В чем отличия между цинковыми и титановыми белилами

Гуашь — это универсальная краска для создания цветных композиций. Но шести основных колеров обычно недостаточно, чтобы передать натуральность предметов. Опытные художники рекомендуют подмешивать белый цвет для получения новых оттенков. Поэтому белила требуются в большом количестве. И здесь у начинающих мастеров возникает закономерный вопрос. Они часто недоумевают: чем отличаются белила цинковые от титановых? Какие лучше покупать? Поможем разобраться в этом вопросе.

Белые краски и история их создания

Белила это любой вид краски белого цвета, изготавливаться они могут из разных составных компонентов. Первоначально придумали получать белый цвет из свинца, свинцовые белила формула включала ядовитые элементы, их применяли и в Древней Греции и Риме, но не останавливали поиск более безопасного варианта.

Их использование длилось до 19 века. Только в 1780 смогли изобрести белила из цинка, но востребованными средства сразу не стали, в то время стоимость их производства была высока. Лишь в 1840 гг. смогли создать более дешевый тип цинковых красок.

А в 1912 году появился новый тип белой краски титановый. Разработчик их проживал в Норвегии. Создание приемлемых безопасных белил из цинка и титана оттеснило свинцовый тип гуаши.

Что такое белила титановые – это состав, который полностью безвреден, а также выделяется лучшими показателями по укрывистости.

Создание приемлемых безопасных белил из цинка и титана оттеснило свинцовый тип гуаши.

Судьба TiO2 в живом организме

После приема внутрь частицы TiO2 проходят через пищеварительный тракт, начиная с ротовой полости, за которой следует желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), включающий пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник и прямую кишку. Во время прохождения через пищеварительные жидкости частицы TiO2 в основном агломерируются под воздействием белков и электролитов, но небольшая часть всё еще находится в наноразмерном диапазоне. При диспергировании агломераты способны разрушаться, что приводит к увеличению количества «свободных» наночастиц. На степень агломерации и количество «свободных» наночастиц дополнительно могут влиять условия в пищевых продуктах и в среде ЖКТ. Низкая абсорбция TiO2 и, наоборот, высокий процент диоксида титана, выводимого из организма с фекалиями, ранее считались доказательством отсутствия какого-либо неблагоприятного эффекта. Однако новые данные о кишечном отделе ставят это под сомнение. Частицы TiO2, независимо от их размера и гидрофильности/гидрофобности, способны проникать через слизь в нижележащие ткани.

Когда частицы TiO2 преодолевают защитную триаду слизь — микробиота — эпителий, они в некотором количестве попадают в системную циркуляцию и проникают в печень и почки, а также обнаруживаются в легких, селезенке и мозге с периодом полувыведения 12,7 дня, что показано на грызунах. Группа экспертов сочла, что Е171 имеет низкую пероральную системную доступность, не выше 0,5%, но может проходить через плаценту и передаваться плоду. Исследования на крысах показали длительный, 200–450 дней, период полувыведения частиц с размером 7–90 нм. Следовательно, в организме накопленные частицы TiO2 регулярно пополняются, что предполагает биоаккумуляцию, то есть накопление в организме. В тканях умерших людей частицы TiO2 обнаружены в печени, селезенке, почках и кишечнике.

У мышей, подвергавшихся пероральному воздействию наночастиц <30 нм в течение 90 дней, были отмечены неблагоприятные эффекты — гипербилирубинемия, повышение гликемии натощак и нарушение глюкозотолерантности, сообщалось о гистопатологических изменениях в сердце, изменениях частоты сердечных сокращений, артериального давления и концентрации лейкоцитов, увеличении абсолютного веса гипофиза, уменьшении массы и диаметра семенных канальцев, апоптозе половых клеток, снижении количества и подвижности сперматозоидов, увеличении процента аномальных сперматозоидов.

Дозы 100 мг/кг в день частиц <100 нм, перорально вводимые крысам во время эмбрионального и раннего постнатального развития, снижали гиппокампальный нейрогенез, а у взрослых крыс в дозе 500 мг/кг вызывали признаки окислительного стресса в мозге.

