دی اکسید تیتانیوم چیست؟ کاربرد و قیمت خرید و فروش

دی اکسید تیتانیوم (Titanium Dioxide) یک ماده معدنی طبیعی است که از زمین استخراج می شود و سپس برای استفاده در محصولات مصرفی متنوع پردازش و تصفیه می شود. همچنین به عنوان اکسید تیتانیوم (IV) یا تیتانیا نیز در جهان شناخته می شود. این ترکیب شیمیایی از فلز تیتانیوم و اکسیژن تشکیل شده است.

از دی اکسید تیتانیوم در تولید بسیاری از محصولات از رنگ و غذا گرفته تا داروها و لوازم آرایشی بسیار استفاده می شود. همچنین از این ترکیب شیمیایی در برخی از محصولات ضد آفتاب به عنوان راهی برای محافظت از پوست در برابر اشعه مضر فرابنفش خورشید استفاده می شود.

این ترکیب به عنوان رنگدانه برای تولید لوازم آرایشی و محصولات مراقبت شخصی که روی پوست (ناحیه چشم)، ناخن ها و لب ها جهت ایجاد رنگ سفید استفاده می شود. این ترکیب شیمیایی به افزایش شفافیت های محصول بسیار کمک می کند. دی اکسید تیتانیوم همچنین نور را جذب، منعکس یا پراکنده می کند و از اشعه ماوراء بنفش خورشید که می تواند باعث خراب شدن محصولات بهداشتی و آرایشی شود، جلوگیری می کند. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.

خواص و ویژگی دی اکسید تیتانیوم

دی اکسید تیتانیوم یک ماده فعال مهم است که در برخی از محصولات ضد آفتاب استفاده می شود. کرم های ضد آفتاب توسط سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) به عنوان داروهای بدون نسخه (OTC) طبقه بندی می شوند. به این ترتیب، آنها باید ایمن و موثر باشند و باید با تمام الزامات دیگر ذکر شده در مونوگرافی ضد آفتاب OTC  سازمان غذا و دارویی آمریکا مطابقت داشته باشند.

این ترکیب شیمیایی به طور کلی یک پودر سفید است که به محصولات مختلف رنگ سفید می دهد. با این حال، وقتی از آن به عنوان پودر بسیار ریز استفاده می شود، دیگر به محصول رنگ سفید نمی دهد. این ترکیب شیمیایی به نام دی اکسید تیتانیوم ریز یا مقیاس نانو نامیده می شود که در بسیاری از محصولات ضد آفتاب OTC استفاده می شود.

وجود دی اکسید تیتانیوم نانو در محصولات ضد آفتاب به افزایش استقبال و استفاده مصرف کنندگان کمک می کند. استفاده مناسب از کرم های ضد آفتاب، در کاهش ابتلا به سرطان پوست بسیار مهم است.

به عنوان رنگدانه نیز، دی اکسید تیتانیوم یک افزودنی غذایی تأیید شده توسط FDA است که برای افزایش رنگ سفید در برخی از محصولات غذایی، مانند لبنیات و آب نبات ها و درخشندگی خمیر دندان و برخی داروها استفاده می شود. همچنین به عنوان طعم دهنده در انواع مواد غذایی رنگی از جمله سبزیجات خشک، آجیل، دانه ها، سوپ ها و خردل و همچنین آبجو و شراب استفاده می شود.

منشا دی اکسید تیتانیوم

این ترکیب شیمیایی در طبیعت، به صورت سه کریستال آناتاز، بروکیت و روتیل یافت می شود. برای تولید رنگدانه ها، فقط از کریستال های روتیل و آناتاز می توان استفاده کرد. اگرچه این دو نوع به یک سیستم کریستالی یکسان تعلق دارند، اما تفاوت های مشخصی در ساختار شبکه آنها وجود دارد. سلول های شبکه در روتیل نزدیک تر از سلول های شبکه آناتاز هستند.

به همین دلیل، روتیل پایداری حرارتی بالاتری نسبت به آناتاز دارد. در حالی که سلول های آناتاز در چهار لبه به هم متصل شده اند، روتیل فقط در دو لبه متصل شده است. تفاوت های اصلی این دو نوع رنگدانه در مورد ویژگی های فیزیکی بر اساس این واقعیت ها دسته بندی شده است.

