O dióxido de titânio é o melhor pigmento inorgânico branco até agora e é amplamente utilizado em revestimentos, plásticos, tintas, fabricação de papel, borracha, fibras químicas e cosméticos.
A eficácia do dióxido de titânio como pigmento se deve principalmente às suas propriedades ópticas, que são influenciadas principalmente por suas características de superfície. O núcleo das partículas de TiO₂ desempenha um papel mínimo na determinação do desempenho do pigmento.
O carbonato de cálcio comum é significativamente menos caro, custando apenas algumas centenas a alguns milhares de yuans por tonelada, enquanto o dióxido de titânio pode custar até 17.000 yuans por tonelada. A perspectiva de substituir ou substituir parcialmente o dióxido de titânio por carbonato de cálcio apresenta uma oportunidade substancial de economia de custos.
Uma equipe liderada pelo Professor Ding Hao da Universidade de Geociências da China (Pequim) desenvolveu uma estratégia para melhorar o desempenho do TiO₂ criando uma estrutura composta ordenada que combina minerais e Partículas de TiO₂. Esta pesquisa resultou em quatro processos inovadores que melhoram as propriedades pigmentares do TiO₂ e permitem sua produção verde.
1. Método de moagem mecânica em fase líquida
Este processo envolve a ativação de partículas sólidas por meio de moagem mecânica em um meio líquido (principalmente água), induzindo uma reação de interface entre carbonato de cálcio e partículas de TiO₂ submicrométricas. O resultado são partículas compostas revestidas.
As principais vantagens deste método incluem:
- Sem uso de produtos químicos tóxicos
- Nenhuma produção de águas residuais, gases residuais ou resíduos sólidos
- Baixo consumo de energia, com um custo de processamento inferior a 1.000 yuans por tonelada
2. Método de carbonatação
Neste método, partículas de TiO₂ são adicionadas a uma emulsão de hidróxido de cálcio [Ca(OH)₂], seguida por uma reação de carbonatação com gás CO₂. Este processo cria um pigmento composto de CaCO₃-TiO₂.
Ao utilizar carbonato de cálcio barato e uma técnica de precipitação em fase gasosa que é mais fácil de controlar, este método permite um consumo reduzido de TiO₂, mantendo ao mesmo tempo o desempenho do pigmento. Esta abordagem também ajuda a reduzir os custos para o usuários finais.
3. Método de montagem de aglomeração hidrofóbica
Nessa técnica, o TiO₂ serve como a unidade de montagem primária, enquanto o CaCO₃ atua como a partícula convidada. As forças hidrofóbicas nas superfícies das partículas em um sistema à base de água impulsionam a combinação de partículas de TiO₂ e CaCO₃. Isso leva à construção de uma distribuição de revestimento bem organizada e estável de TiO₂ na superfície das partículas de CaCO₃.
O método é ecologicamente correto e energeticamente eficiente, não produzindo resíduos. Além disso, o pigmento composto resultante exibe propriedades hidrofóbicas, tornando-o altamente compatível com sistemas orgânicos.
4. Despolimerização térmica e tecnologia de compósitos fortes
Este processo seco envolve despolimerização térmica, modificação, revestimento e isolamento intercalado para criar produtos de pós-processamento de TiO₂. O pigmento composto mineral-TiO₂ resultante demonstra dispersão alta e estável de partículas de TiO₂, aprimorando suas propriedades de pigmento.
O pigmento composto CaCO₃-TiO₂ produzido por esse método ostenta propriedades de pigmento-chave semelhantes às do dióxido de titânio comercial, incluindo cor, absorção de óleo, poder de cobertura e estabilidade à luz, mas a um custo menor. Isso o torna uma opção atraente para indústrias que tradicionalmente dependem do dióxido de titânio, oferecendo a elas uma alternativa promissora com amplo potencial de mercado.