Виды художественных белил

Как было сказано ранее, на данный момент актуально использование цинковых и титановых типов средств, которые позволяют получить из базовых цветов гуаши необходимый по тону цвет. Главное отличие между красками их составной элемент, который придает несколько разные свойства при покраске. Чтобы подобрать себе подходящий вариант, стоит разобраться в различиях подробнее.

Главное отличие между красками их составной элемент, который придает несколько разные свойства при покраске.

Белила титановые акриловые

Титановые белила акриловые часто выбираются художниками. За основу берется оксид титана, это редкий природный элемент, по этой причине его вырабатывают из серной кислоты. Считается материал полностью безвредным, поэтому применяется для создания гуаши с акрилом. Идеально подходит для детского творчества.

Подходит для нанесения на разнообразные основания. Однако обычно красится бумажное, картонное, деревянное основание. Выделяется способностью плавно ложиться на поверхность и сохранять яркость тона. Когда цвета перемешиваются с белилами из титана, то после просушки оттенок будет светлее в несколько раз.

Выделяется способностью плавно ложиться на поверхность и сохранять яркость тона.

Белила цинковые густотертые

Густотертые белила цинковые известны с древности. Их применяли для создания красок без водного составляющего, их нельзя разбавлять с помощью воды. Сделать краску более жидкой можно с помощью масляных веществ. Они не способны также хорошо покрывать цветом поверхность, как титановые. Однако добавление их к краске позволяет насытить цвет и повысить прозрачное свойство.

Производство цинковых белил регулируется ГОСТ 202-84.

Соответственно, чтобы получить разные эффекты от красящего средства, следует использовать разные белила. Профессиональному художнику следует разбираться в подобных тонкостях, поэтому ниже будут описаны нюансы использования этих двух видов.

Добавление их к краске позволяет насытить цвет и повысить прозрачное свойство.

Применение

Цинковые белила можно встретить практически во всех материалах, касающихся отделки помещений. Это основной компонент при покраске стен, потолков, полов или мебели. В художественной сфере их применяют тоже довольно часто. Но подходят они не для всех видов творчества, так как имеют плохую способность покрывать поверхность и плохо соединяются с масляными красками. Вместе с тем цинковые белила незаменимы при работе с деревом, стеклом, металлом, бумагой или штукатуркой.

Характеристики титановой гуаши

Сфера использования данного типа белил разнообразна: создание графических, декоративных и художественных изделий. Средство ровно наносится на картонные, бумажные основания, а также на холст. Из-за безопасного для здоровья свойства, выбирают краску для рисования детьми.

Но их применение возможно не для любых оснований, от солнечных лучей происходит осветление цвета, эффект называют мелением. Если перемешивать состав с органическими красителями, то белый будет оттеняться голубым.

Не стоит добавлять в гуашь ультрамарин, лазурь, кобальт, кадмий, данные элементы в сочетании с титаном создают мыльное покрытие.

Особенности красок на основе титана:

• Создается ровное основание даже на поверхности с фактурной текстурой, с порами; считается универсальным средством для живописи;
• Долгий срок службы, яркость оттенков будет сохраняться долго;
• Выдерживает внешние факторы, слой будет матовым;
• Получаются теплые тона, неплохо смешивается с иными красками.

Из-за безопасного для здоровья свойства, выбирают краску для рисования детьми.

Пищевые продукты, содержащие TiO2

Пищевые красители группы II, включая диоксид титана, разрешены к использованию в большинстве категорий продуктов, включая молочные продукты и их аналоги (ароматизированные кисломолочные продукты и сливки), сыр и сырные продукты, такие как невыдержанный сыр (моцарелла или свежий сыр), съедобная сырная оболочка, сывороточный и плавленый сыры, съедобные глазури, кондитерские изделия (жевательная резинка, съедобные украшения, покрытия и начинки на нефруктовой основе), сурими и аналогичные рыбные продукты, заменители лосося, приправы и специи, горчица, супы, бульоны и соусы, пищевые добавки. Этот список, несмотря на длину, не является исчерпывающим — весь перечень, с некоторыми ограничениями по использованию, доступен на специализированных сайтах.

