白色顏料的成分、特性與應(yīng)用
探索常見白色顏料的成分、特性和作用，從化學(xué)成分到原材料來源，揭示其獨特性質(zhì)與廣泛應(yīng)用于涂料和顏料等領(lǐng)域，助力美術(shù)、工業(yè)和創(chuàng)作。
硅酸鋁
化學(xué)式：Al2Si2H4O9
顏色索引號：顏料白19 (77005)
硅酸鋁通常被稱為粘土或高嶺石，可用作涂料的填料以及群青藍和群青紫顏料的制造原料。
氧化銻（III）
化學(xué)式：Sb2O3
顏色索引號：顏料白11 (77052)
這種白色顏料很少用于藝術(shù)家的顏料中，因為它具有毒性和磨損性。在其他類型的涂料中，它有時被用作阻燃劑。
硫酸鋇
化學(xué)式：BaSO4
CAS號：7727-43-7
顏色索引號：顏料白21 (77120)
硫酸鋇在自然界中以礦物重晶石的形式存在，其密度范圍為4.3-4.6g/cm3，由于莫氏硬度較低，與其他無機顏料相比，它的磨蝕性不強。硫酸鋇實際上對酸、堿和有機溶劑都是惰性的，它的耐光性和耐候性都非常出色，它不易絮凝和形成聚集體，因此易于分散。
由于其1.64的低折射率，硫酸鋇不被認為是白色顏料，它在涂料中的主要應(yīng)用是作為填料和色淀顏料的礦物基料，硫酸鋇的不透明性較低，這也是它優(yōu)點的一方面，它的透明度足以讓光線穿過硫酸鋇薄膜，另一方面，一定量的光線會發(fā)生散射。這種綜合效應(yīng)的結(jié)果就是漫散射光。
市面上有兩種硫酸鋇。一種是磨細的天然礦物重晶石，另一種是沉淀的合成硫酸鋇，即所謂的 "定影鋇"。合成型硫酸鋇通常較為昂貴，因此天然礦物更為常用。硫酸鋇可改善有機顏料的流動性，并有助于在涂料生產(chǎn)過程中分散顏料。
健康與安全
硫酸鋇被認為沒有毒性，因此在許多國家都允許使用，包括美國和大多數(shù)歐洲國家。
硫酸鋇是立德粉（Lithopone）、顏料白5的成分之一。
碳酸鈣
化學(xué)式：CaCO3
CAS編號：1317-65-3
顏色索引號：顏料白18 (77220)
除硅酸鹽外，碳酸鈣是地球上最常見的礦物，涂料中常用的碳酸鈣有多種類型：
方解石是無色、透明、半透明或不透明的致密晶體，具有完美的斜方晶裂，有些品種在紫外線下會發(fā)出熒光。
白堊是一種非常純凈的石灰?guī)r，形成于白堊紀時期，由細小的方解石晶體組成，主要由微小浮游生物的貝殼和骨骼化石殘骸構(gòu)成。地球上的許多礦床都是商業(yè)開采的。
石灰?guī)r是由海洋生物的鈣質(zhì)骨骼堆積而成的致密白堊。
大理石是由火成巖侵入體周圍的石灰?guī)r變質(zhì)作用產(chǎn)生的。大理石本質(zhì)上是方解石，但可能含有或多或少的白云石（硫酸鎂）和其他礦物，它是一種粗糙致密的礦物。
碳酸鈣是半硬的，不太耐磨，莫氏硬度為2至3，密度在2.6至2.8g/cm3之間，碳酸鈣可溶于弱酸，不溶于堿，其性能經(jīng)常在處理后進行調(diào)整，以提高其在不同涂料粘合劑中的分散性。
碳酸鈣由于其1.58的低折射率而不被認為是白色顏料，它在涂料中的主要應(yīng)用是作為填料，通過取代更昂貴的顏料來降低涂料的成本。與硫酸鋇類似，它改善了顏料的流動性，尤其是有機顏料，并在生產(chǎn)過程中改善了顏料在涂料載體中的分散性。
鉛白（堿式碳酸鉛）
化學(xué)式：Pb(OH)2·2PBCO3
CAS編號：1319-46-6
顏色索引號：顏料白1
鉛白通常是指堿式碳酸鉛，是古老的顏料之一，被廣泛用于繪畫、涂料和裝飾工藝中。然而，由于鉛白含有有毒的鉛元素，長期接觸白鉛顏料可能會對健康造成危害，因此在現(xiàn)代很少使用。
