二酸化チタンは現在までに最高の白色無機顔料であり、コーティング、プラスチック、インク、製紙、ゴム、化学繊維、化粧品などに広く使用されています。
顔料としての二酸化チタンの有効性は、主にその光学的特性によるものであり、これは主に表面特性に左右されます。二酸化チタン粒子の核は、顔料の性能を決定する上でほとんど役割を果たしません。
一般的な炭酸カルシウムは1トンあたり数百元から数千元と大幅に安価ですが、二酸化チタンは1トンあたり1万7000元にもなります。炭酸カルシウムで二酸化チタンを代替、あるいは部分的に代替できれば、大幅なコスト削減が期待できます。
中国地質大学（北京）の丁浩教授率いる研究チームは、鉱物と有機化合物を組み合わせた秩序だった複合構造を作り出すことで、TiO₂の性能を向上させる戦略を開発した。 TiO₂粒子この研究により、TiO₂の顔料特性を強化し、環境に優しい生産を可能にする4つの革新的なプロセスが生まれました。
1. 液相機械粉砕法
このプロセスでは、液体媒体（主に水）中で固体粒子を機械的に粉砕することで活性化し、炭酸カルシウムとサブミクロンサイズのTiO₂粒子間の界面反応を誘発します。その結果、コーティングされた複合粒子が得られます。
この方法の主な利点は次のとおりです。
- 有毒化学物質の使用なし
- 廃水、廃ガス、固形廃棄物が発生しない
- エネルギー消費量が少なく、処理コストは1トンあたり1,000元以下
2.炭酸化法
この方法では、TiO₂粒子を水酸化カルシウム（Ca(OH)₂）エマルジョンに加え、CO₂ガスとの炭酸化反応を行います。このプロセスにより、CaCO₃-TiO₂複合顔料が生成されます。
この方法は、安価な炭酸カルシウムと制御が容易な気相沈殿法を利用することで、顔料の性能を維持しながら二酸化チタンの消費量を削減できます。また、このアプローチは、製造コストの削減にも役立ちます。 エンドユーザー.
3. 疎水性凝集体組立法
この技術では、TiO₂が主要な集合体として機能し、CaCO₃がゲスト粒子として機能します。水系システムにおける粒子表面の疎水力が、TiO₂とCaCO₃粒子の結合を促進します。これにより、CaCO₃粒子表面にTiO₂の整然とした安定したコーティング分布が形成されます。
この方法は環境に優しく、エネルギー効率が高く、廃棄物を出しません。さらに、得られる複合顔料は疎水性を示すため、有機系との適合性が非常に高くなります。
4. 熱分解と高強度複合技術
この乾式プロセスでは、熱による脱重合、改質、コーティング、そしてインターリーブ分離工程を経て、TiO₂後処理製品が製造されます。得られた鉱物-TiO₂複合顔料は、TiO₂粒子の高度かつ安定した分散性を示し、顔料特性を向上させます。
この方法で製造されるCaCO₃-TiO₂複合顔料は、色、吸油性、隠蔽力、耐光性など、市販の二酸化チタンと同様の主要な顔料特性を有しながら、より低コストです。そのため、従来二酸化チタンに依存してきた業界にとって魅力的な選択肢となり、幅広い市場ポテンシャルを秘めた有望な代替顔料となります。