Особенности цинковых белил

Белила краску с цинком допускается использовать для покрасочных работ на металле, дереве и при обработке штукатуркой. При отделке часто применяется данный материал для работы с потолочным покрытием, нанесение на стены менее популярный вид работ. Отличается введение цинкового типа белил вместо титанового, созданием прозрачной структуры.

Цинковые белила применение выделяется следующими особенностями:

• Цвет отличается белоснежным типом с голубоватым переливом;
• Создается на основании глянец с холодным оттенком;
• Материал не воспламеняется, не образуется на основании плесень и грибок;
• Выдерживают ультрафиолет, после просушки цвет становится насыщенным и прозрачным;
• Не приобретается мелование после сушки.

Недостатками считается долгий период просушки, слой может покрыться со временем трещинками, низкий уровень укрывистости, сильный уровень поглощения растворителей на масле.

Белила краску с цинком допускается использовать для покрасочных работ на металле, дереве и при обработке штукатуркой.

Примечания

1. https://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0617.html
2. А. Е. Рикошинский.
   Мировой рынок пигментного диоксида титана. Состояние, тенденции, прогнозы // Лакокрасочные материалы 2002-2003. Справочник. — М.: Редакция еженедельника «Снабженец», 2003. — С. 53-61. — 832 с. — 3000 экз.
3. ↑ 1234
   Химическая энциклопедия
4. ↑ 12345678
   Рабинович. В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник Л.:Химия, 1977 с. 105
5. Краткий справочник физико-химических величин. Изд. 8-е, перераб./Под ред. А. А. Равделя и А. М. Пономаревой. — Л.: Химия, 1983. С.60
6. Кроме изменения стандартной энтальпии плавления там же с. 82
7. изменение стандартной энтальпии (теплоты образования) при образовании из простых веществ, термодинамически устойчивых при 101,325 кПа (1 атм) и температуре 298 K
8. стандартная энтропия при температуре 298 K
9. изменение стандартной энергии Гиббса (теплоты образования) при образовании из простых веществ, термодинамически устойчивых при 101,325 кПа (1 атм) и температуре 298 K
10. стандартная изобарная теплоёмкость при температуре 298 K
11. Изменение энтальпии плавления. Данные по Химической энциклопедии с. 593
12. https://monographs.iarc.fr/wp-content/uploads/2018/06/TR42-4.pdf
13. Архивированная копия (неопр.)
    (недоступная ссылка). Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 2 февраля 2022 года.
14. Re-evaluation of titanium dioxide (E 171) as a food additive |
15. https://efsa.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.2903/j.efsa.2018.5366 https://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/5366
16. EFSA closes the door on titanium dioxide re-evaluation
17. https://www.efsa.europa.eu/en/efsajournal/pub/4545 https://efsa.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.2903/j.efsa.2016.4545 EFSA ANS Panel (EFSA Panel on Food Additives and Nutrient Sources added to Food), 2016. Scientific Opinion on the re-evaluation of titanium dioxide (E 171) as a food additive. EFSA Journal 2016;14(9):4545, 83 pp. doi:10.2903/j.efsa.2016.4545
18. Summary of Color Additives for Use in the United States in Foods, Drugs, Cosmetics, and Medical Devices
19. e-CFR Title 21 (Food and Drugs) Chapter I Subchapter A Part 73 (LISTING OF COLOR ADDITIVES EXEMPT FROM CERTIFICATION) — § 73.575 Titanium dioxide.
20. Во Франции запретили опасную пищевую добавку Е171 (рус.) (неопр.)
    .
    rosng.ru
    . Дата обращения: 16 октября 2022.
21. Boffey, Daniel
    E171: EU watchdog says food colouring widely used in UK is unsafe (англ.).
    the Guardian
    (6 мая 2021).
22. https://49.rospotrebnadzor.ru/rss_all/-/asset_publisher/Kq6J/content/id/444267 Архивная копия от 7 октября 2022 на Wayback Machine — Список Д, Список К
23. ↑ 1234
    TiO2 — Двуокись Титана — Диоксид титана, новости, цены, обзоры
24. Ученые изобрели бумагу, которая не горит (рус.), Yoki.Ru
    (27 сентября 2006). Дата обращения 23 ноября 2022.
25. На мировом рынке диоксида титана (неопр.)
    (недоступная ссылка).
    Новости
    . Titanmet.ru (16 декабря 2005). Дата обращения: 22 августа 2014. Архивировано 28 сентября 2007 года.
26. Grätzel, M.
    Dye-sensitized solar cells (англ.) // Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews (англ.) (рус. : journal. — 2003. — Vol. 4, no. 2. — P. 145—153.

