TiO₂ 소개 -

TiO₂ 소개

TiO₂(이산화티타늄)의 정보를 알려드립니다.

TiO₂ 란?

TiO₂(이산화티타늄)는 대표적인 백색안료로서 플라스틱, 도료, 고무, 제지 등 실생활에 널리 적용되는 중요한 무기화합물로써, 국가의 경제발전도를 1인당 TiO₂사용량으로 비교하기도 한다.

TiO₂는 백색안료 중 최고 높은 굴절율을 가지고 정확한 입도와 분산성을 가지고 있어 은폐력, 착색력이 우수하고 화학적으로나 물리적으로 매우 안정된 물질이다. 안료용으로 사용되는 것은 물론 화학섬유의 광택제거 및 내마모성향상제로도 사용되며, 전자적 특성을 이용하여 전자재료, 유리, 용접봉 피복제 등 그 쓰임새가 광범위하여 우리들의 실생활 중에서 항상 접하는 제품이다.

최근 TiO₂ 의 특성을 이용한 새로운 제품들이 개발되어 적용되는 추세가 급속도로 진행되며, 국가간 치열한 경쟁이 되고 있는데 대표적인 제품들로 나노(NANO) 형태의 제품을 이용한 촉매, 광촉매 제품 등이 있다.

TiO₂의 역사

18세기말 목사이자 아마추어 광물학자인 R.W.Geregor가 처음으로 자성을 가진 검은색 모래에서 알려지지않은 백색산화물이 약 50% 함유된 것을 발견하여 발표한 이후 1795년 독일 화학자 M.H.Klaproth가 루타일광에 함유된 물질을 확인하고 그리스 신화의 Titans를 인용하여 Titanium(티타늄)으로 명명하였다.

19세기부터 경제적인 Ti(금속티타늄)와 TiO₂(이산화티타늄)의 생산을 위한 연구를 거듭하여 금속티타늄은 1940년 W.J.Kroll에 의해 공업적 제법이 확립되었고, 이산화티타늄은 여러 과정을 거쳐 1923년 프랑스 Fabriques de Produits Chimques de Thann 회사에 의해 본격 생산이 시작되면서 지속적인 기술적 발전을 해왔다.

현재 상업적으로 유통되는 TiO₂는 루타일(Rutile)과 아나타제(Anatase)로 크게 구분되고 있으며, 루타일은 1940년말 미국 NL Industries사가 세계 최초로 생산하기 시작하였다.

TiO₂의 전망

TiO₂는 산업의 발전에 따라 사용량의 증가로 지속적인 발전이 이루어질 전망이다.

최근에는 백색안료뿐만 아니라 TiO₂를 응용한 다양한 제품들이 개발되고 적용되어 고부가가치 제품의 생산과 소비가 급증할 것으로 전망된다. 요즈음 우리가 접하는 사례로서 광촉매 TiO₂라는 제품이 그 예로 볼 수 있다. 급격한 기술개발과 적용분야의 확대로 광촉매 TiO₂ 제품은 우리들의 실생활로 들어오고 있으며 향후 시장의 규모는 매우 커질 전망이다.

세계적으로 생산, 소비량이 년 500만톤 정도이며 DuPont, Crystal, Tronox와 같은 유수의 화학그룹을 중심으로 수많은 기업들이 제품을 생산하고 있다. 한국에서는 코스모화학(주)이 유일하게 생산을 하면서 세계적인 회사들과 경쟁하고 있다.

종류 및 용도

종류는 크게 Anatase와 Rutile로 나누어지며, 결정형태에 따라 물리적 특성이 다소 차이가 있으며 그 특성에 따라 사용용도가 적절하게 구분되거나 혼용되고 있다.

황산법

황산화법은 광석을 건조, 분쇄 후 황산과 반응시켜 용해한다.

Ti와 Fe성분으로 이루어진 황산염수용액에서 Fe³⁺를 Fe²⁺로 모두 환원한 후 여과 냉각결정하여 황산 제1철(FeSo₄ 7H₂O)를 분리하고 액을 농축한 후 물을 이용한 가수분해(Hydrolysis)를 통하여 불용성의 백색 함수화티탄을 만든다.

가수분해공정은 적절한 안료성이 부과된 좋은 제품을 만들기 위해 산화티타늄 안료의 1차 입자크기와 입자분표 등이 결정되는 중요한 공정이다. 불순물인 금속류를 제거하기 위해 슬러리를 여러 차례 세척한 후 로타리키른에서 소성(Calcination)하고 분쇄하여 최종 제품을 만든다.