Généralités
Il existe de multiples variétés de dioxyde de titane qui diffèrent notamment en fonction de leurs formes cristallines et de leurs granulométries.
Le dioxyde de titane se trouve à l'état naturel sous trois principales formes cristallines présentes dans les espèces minérales suivantes : rutile (CAS = 1317-80-2, système cristallin quadratique), brookite (CAS = 12188-41-9, système cristallin orthorhombique) et anatase (CAS = 1317-70-0, système cristallin quadratique). On trouve également le dioxyde de titane à l'état combiné avec de l'oxyde de fer dans l'espèce minérale dénommée ilménite.
Concernant la granulométrie des formes commerciales du dioxyde de titane, deux principaux grades peuvent être distingués :
- « Dioxyde de titane fin » (forme micrométrique) constitué de particules primaires dont le diamètre est généralement compris entre 0,1 et 0,4 µm avec une surface spécifique BET (Brunauer-Emmet-Teller) d'environ 5-15 m2/g (soit une surface spécifique volumique équivalente d'environ 20-60 m2/cm3) [1, 3].
- « Dioxyde de titane ultra-fin » (forme nanométrique) composé principalement de particules primaires de taille < 100 nm (nanoparticules) dont le diamètre est généralement compris entre 10 et 50 nm avec une surface spécifique BET variant de 10 à 300 m2/g (soit une surface spécifique volumique équivalente d'environ 40-1 200 m2/cm3).
Les particules se trouvent rarement sous forme individuelle : elles ont tendance à former des agglomérats et des agrégats dont la taille est comprise entre environ 0,1 et plusieurs dizaines de microns [54, 85, 86]. L'état d'agglomération/agrégation varie notamment en fonction du procédé de fabrication et du milieu où se trouvent les particules (air, liquide biologique...).
 |  |
| Dioxyde titane fin : agrégat de particules micrométriques | Dioxyde de titane ultra-fin : agrégat de particules nanométriques |
Industriellement, le dioxyde de titane pur (CAS = 13463-67-7) est essentiellement obtenu à partir des deux procédés suivants :
- « Procédé au sulfate » : attaque à chaud de l'ilménite par l'acide sulfurique conduisant à la forme anatase du dioxyde de titane.
- « Procédé au chlore » : carbochloration du rutile conduisant à la formation du tétrachlorure de titane puis traitement à l'oxygène à 1 400 °C conduisant à la forme rutile du dioxyde de titane.
Ces procédés permettent d'obtenir du « dioxyde de titane fin », sous forme micrométrique (0,1 - 0,4 µm), utilisé principalement comme pigment (une très faible quantité de nanoparticules peut être présente dans le grade fin) [19].
Le « dioxyde de titane ultra-fin » (< 100 nm) est, quant à lui, obtenu sous les formes cristallines rutile ou anatase par les procédés suivants :
- Procédé chimique : synthèse sol-gel.
- Procédé physique : pyrolyse au laser du tétraisopropoxyde de titane.
- Procédé mécanique : calcination de gel d'acide métatitanique (TiO(OH)2) puis broyage haute énergie.
Le « dioxyde de titane ultra-fin » présente des propriétés spécifiques liées à l'échelle nanométrique. Il est commercialisé soit sous sa forme originale, soit, cas le plus courant, sous des formes modifiées après traitement de la surface des particules. Ces traitements sont susceptibles de modifier les caractéristiques physico-chimiques et les effets biologiques du dioxyde de titane.
On trouvera, dans cette fiche toxicologique, des informations sur les formes micrométriques et nanométriques du dioxyde de titane.
Substance(s)
| Formule | Nom | Famille chimique | Numéro CAS | Numéro CE | Numéro index | Synonymes |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Anatase | 1317-70-0 | 215-280-1 | octahédrite |
|||
| Brookite | 12188-41-9 | |||||
| Rutile | 1317-80-2 | 215-282-2 | .béta.-rutile, sagénite |
|||
| Dioxyde de titane | 13463-67-7 | 236-675-5 | 022-006-00-2 |
Formule chimique
TiO2
Étiquette(s)
dioxyde de titane; [sous la forme d’une poudre contenant 1 % ou plus de particules d’un diamètre ≤ 10 μm]
Attention
H351 (Inhalation) - Susceptible de provoquer le cancer par inhalation
236-675-5