Достоинства цинковых белил

Выбор между материалами проще делать, когда известны плюсы применения. У цинковых красок можно отметить следующие положительные свойства:

• Стойкость к ультрафиолету;
• Высокий показатель совместимости с иными цветами;
• Можно применять для любых видов художественных работ;
• Состав нетоксичен.

Но для того, что слой хорошо высох, требуется много времени, укрывитость некачественная, от времени на краске будут образовываться трещины, тратится большой объем маслянистых разбавителей.

Высокий показатель совместимости с иными цветами.

Основные отличия цинковых белил и титановых

Белила титановые и цинковые в чем разница, важный вопрос, когда речь идет о выборе между средствами. Так важно знать, какой тип поверхностей будет окрашиваться, и какой эффект необходим после просушки: глянец либо матовость, тепло либо холод от оттенков.

Так можно выделить следующие важные отличия между данными белилами, когда собираются отделывать поверхность либо создавать живописную работу:

• Из-за лучшего уровня укрывистости расход титановых белил меньше;
• Краски на основе цинка подходят для смешения с большинством типов красок, исключение масляные. На основе титана белила менее сочетаемы, и не могут использоваться с органическими компонентами, поэтому их область применения уже;
• Цинковый вид считается универсальным, так как могут наноситься на разные поверхности, в том числе для наружных работ. Титан-белила используются чаще для холста, бумаги, металла, картона, дерева;
• Цинковая основа создаёт матовое покрытие после застывания, титановая краска покрывает полупрозрачным тоном;
• Серные пары не влияют на насыщенность цвета гуаши на титане, на цинке средства темнеют от времени, трескаются, но это оптимальный вариант для создания лессировки живописи;
• Титановые средства просыхают полностью быстрее цинковых;
• Проявляется разная реакция на световые лучи у данных белил.

Цинковый вид считается универсальным, так как могут наноситься на разные поверхности, в том числе для наружных работ.

Свойства

Физические, термодинамические свойства

Чистый диоксид титана — бесцветные кристаллы (желтеют при нагревании). Для технических целей применяется в раздробленном состоянии, представляя собой белый порошок. Не растворяется в воде и разбавленных минеральных кислотах (за исключением плавиковой).

• Температура плавления для рутила — 1870 °C (по другим данным — 1850 °C, 1855 °C)
• Температура кипения для рутила — 2500 °C.
• Плотность при 20 °C:

для рутила 4,235 г/см³[3] для анатаза 4,05 г/см³[3] (3,95 г/см³[4]) для брукита 4,1 г/см³[3]

• Температура разложения для рутила 2900 °C[4]

Температура плавления, кипения и разложения для других модификаций не указана, так как они переходят в рутильную форму при нагревании (см. выше).
Средняя изобарная теплоёмкость Cp (в Дж/(моль·К))[5]

Термодинамические свойства[6]

Вследствие более плотной упаковки ионов в кристалле рутила увеличивается их взаимное притяжение, снижается фотохимическая активность, увеличиваются твёрдость (абразивность), показатель преломления (2,55 — у анатаза и 2,7 — у рутила), диэлектрическая постоянная.

Химические свойства

Диоксид титана амфотерен, то есть проявляет как осно́вные, так и кислотные свойства (хотя реагирует главным образом с концентрированными кислотами).