فرآیند تولید دی اکسید تیتانیوم

امروزه این ترکیب شیمیایی به دو روش در سراسر جهان تولید می شود. این دو روش عبارتند از:

 با استفاده از فرآیند سولفات

در فرآیند سولفات رنگدانه های سولفاته (آناتاز یا روتیل) از سنگ معدن ایلمنیت (FeTiO_۳) و اسید سولفوریک غلیظ تولید می شوند. در همین حال، اکثر تولیدکنندگان از محصولات جانبی (اسید کلریدریک رقیق شده، ویتریول سبز) حاصل از این فرآیند استفاده کامل می کنند.

با استفاده از فرآیند کلرید

فرآیند کلرید که در طول زمان توسعه یافته است، از فناوری دوستدار محیط زیست با واکنش مواد اولیه غنی شده با تیتانیوم ناشی از گاز کلر و کک بنزین استفاده می کند. در دمای حدود ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد تتراکلرید تیتانیوم (TiCI_۴) تولید می شود که با تقطیر تصفیه شده و مجددا در شعله اکسیژن خالص به دی اکسید تیتانیوم تبدیل می شود. کلر موجود به فرآیند بازگردانده می شود. در این فرایند رنگدانه های کلریدی (البته فقط رنگدانه های روتیل) تولید می شوند.

کاربرد های دی اکسید تیتانیوم

این ترکیب شیمیایی یک ماده طبیعی است که فرمول شیمیایی  TiO_۲ساده ای دارد. بیشتر از آن به عنوان رنگدانه در صنایع استفاده می شود. تیتانیوم دی اکسید یک ماده شیمیایی معدنی است که حتی در دماهای بالا بسیار پایدار و غیر واکنشی است.

این بدان معناست که می تواند در تولید طیف وسیعی از محصولات، از رنگ و افزودنی های غذایی گرفته تا سرامیک، چسب و حتی خمیر دندان استفاده شود. در این محصولات از این ترکیب شیمیایی به عنوان یکی از اجزای اصلی، به عنوان پیش ساز یا به عنوان کاتالیزور استفاده می شود. برخی از کاربردهای این ترکیب شیمیایی عبارتند از:

تولید رنگ

از این ترکیب شیمیایی به عنوان رنگدانه سفید در تولید رنگ ها استفاده می شود که پوشش مات را ایجاد می کند. رنگ تیتانیوم، محبوب ترین سایه سفید برای رنگ آمیزی است، زیرا این اثر مات و کدر است.

افزودنی غذایی

این ترکیب شیمیایی به عنوان یک افزودنی غذایی، عمدتا به عنوان رنگ دهنده مواد غذایی استفاده می شود و اغلب در شیرینی پزی، پخت و تولید سس استفاده می شود.

تولید ضد آفتاب

تیتانیوم دی اکسید به همراه اکسید روی در مسدود کردن اشعه ماوراء بنفش خورشید بسیار موثر عمل می کنند و به عنوان یک ضد آفتاب معدنی عمل می کند که به طور فیزیکی نور خورشید را مسدود و از بین می برند. زیرا نانو ذرات این ترکیبات به عنوان آینه های بسیار کوچکی عمل می کنند که نور خورشید را پراکنده می کنند.

استفاده به عنوان پوشش

از آنجا که این ترکیب شیمیایی می تواند به طور طبیعی اشعه ماوراء بنفش را مسدود کند، همچنین به عنوان یک پوشش شیمیایی می می تواند موثر عمل کند. این ترکیب شیمیایی می تواند سطوح رنگ شده را در برابر آسیب های اشعه UV محافظت کند. به این ترتیب به طول عمر موثرتر سطوح کمک می کند.

تولید چسب

این ترکیب شیمیایی احتمال ترک خوردگی یا محو شدن رنگ در پلاستیک ها را به حداقل می رساند. به طور مشابه، از شکنندگی لاستیک هنگام قرار گرفتن در معرض نور خورشید جلوگیری می کند و به این دلایل به چسب های لاستیکی و پلاستیکی اضافه می شود.

تولید سرامیک

تیتانیوم خالص یا عنصری دارای بیشترین نسبت کشسانی به چگالی است. این بدان معناست که می تواند نیروی کششی و برشی فوق العاده ای را تحمل کند. با این حال، دی اکسید تیتانیوم یک ماده معدنی است و می تواند به راحتی پودر شود. با در نظر گرفتن این نکته، از آن در تولید سرامیک استفاده می شود نه به دلیل استحکام بالای آن، بلکه برای لعابی که در نتیجه تبلور این ماده معدنی در طول سرد شدن به سرامیک می بخشد.