由于鉛白的毒性，許多國家和地區(qū)已經(jīng)禁止或限制其在商業(yè)產(chǎn)品中的使用，取而代之的是更安全的白色顏料，如鈦白粉（二氧化鈦）等。
立德粉
化學(xué)式：ZnS/BaSO4
CAS號：1345-05-7
顏色索引號：顏料白5（77220）
立德粉是通過硫化鋅和硫酸鋇混合物的共沉淀和隨后的煅燒生產(chǎn)的，兩種成分之間的比例不同； 例如，一種由60%的硫化鋅和40%的硫酸鋇的比例組成。
健康和安全
在美國和大多數(shù)歐洲國家，硫化鋅和硫酸鋇不被認為是有毒的，可溶性鋅大量存在是有毒的，但人體新陳代謝需要少量。 由于溶解度低，立德粉被認為對人體無毒。 研究表明，盡管在處理精細研磨的顏料時暴露在灰塵中，但制造這種顏料對人類健康沒有急性或慢性毒性。
碳酸鎂
同義詞：氧化鎂
化學(xué)式：MgCO3
CAS號：546-93-0（無水）
碳酸鎂（古稱氧化鎂）是一種白色固體無機鹽，碳酸鎂的幾種水合形式和基本形式也以礦物質(zhì)形式存在，菱鎂礦由白色三角晶體組成，無水鹽幾乎不溶于水、丙酮和氨，所有形式的碳酸鎂都在酸中反應(yīng)。碳酸鎂在方解石結(jié)構(gòu)中結(jié)晶，其中Mg2+周圍有六個氧原子。 二水合物具有三斜晶系結(jié)構(gòu)，而三水合物具有單斜晶系結(jié)構(gòu)。
不同形式碳酸鎂的化學(xué)文摘社CAS編號：546-93-0（無水）、13717-00-5（一水合物）、5145-48-2（二水合物）、14457-83-1（三水合物）、61042-72-6（五水合物）。
碳酸鎂通常通過開采菱鎂礦獲得，世界供應(yīng)量的70%是在中國開采和制備的。
由于其在水中的溶解度較低且具有吸濕性，MgCO3于1911年首次被添加到鹽中，以使其更自由地流動，含碳酸鎂的鹽在潮濕的天氣下不會粘在一起。
云母
化學(xué)式：K/Na/Al2[(OH,F)2Si3O10]
CAS編號：12001-26-2
顏色索引號：顏料白20 (77019)
云母是一系列被稱為水合堿性硅酸鋁的礦物化學(xué)品的統(tǒng)稱，這組硅酸鹽的大多數(shù)成員是白云母、金云母、黑云母和鈉云母，它們的鉀、鈉和氟含量不同，它們的特征是形成非常薄的薄片，稱為薄片。
白云母和金云母是涂有薄層金屬氧化物的主要礦物，用于珠光效果顏料；銀色珠光顏料由二氧化鈦涂層產(chǎn)生，彩色珠光顏料由鐵和鉻氧化物涂層產(chǎn)生。
二氧化硅
化學(xué)式：SiO2
CAS號：7631-86-9、112945-52-5
顏色索引號：顏料白27（77811）
由于二氧化硅的折射率較低，為1.55，因此不用作白色顏料，而是油漆中必不可少的體質(zhì)顏料和加工助劑。 二氧化硅在涂料中的主要作用有：
●增稠劑或抗沉降劑以及調(diào)節(jié)涂料的粘度；
●油漆和清漆中的消光劑；
●改善有機顏料的流動性能；
●學(xué)生和級藝術(shù)家繪畫的擴展劑；
顏色索引名稱顏料白27僅適用于天然二氧化硅，不適用于合成等級。
二氧化鈦（鈦白粉）、銳鈦礦和金紅石
化學(xué)式：TiO2
顏色索引號：顏料白6（77891）
由于四氯化鈦燃燒過程中溫度高達900–1400°C（1652–2552°F），因此僅形成熱力學(xué)穩(wěn)定的金紅石變體。
