استخدامات وتطبيقات ثاني أكسيد التيتانيوم

إن مركب ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) والمعروف أيضًا باسم الروتيل هو أحد أشهر المركبات المستخدمة كصبغة دهان، وهو مثالي للدهانات المعرضة لدرجات الحرارة الشديدة والمناخات البحرية بسبب خمولها وخصائصها في عملية التنظيف الذاتي، كما أنه يستخدم في صناعة الأواني الزجاجية والسيراميك والمينا وقضبان اللحام وأغطية الأرضيات.

ثاني أكسيد التيتانيوم

هناك شكل بلوري طبيعي لثاني أكسيد التيتانيوم يتم الحصول عليه من معالجة الإلمنيت، ويستخدم كعامل مبيض ومعتم في الدهانات والورق والسيراميك والمينا، كما ويستخدم لتطبيقات الصبغات البيضاء المتخصصة مثل الورق والألياف، ويستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم في طلاء قضبان اللحام، (Anatase) هو من أشباه موصلات ويستخدم في صنع المكونات الإلكترونية.

يستخدم الإلمنيت المنفوخ في الهواء من أجل تصنيع أصباغ التيتانيوم، ويعتبر الروتيل مناسبًا لمواد طلاء قضبان اللحام مثل تلوين السيراميك وكمصدر لمعدن التيتانيوم، كلون في صناعة المواد الغذائية، ويستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم (Anatase) لطلاء قضبان اللحام والمينا الزجاجية المقاومة للأحماض وحرير الأسيتات والطلاء المطلي بالهواء الداخلي الأبيض والأحبار والبلاستيك ولتعبئة الورق والطلاء وفي الدهانات المائية والتشطيبات الجلدية للدباغة ومبيضات الأحذية والسيراميك.

استخدامات ثاني أكسيد التيتانيوم

• يستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم لصبغ أو حشو في الدهانات والورق والأطعمة والسيراميك والمستحضرات الصيدلانية، وفي طلاء قضبان اللحام، ويستخدم الروتيل كأشباه موصلات في صناعة الإلكترونيات، حوالي نسبة 95٪ من كل التيتانيوم المستهلك هو ثاني أكسيد التيتانيوم، كما ويستخدم أيضا في معالجة الهواء في مناطق تخزين الفاكهة والخضروات والزهور المقطوفة ويزيل غاز الإيثيلين لمنع التلف ويمنع الاحتراق الداخلي.

• ثاني أكسيد التيتانيوم عبارة عن صبغة بيضاء مهمة في الدهانات وفي طلاء الورق والبلاستيك، وهو أيضًا عبارة عن واقي من الشمس ويستخدم كمضافات لونية في الدقيق ومنتجات الألبان والأقراص الصيدلانية، كما ويستخدم كعامل مبيض ومعتم في الدهانات والورق والسيراميك والمينا أيضا.

• يستخدم مركب ثاني أكسيد التيتانيوم لتطبيقات الصبغات البيضاء المتخصصة مثل الورق والألياف، ويستخدم أيضًا في طلاء قضبان اللحام، كما وتشمل تطبيقات الجسيمات النانوية التحفيز الضوئي والدهانات والتعقيم والسيراميك الطبي الحيوي، ومستحضرات التجميل والمستحضرات الصيدلانية.

• نظرًا لارتفاع معامل الانكسار، فإن لثاني أكسيد التيتانيوم خصائص تشتت ضوئي يمكن استغلالها في استخدامه كصبغة بيضاء ومُعتم، ويمكن تغيير نطاق الضوء المنتشر عن طريق تغيير حجم جزيئات مسحوق ثاني أكسيد التيتانيوم، على سبيل المثال يقوم ثاني أكسيد التيتانيوم بمتوسط ​​حجم جسيم يبلغ 230 نانومتر بتشتيت الضوء المرئي بينما يقوم ثاني أكسيد التيتانيوم بمتوسط ​​حجم جسيم يبلغ 60 نانومتر بتشتيت الضوء فوق البنفسجي ويعكس الضوء المرئي.

• إن مركب ثاني أكسيد التيتانيوم هو صبغة بيضاء تتشتت في السوائل وتمتلك قدرة كبيرة على التعتيم، علما أن التعديلات البلورية لثاني أكسيد التيتانيوم هي الروتيل والأناتاز، والتي يستخدمها هي (anatase) فقط كمادة مضافة للون، ويستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم في مستحضرات التجميل اليومية أو مواد المكياج المضافة، حيث يساعد في إخفاء العيوب وتفتيح البشرة، كما ويستخدم في معاجين الأسنان حيث يساعد على تبييض الأسنان.