تولید کفپوش

این ترکیب شیمیایی را می توان روی تخته کف یا انواع دیگر کفپوش ها به منظور افزایش درخشندگی و همچنین افزایش استحکام این محصولات در برابر مواد سایش استفاده کرد.

تولید لوازم آرایشی

در صنعت تولید آرایشی و بهداشتی تیتانیوم دی اکسید عمدتا به عنوان رنگدانه استفاده می شود، اگرچه در بسیاری از محصولات آرایشی به عنوان ضخیم کننده نیز کاربرد دارد.

تولید خمیر دندان

در حالی که این ترکیب هیچ فایده برای سلامتی دندان ندارد اغلب به منظور افزایش سفیدی محصول به خمیردندان ها اضافه می شود.

تولید صابون ها

این ماده شیمیایی رنگ مات سفید را به صابون ها ارائه می دهد که دستیابی به آن با استفاده از انواع دیگر رنگدانه ها بسیار دشوار است.

 

 

مواد غذایی حاوی دی اکسید تیتانیوم

دی اکسید تیتانیوم خوراکی دارای قطر ۲۰۰-۳۰۰ نانومتر (nm) هستند. به عنوان یک افزودنی مواد غذایی، باید این ترکیب شیمیایی ۹۹ درصد خالص باشد و بسیار بی خطر محسوب شود. دلیل استفاده از این ترکیب شیمیایی به عنوان افزودنی در مواد غذایی این است که خاصیت پراکندگی نور این ماده معدنی پودر شده، می تواند به افزایش سفیدی مات بسیاری از محصولات غذایی مانند تزئینات کیک یا شیرینی کمک کند.

این ترکیب شیمیایی همچنین به حفظ بهتر مواد غذایی کمک می کند، زیرا تولید اتیلن را در مواد غذایی کاهش می دهد و در نتیجه عمر مفید مواد غذایی را افزایش می دهد. به طور مشابه می تواند بسیاری از انواع میکروارگانیسم ها از جمله باکتری ها، قارچ ها و ویروس ها را از بین ببرد. دی اکسید تیتانیوم به عنوان یک افزودنی مواد غذایی دارای شماره E171 است. برخی از محصولات غذایی که معمولا حاوی این افزودنی هستند عبارتند از:

• آدامس
• شیرینی
• شکلات
• خامه سازهای قهوه
• تزئینات کیک

مضرات دی اکسید تیتانیوم

برخی از محققان معتقدند کوچک بودن نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم در مواد غذایی ممکن است هنگام خوردن مشکلاتی را در بدن ایجاد کند. از آنجا که نانو ذرات می توانند از طریق فیلترهای کلیه، سد روده و از طریق سد خونی مغزی عبور کنند، می توانند برخی از اثرات سمی مانند واکنش های التهابی را در پی داشته باشند. سایر خطرات بهداشتی ناشی از مصرف بیش از حد شیرینی های حاوی نانوذرات TiO_۲ می تواند، شامل موارد زیر باشد.

• واکنش های التهابی یا آلرژیک
• مرگ سلول ها در اثر استرس اکسیداتیو
• بروز برخی از بیماری های مزمن مانند آب مروارید

پارلمان اتحادیه اروپا خواستار ممنوعیت فروش مواد غذایی حاوی دی اکسید تیتانیوم به دلیل خطرات احتمالی آن شده است. در واقع، از ژانویه ۲۰۲۰، فرانسه استفاده از این ترکیب شیمیایی را به عنوان افزودنی مواد غذایی ممنوع کرده است.

با این حال، انجمن تولیدکنندگان دی اکسید تیتانیوم (TDMA) می گوید که E171 به طور کامل آزمایش شده است و هیچ ارتباطی بین مصرف این ترکیب شیمیایی و بیماری وجود ندارد. اداره ایمنی مواد غذایی اروپا (EFSA) با تأیید این موضوع اظهار داشت که TiO_۲ نگرانی ایمنی ندارد.