二氧化鈦的后處理對于其在油漆和其他應(yīng)用中的耐久性至關(guān)重要，二氧化鈦將水吸附到其顆粒表面，因此，其表面被配位鍵合的水飽和，形成羥基離子，羥基的存在使得光化學(xué)誘導(dǎo)反應(yīng)成為可能。處理包括通過將低折射率和基本上無色的無機化合物沉淀到顆粒表面上來涂覆它們。 鋯 (Zr)、錫 (Sn)、鋁 (Al) 和硅 (Si) 化合物用于涂覆二氧化鈦，有時還用有機化合物進行附加涂層，選擇特定的有機化合物可以使最終表面疏水或親水。該涂層可防止環(huán)境與二氧化鈦反應(yīng)性表面直接接觸，從而提高顏料的耐光性和耐候性。
鈦白粉呈惰性，除濃硫酸和氟化氫外不溶，且穩(wěn)定。
健康和安全
二氧化鈦不被認為是有毒的，這一點從其在牙膏和藥丸中的應(yīng)用得到了證實。
應(yīng)用
金紅石形式的二氧化鈦在涂料中最常被優(yōu)選用于純白色或創(chuàng)造顏色色調(diào)。
氧化鋅
化學(xué)式：ZnO
CAS號：1314-13-2
顏色索引號：顏料白4
氧化鋅是一種合成無機顏料。 由于氧化鋅是兩性的，它與酸發(fā)生反應(yīng)并溶于堿性溶液。它會導(dǎo)致植物干性油和油改性醇酸漆脆化。
氧化鋅通過兩種不同的工藝制造，要么通過直接工藝或美國工藝，要么通過間接工藝或法國工藝。
直接工藝或美國工藝是一種簡單、低成本的工藝，將含鋅原材料或鋅礦石與煤等還原劑混合并加熱至1000–1200°C (1832–2192°F)，在這種條件下，氧化鋅被還原成金屬并蒸發(fā)，然后鋅蒸氣被氧化成氧化鋅，氧化鋅的純度由所用原料的成分決定。
間接法或法式工藝從金屬鋅開始，加熱金屬鋅，所得蒸氣氧化成氧化鋅。
鋅礦石通常含有幾種其他金屬：鉛、鎘、鐵和鋁。 因此，需要采用各種分離技術(shù)來在氧化前凈化鋅蒸氣。
不同純度的氧化鋅市售，有些類型仍含有百分之幾的鉛，在使用顏料之前，制造商必須檢查氧化鋅的純度，以確保它可以用于預(yù)期的特定應(yīng)用。在使用與食品和人體皮膚接觸的氧化鋅之前，顏料中的鉛含量必須可以忽略不計。
健康和安全
盡管一些早期研究表明氧化鋅具有一定的毒性，但氧化鋅不被認為對人體有毒，這些研究中氧化鋅的毒性很可能是由于雜質(zhì)，尤其是鉛。 鋅是人類、動物和植物必需的微量元素，缺乏足夠的鋅會導(dǎo)致缺乏癥，例如，它影響頭發(fā)生長和人類生殖。
氧化鋅不溶于水，很容易從廢水中分離，由于鋅對魚類和其他水生生物具有毒性，必須限制廢水中鋅離子的濃度。
硫化鋅
化學(xué)式：ZnS
CAS編號：1314-98-3
顏色索引號：顏料白7（77975）
硫化鋅是油漆中必不可少的白色顏料，折射率為2.37，莫氏硬度3使其成為一種柔軟、非研磨性顏料，耐光性良好，但耐候性一般，不足以用于戶外涂料，紫外線輻射與濕度結(jié)合，將油漆中的硫化鋅氧化成無色硫酸鋅 (ZnSO4)，如果與鉛化合物混合，硫化鋅會發(fā)生反應(yīng)，形成深色硫化鉛。
健康和安全
由于其溶解度較低，因此不認為對人體有毒，研究表明，盡管在處理細碎顏料時暴露在灰塵中，但制造這種顏料對人類沒有急性或慢性毒性。大多數(shù)國家允許硫化鋅與食品接觸。
應(yīng)用領(lǐng)域
硫化鋅是立德粉、顏料白5的主要成分，也是一些發(fā)光顏料的基礎(chǔ)，發(fā)光顏料的一種形式是摻雜銀或銅的硫化鋅。
硫化鋅的光學(xué)性能比二氧化鈦差，因此，在過去的一個世紀里，它作為顏料的用途逐漸減少，與立德粉一樣，硫化鋅也用于要求顏料具有低耐磨性的涂料中，這也許是它與二氧化鈦相比的唯一優(yōu)勢。
氧化鋯
化學(xué)式：ZrO2
顏色索引號：顏料白12（77990）
二氧化鋯已完全被二氧化鈦取代，它與其他物質(zhì)一起用于摻雜二氧化鈦，以提高金紅石的牢度特性。
