DIÓXIDO DE TITÂNIO RUTILO

Sinônimos: Dióxido de Titânio; Titânio Rutilo; Óxido de Titânio; Pigmento Branco.

Fórmula: TiO₂

Massa molar: 79,866 g/mol

Densidade: 4,23 g/cm³

Ponto de fusão: 1.843 °C

Ponto de ebulição: 2.972 °C

IUPAC: Titanium dioxide, Titanium (IV) oxide

ASPECTOS GERAIS

O Dióxido de Titânio é um dos mais importantes pigmentos brancos produzidos, sendo sua produção em torno de 2,5 milhões de ton/ano. Apresenta ampla faixa de aplicação, incluindo tintas arquitetônicas, industriais e de impressão, plásticos, borracha, papel, produtos têxteis, alimentícios e fármacos.

Dióxido de titânio puro (TiO2) é um sólido cristalino incolor, estável. Ele é anfótero, apesar de apresentar características mais ácidas do que básicas; é também polimorfo, existindo em três formas cristalinas fundamentais; rutilo tetragonal, prisma tetragonal ou anatase e e bruquita ortorrômbica, sendo que apenas as duas primeiras são comercialmente produzidas e o pigmento de forma rutilo, o mais importante em termos de volume.

Os Cristais de rutilo apresentam uma estrutura mais compacta que a forma anatase, o que explica as importantes diferenças entre as duas formas, particularmente o seu alto índice de refração, maior estabilidade e alta densidade.

O alto índice de refração dos cristais de rutilo, que leva ao seu maior poder opacificante e superior estabilidade exterior; é a principal razão para seu uso preferencial em relação ao anatase. O anatase é usado apenas em algumas aplicações especificas, em que é selecionado pela sua tonalidade azulada, sua habilidade de agir como branqueador óptico ou sua baixa abrasividade.

PRODUÇÃO DO PIGMENTO

Comercialmente, o dióxido de titânio é produzido por dois processos: sulfato ou cloreto. O processo sulfato envolve todos os processos químicos clássicos, exceto a destilação, e é uma operação industrial complexa de múltiplo estágio. O minério bruto de titânio é reagido com ácido sulfúrico e o sulfato de titanila obtido é hidrolisado, obtendo-se um óxido hidratado que é calcinado a 900 ºC para produzir o dióxido de titânio pigmentar. Após esse processo, o produt pode ser moído e embalado ou sofrer tratamento superficial para lhe conferir melhorias em suas propriedades, como dispersibilidade e durabilidade.

Abaixo um esquema dos passos seguidos no processo sulfato. As reações envolvidas no processo são:

O processo Cloreto foi desenvolvido em laboratório no início dos anos 1920, mas apenas aplicado em escala industrial no final dos anos 1950. Nesse processo, rutilo mineral ou minério refinado é reagido com cloro gasoso em presença de coque para formar tetracloreto de titânio líquido. Após destilação, este é oxidado na fase vapor, produzindo dióxido de titânio pigmentar, que também pode passar por um processo de tratamento de superfície. Abaixo temos o esquema dos passos seguidos no processo cloreto, com as reações:

PROPRIEDADES

A mais importante propriedade de qualquer pigmento branco é a sua habilidade de opacificar e branquear o meio no qual é disperso. O potencial opacificante é essencialmente controlado por duas propriedades: índice de refração e tamanho de partícula.

O índice de refração é uma propriedade associada à estrutura cristalina e, portanto, fora de controle do fabricante. O dióxido de titânio rutilo apresenta maior índice de refração que qualquer pigmento branco disponível.

Pode-se obter uma indicação da influência do índice de refração na opacidade pelo uso da equação de Fresnel simplificada:

F – Refletividade do filme

Np – Índice de refração do pigmento

Nr – Índice de refração do veículo (~1,5 para a maioria dos veículos)

Índice de refração e refletividade de alguns pigmentos brancos

A combinação de todos esses efeitos leva ao fenômeno da opacidade. Assim, tintas brancas opacificam basicamente por espalhamento de luz, enquanto em tintas coloridas há um aumento da dependência do efeito de absorção com o aumento da concentração de pigmentos coloridos.É importante entender o processo que pode ocorrer quando a luz incide sobre uma superfície pigmentada. Um filme é opaco porque as partículas pigmentadas espalham e/ou absorvem a luz incidente, evitando que ela alcance o substrato.

A maior parte da luz que penetra um filme é refletida e refratada muitas vezes, antes de escapar da superfície do filme como luz refletida ou ser absorvida pelo substrato.

APLICAÇÕES

• Corante industrial – É o pigmento branco mais utilizado devido ao seu brilho, alto índice de refração e à sua baixa deterioração ao longo do tempo. É ainda aplicado de forma a tornar mais brancas e opacas as tintas, revestimentos, plásticos, papéis, assim como em todos os produtos de decoração brancos.
• Corante dentífrico – Praticamente todas as pastas de dentes levam dióxido de titânio de forma a produzir uma pasta mais branca.

• Corante alimentar – Usado em pastilhas elásticas, rebuçados e gelados brancos, e inclusive no leite, sendo estes apenas alguns dos exemplos.

• Corante têxtil – Tecidos sintéticos conseguem um branco perfeito devido ao dióxido de titânio.

• Cosméticos – O dióxido de titânio é usado em cosméticos para a pele e protetores solares como um bloqueador físico, devido ao seu alto índice de refração e à sua grande capacidade de absorver a luz UV.

• Purificação da água – O dióxido de titânio funciona como um filtro, bloqueando a passagem de qualquer contaminante. Também pode ser usado para dessalinização da água.

• Construção civil – O cimento branco, bem como cerâmicas e revestimentos brancos têm na sua constituição dióxido de titânio.

• Baterias – Baterias com ânodo formado por nanopartículas de dióxido de titânio podem durar até duas vezes mais que os modelos tradicionais.
• Corretivos líquidos- Para deixar o aspecto esbranquiçado.
• Remédios.

Embalagem: Sacos 25 kg

Referências:

Tintas & Vernizes – Ciência e Tecnologia, pag. 340