• ويمتلك ثاني أكسيد التيتانيوم دور في صبغ طلاء بصري لمرايا عازلة للكهرباء وأحجار كريمة سطوع ومعامل انكسار مرتفع للغاية وفي طلاء الورق إذ أنه يساعد على جعل الورق أكثر بياضًا وإشراقًا وأكثر تعتيمًا وفي المواد البلاستيكية والمواد اللاصقة والمطاط حيث يساعد على تقليل الهشاشة والبهتان والتشقق الذي يمكن أن يحدث نتيجة التعرض للضوء.

أهمية ثاني أكسيد التيتانيوم

• يدخل مركب ثاني أكسيد التيتانيوم في المواد والمكونات الملامسة للأغذية إذ أنه يمنع التدهور المبكر وتزيد من عمر المنتج للدهانات وتعطي الطلاء لمعانه العالي وعمق لونه الغني، وله دور كمحفز للخلايا الشمسية الصبغية إذ يمكن أن تنتج الكهرباء في شكل جزيئات نانوية.

• يمتلك مركب ثاني أكسيد التيتانيوم دور في تفاعل التحلل المائي حيث يحفز التحلل الضوئي للماء إلى هيدروجين وأكسجين، في السيارات ومحطات الطاقة وما إلى ذلك، حيث يساعد على إزالة انبعاثات غازات العادم الضارة مثل أكاسيد النيتروز والمركبات العضوية المتطايرة، ويعمل على إزالة السموم من مياه الصرف الصحي أو معالجتها يعمل على تحفيز ضوئي للملوثات (لتحويلها إلى CO2 و H2O) في مياه الصرف.

• يمتلك مركب ثاني أكسيد التيتانيوم دور في طلاء مضاد للميكروبات بمحفز ضوئي تدمير تحفيزي ضوئي للمواد العضوية الأخرى، وله دور كمستشعر الأكسجين ويمكن ربط المقاومة الكهربائية لثاني أكسيد التيتانيوم بمحتوى الأكسجين في الغلاف الجوي، وفي الطلاءات المضادة للضباب والنوافذ ذاتية التنظيف تحت التعرض للأشعة فوق البنفسجية يصبح ثاني أكسيد التيتانيوم محب للماء بشكل متزايد وله دور كمطهر بلاط السيراميك المطلي وخصائص التنظيف الذاتي.

التطبيقات الصيدلانية لثاني أكسيد التيتانيوم

• يستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم على نطاق واسع في صناعة الحلويات ومستحضرات التجميل والأطعمة وفي صناعة البلاستيك وفي التركيبات الصيدلانية الموضعية والشفوية كصبغة بيضاء، وفي المستحضرات الصيدلانية يستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم كصبغة بيضاء في معلقات طلاء الفيلم والأقراص المغلفة بالسكر وكبسولات الجيلاتين، ويمكن أيضًا خلط ثاني أكسيد التيتانيوم بأصباغ أخرى.

• ويستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم أيضًا في مستحضرات التجميل مثل واقيات الشمس، حيث أن ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) هو واحد من 21 مادة كيميائية واقية من الشمس معتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية بمستوى استخدام معتمد من 2 إلى 25 بالمائة.

• وعند تطبيقه يبقى ثاني أكسيد التيتانيوم على سطح الجلد وينتشر ضوء الأشعة فوق البنفسجية، وغالبًا ما يستخدم جنبًا إلى جنب مع المواد الكيميائية الأخرى الواقية من الشمس لتعزيز قيمة عامل الحماية من الشمس للمنتج، وبالتالي تقليل مخاطر التهيج أو الحساسية التي تُعزى إلى الاستخدام المفرط لواقيات الشمس الكيميائية.

• ويعتمد دمجها في تركيبات واقية من الشمس وقواعد المكياج والمرطبات النهارية على الحجم المعين لثاني أكسيد التيتانيوم المستخدم، وكلما كان حجم الجسيمات أصغر كلما كان تطبيق ثاني أكسيد التيتانيوم غير مزعج، ومن ناحية أخرى تترك الجزيئات الكبيرة غسولًا أبيض.

• تسرد بعض الشركات كلمة “ميكرو” أو “فائقة” عند الإشارة إلى حجم جزيء ثاني أكسيد التيتانيوم. وفقًا لبعض المصادر فإنه يمكن أن يكون ثاني أكسيد التيتانيوم مكونًا مثاليًا للحماية من (uVA / uVB) نظرًا لخصائصه الكيميائية والتجميلية والفيزيائية، ويستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم أيضًا في توفير اللون الأبيض لمستحضرات التجميل.

وفي نهاية الحديث فقد يدخل ثاني أكسيد التيتانيوم في واقيات الشمس التجميلية المكونات النشطة، مؤشر الانكسار العالي وقدرات قوية على امتصاص ضوء الأشعة فوق البنفسجية، وفي مستحضرات التجميل اليومية أو مواد المكياج المضافة إذ يساعد في إخفاء العيوب وتفتيح البشرة.