔鈦白粉工業已刻不容緩，應從高起點出發，加大力度引進國外先進的技術，以此帶動中國鈦白粉工業的發展。同時關停一些生產技術落后、效益低的裝置，實 行強強聯合，集中資金和精力加大科研和產品開發；扶持中國國內鈦白粉企業，加速完成新建設和投產項目，以形成自己的優勢產品，盡快占領中國國內市場。4 國外技術發展趨勢生產工藝繼續向氯化法轉移鈦白粉工業生產方法有兩種，即硫酸法和氯化法。 硫酸法鈦白粉生產工藝自1916年到現在已有80多年的歷史，長期的研究與改進使其工藝

21、已趨于完善，除操作條件，控制手段 和設備選用不同外，各公司的主要流程基本上是一致的。硫酸法的特點是原料鈦鐵礦和硫酸資源豐富，價廉易得；工藝技術成熟，設備簡單，易于操作管理。缺點是工藝流程長，間歇 操作，廢副（硫酸亞鐵。稀廢硫酸和酸性污水）排放量大。氯化法鈦白粉牛產工藝于1958年由美國杜邦公司率先實現工業化，雖然已有40多年的歷史。但其生產技術至今仍為少數幾家公司所壟斷。氯化法的特點是可實現生產的連續和自動化，但對原料要求高，資源少， 較難獲得，工藝技術難度大，設備材質要求高。兩種生產工藝相比， 氯化法產品質量好， 各項費用低（建設費用、生產成本和三廢治理 費用等），環境保護方面有較大的改善，因而，近年新建廠，特別是工業發達國家的新建廠，幾乎全部選用氯化法工藝技術，同時，迫于環保壓力，每當鈦白行業不景氣時，停產或關閉的首先是硫酸法鈦白粉廠。這兩方面因素作用的結果，使得氯化法鈦白的比重逐年增加。 1980年世界鈦白工業硫酸法占 71 %,氯化法占29%;至IJ 1992年，硫酸法下降到49%, 氯化法突破增長，上升到 5