Caractéristiques
Utilisations [1-11]
Le dioxyde de titane est utilisé sous forme de poudre micrométrique depuis de nombreuses années (début des années 1920) pour ses propriétés opacifiante et blanchissante. Il représente environ 70 % de la production mondiale de pigments devant le noir de carbone et l'oxyde de fer. Depuis le début des années 1990, il est également utilisé sous forme de poudre nanométrique notamment pour ses capacités d'absorption des rayons ultraviolets.
Le dioxyde de titane fin est principalement utilisé comme pigment blanc dans :
- Les peintures, laques, vernis et enduits ;
- Les encres d'imprimerie ;
- Les solutions de bains de couchage de l'industrie papetière ;
- Les plastiques, les élastomères, le caoutchouc et le cuir ;
- Les colorants alimentaires.
Les applications les plus importantes du dioxyde de titane fin non pigmentaire sont les suivantes :
- Fabrication d'émaux vitrifiés ;
- Fabrication de composants électroniques (semi-conducteurs, condensateurs céramiques miniatures, résistances, varistances...) ;
- Enrobage de baguettes et flux de soudage ;
- Fabrication de médicaments comme support de certains principes actifs ;
- Fabrication de produits cosmétiques (savons, crèmes et dentifrices) ;
- Fabrication du papier comme charge ;
- Fabrication de teintes comme agent opacifiant ;
- Fabrication de fibres synthétiques comme agent délustrant ;
- Fabrication de divers composés du titane (carbure de titane, titanates...).
Le dioxyde de titane ultra-fin a aussi de nombreuses applications, notamment dans l'industrie cosmétique, l'architectonique, l'industrie agroalimentaire et l'épuration d'air :
- Fabrication de produits cosmétiques, notamment de produits de protection solaire, en tant que filtre ultraviolet ;
- Fabrication de ciments et de verres, en raison de ses propriétés photocatalytiques qui permettent de décomposer une large variété de matières organiques, inorganiques et de micro-organismes. Ces ciments et verres acquièrent ainsi des propriétés autonettoyantes et antipollution (intéressantes pour la maintenance et la durabilité des bâtiments) ;
- Fabrication de médias photocatalytiques pour épurateurs d'air destinés à améliorer la qualité de l'air ;
- Enrobage et glaçage de produits alimentaires (confiseries...).
Propriétés physiques [1-8, 12-16, 19]
Le dioxyde de titane pur associé au numéro CAS 13463-67-7 est un solide blanc réfringent, thermostable, cristallin sous deux formes allotropiques principales, l'anatase et le rutile. Il est commercialisé sous forme de poudre ou de dispersion dans un liquide. Il est inodore, insoluble dans l'eau, dans l'éthanol et autres solvants organiques.
Le dioxyde de titane absorbe les rayons ultraviolets : le degré d'absorption de ces rayonnements UV dépend de la taille des particules et agrégats/agglomérats qui le composent.
La forme rutile est plus dense et plus stable thermodynamiquement que la forme anatase.
Structures cristallines :
- Rutile et Anatase : Quadratique
- Brookite : Orthorhombique
Indices de réfraction à 550 nm :
- Rutile : 2,75
- Anatase : 2,54
| Nom Substance | N° CAS | Etat Physique | Masse molaire | Point de fusion | Point d'ébullition | Densité |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Rutile | 1317-80-2 |
Solide |
79,9 |
1 830 - 1 855 °C (avec décomposition à 1 860 °C) |
à partir de 2 500 °C |
4,13 - 4,24 |
| Anatase | 1317-70-0 |
Solide |
79,9 |
Se transforme en rutile à partir de 915 °C |
à partir de 2 500 °C |
3,8 - 3,9 |
| Brookite | 12188-41-9 |
Solide |
79,9 |
Se transforme en rutile à partir de 750 °C |
à partir de 2 500 °C |
4,13 |
Propriétés chimiques [1-6, 10, 14-17]
Le dioxyde de titane non « ultra-fin » est un produit très peu réactif. Il n'est pas attaqué par les acides chlorhydrique ou nitrique, mais attaqué par l'acide sulfurique concentré chaud ainsi que par l'acide fluorhydrique avec lequel il forme l'acide fluotitanique.
Il peut également être attaqué par les bases concentrées. Le lithium, le magnésium et le zinc peuvent réduire le dioxyde de titane avec plus ou moins d'incandescence.
En raison de leur surface spécifique plus élevée, les nanoparticules de dioxyde de titane présentent des propriétés photocatalytiques améliorées par rapport aux particules de plus grande taille : elles sont susceptibles de générer des espèces réactives de l'oxygène (radicaux hydroxyles, oxygène singulet, radical superoxyde) après exposition aux rayons ultraviolets et réactions avec l'eau ou l'oxygène.
Des traitements de surface effectués sur les nanoparticules de dioxyde de titane, conduisant à un enrobage par des oxydes inertes (oxydes de silicium, d'aluminium ou de zirconium) ou encore des traitements de surface mettant en œuvre des substances organiques telles que le triméthylolpropane, le néopentylglycol, l'acide stéarique, la diméthicone et autres silicones, permettent d'améliorer la dispersibilité de ces nanoparticules dans les formulations et aussi de réduire leur photoréactivité.
Récipient de stockage [7, 10, 18]
Le dioxyde de titane peut être conditionné, selon les quantités mises en œuvre, dans les quatre contenants suivants :
- sac en papier pour des conditionnements allant jusqu'à 25 kg ;
- grand récipient pour vrac en polypropylène pour des volumes allant jusqu'à 2 m3 ;
- fût métallique ;
- silo mobile sur remorque de poids lourds pour des volumes dépassant 20 m3.