 دی اکسید تیتانیوم در شیرینی ها

TiO_۲ در واقع یک ماده رایج در بسیاری از شیرینی ها مانند آب نبات، شکلات و تزئینات کیک است. این افزودنی علاوه بر تهیه رنگدانه سفید مات و براق که بسیاری از شیرینی ها به آن نیاز دارند، به حفظ این محصولات نیز کمک می کند. این ترکیب شیمیایی به عنوان یک ترکیب بسیار پایدار و بی اثر، حتی در هنگام پخت در دمای بالا با سایر اجزای شیرینی واکنش نشان نمی دهد.

آیا دی اکسید تیتانیوم در ترکیب صابون بی خطر است؟

علی رغم آنچه گفتیم، دی اکسید تیتانیوم در واقع زمانی که به عنوان نانو ذرات بلعیده یا استنشاق نشود، بسیار ایمن است. هنگامی که به عنوان رنگدانه به صابون اضافه می شود، بی اثر و پایدار است و رنگ سفید مات مشخصه اکثر صابون ها را فراهم می کند.

هنگامی که از این طریق استفاده می شود  یعنی به صورت موضعی برای پوست کاملا بی خطر است. زیرا می توان آن را به راحتی شستشو داد و به راحتی توسط پوست جذب نمی شود. برخلاف ذرات افزودنی مواد غذایی، ذرات افزودنی صابون دی اکسید تیتانیوم آنقدر کوچک نیستند که از پوست عبور کرده و جذب جریان خون شوند.

بر اساس یک مطالعه انجام شده، نانو ذرات TiO_۲ توانایی نفوذ یا آسیب به پوست را ندارند. این ترکیبات شیمیایی را فقط در لایه شاخی و اپیدرم پوست می توان یافت. بنابراین، فقط پس از قرار گرفتن در معرض شدید این ترکیب شیمیایی سمیت قابل توجهی خواهد داشت.

دی اکسید تیتانیوم در لوازم آرایشی چه عملکردی دارد؟

این ترکیب به عنوان رنگدانه در اکثر محصولات آرایشی از جمله رژگونه، پرایمر صورت، پودرها ، کرم پایه، هایلایت، براق کننده لب، ریمل و کانسیلر استفاده می شود. این ترکیبات شیمیایی به دلیل ظاهر مات و براق خود در این نوع محصولات استفاده می شوند و اجازه می دهد آرایش در پوشش های نازک اعمال شود زیرا رنگدانه ها بهتر عمل خواهند کرد.

قبلا اشاره کردیم که تیتانیوم دی اکسید به دلیل توانایی در مهار اشعه ماوراء بنفش، یک ضد آفتاب موثر است. به همین دلیل، این ماده معدنی پودری در لوازم آرایش نیز استفاده می شود، تا از پوست در برابر اثرات مضر قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش محافظت کند. به این ترتیب، آرایش با محصولات آرایشی حاوی TiO_۲ نیز به عنوان یک سد اضافی بین پوست و خورشید عمل می کند.

آیا دی اکسید تیتانیوم در لوازم آرایشی بی خطر است؟

از آنجا که نانوذرات TiO_۲ به پوست فراتر از لایه های خارجی نفوذ نمی کنند  برای آرایش بی خطر در نظر گرفته می شود. به طور مشابه، ذرات TiO_۲ به سلول های زنده نمی رسند و وارد گردش خون نمی شوند. به گفته کمیته علمی ایمنی مصرف کننده (SCCS)، این نانو ذرات غیر حساس کننده هستند و تحریک کننده پوست نیستند. همچنین هیچ شواهدی مبتنی بر اثرات جهش زا یا سرطان زا بودن این ترکیب شیمیایی بر روی پوست در نتیجه استفاده از محصولات آرایشی TiO_۲ وجود ندارد.

نانو ذرات TiO_۲ تنها در صورت استنشاق یا بلعیدن خطرناک می شوند، زیرا از این طریق می توانند به راحتی وارد جریان خون شوند. بنابراین، باید از استنشاق هرگونه محصولات آرایشی پودری خودداری کنید و همچنین مطمئن شوید که آرایش خود را در پایان هر روز پاک می کنید.

خرید دی اکسید تیتانیوم

خرید این ترکیب شیمیایی در گریدهای مختلف اکنون به صورت حضوری یا اینترنتی به راحتی فراهم است. دی اکسید تیتانیوم قیمت متفاوتی برای کاربردهای گوناگون دارد و گریدهای صنعتی و خوراکی آن با خلوص و کیفیت های متفاوت در دسترس هستند.