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(dú)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(lán)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?yàn)樗哂卸拘院湍p性。在其他類型的涂料中，它有時(shí)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(jī)顏料相比，它的磨蝕性不強(qiáng)。硫酸鋇實(shí)際上對酸、堿和有機(jī)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(rèn)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(diǎn)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(xì)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(jī)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(rèn)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(jì)時(shí)期，由細(xì)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(jìn)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(rèn)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(jī)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(rèn)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(rèn)為對人體無毒。 研究表明，盡管在處理精細(xì)研磨的顏料時(shí)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(jī)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(gè)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(jī)顏料的流動性能；
●學(xué)生和級藝術(shù)家繪畫的擴(kuò)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(dá)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(jī)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(shí)還用有機(jī)化合物進(jìn)行附加涂層，選擇特定的有機(jī)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(rèn)為是有毒的，這一點(diǎn)從其在牙膏和藥丸中的應(yīng)用得到了證實(shí)。
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(jī)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(jì)。
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(rèn)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(rèn)為對人體有毒，研究表明，盡管在處理細(xì)碎顏料時(shí)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(gè)世紀(jì)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。