Медленно растворяется в концентрированной серной кислоте, образуя соответствующие соли четырёхвалентного титана:

T i O 2 + 2 H 2 S O 4 → T i ( S O 4 ) 2 + 2 H 2 O {\displaystyle {\mathsf {TiO_{2}+2H_{2}SO_{4}\rightarrow Ti(SO_{4})_{2}+2H_{2}O}}}

При сплавлении с оксидами, гидроксидами, карбонатами образуются титанаты — соли титановой кислоты (амфотерного гидроксида титана TiO(OH)2)

T i O 2 + B a O → B a T i O 3 {\displaystyle {\mathsf {TiO_{2}+BaO\rightarrow BaTiO_{3}}}} T i O 2 + 2 N a O H → N a 2 T i O 3 + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {TiO_{2}+2NaOH\rightarrow Na_{2}TiO_{3}+H_{2}O}}} T i O 2 + K 2 C O 3 → K 2 T i O 3 + C O 2 ↑ {\displaystyle {\mathsf {TiO_{2}+K_{2}CO_{3}\rightarrow K_{2}TiO_{3}+CO_{2}\!\uparrow }}}

C пероксидом водорода даёт ортотитановую кислоту:

T i O 2 + 2 H 2 O 2 → H 4 T i O 4 + O 2 ↑ {\displaystyle {\mathsf {TiO_{2}+2H_{2}O_{2}\rightarrow H_{4}TiO_{4}+O_{2}\!\uparrow }}}

При нагревании с аммиаком даёт нитрид титана:

4 T i O 2 + 4 N H 3 → 4 T i N + 6 H 2 O + O 2 ↑ {\displaystyle {\mathsf {4TiO_{2}+4NH_{3}\rightarrow 4TiN+6H_{2}O+O_{2}\!\uparrow }}}

При нагревании восстанавливается углеродом и активными металлами (, , ) до низших оксидов.

При нагревании с хлором в присутствии восстановителей (углерода) образует тетрахлорид титана.

Нагревание до 2200 °C приводит сначала к отщеплению кислорода с образованием синего Ti3O5 (то есть TiO2 ⋅ {\displaystyle \cdot } Ti2O3), а затем и тёмно-фиолетового Ti2O3.

Гидратированный диоксид TiO2 ⋅ {\displaystyle \cdot } n

H2O [гидроксид титана(IV), оксо-гидрат титана, оксогидроксид титана] в зависимости от условий получения может содержать переменные количества связанных с Ti групп ОН, структурную воду, кислотные остатки и адсорбированные катионы. Полученный на холоде свежеосаждённый TiO2 ⋅ {\displaystyle \cdot }
n
H2O хорошо растворяется в разбавленных минеральных и сильных органических кислотах, но почти не растворяется в растворах щелочей. Легко пептизируется с образованием устойчивых коллоидных растворов.

При высушивании на воздухе образует объёмистый белый порошок плотностью 2,6 г/см³, приближающийся по составу к формуле TiO2 ⋅ {\displaystyle \cdot } 2H2O (ортотитановая кислота). При нагревании и длительной сушке в вакууме постепенно обезвоживается, приближаясь по составу к формуле TiO2 ⋅ {\displaystyle \cdot } H2O (метатитановая кислота). Осадки такого состава получаются при осаждении из горячих растворов, при взаимодействии металлического титана с HNO3 и т. п. Их плотность ~ 3,2 г/см³ и выше. Они практически не растворяются в разбавленных кислотах, не способны пептизироваться.

При старении осадки TiO2 ⋅ {\displaystyle \cdot } n

H2O постепенно превращается в безводный диоксид, удерживающий в связанном состоянии адсорбированные катионы и анионы. Старение ускоряется кипячением суспензии с водой. Структура образующегося при старении TiO2 определяется условиями осаждения. При осаждении аммиаком из солянокислых растворов при рН < 2 получаются образцы со структурой рутила, при рН 2—5 — со структурой анатаза, из щелочной среды — рентгеноаморфные. Из сульфатных растворов продукты со структурой рутила не образуются.

Кроме того, под воздействием ультрафиолетовых лучей способен разлагать воду и органические соединения.

Токсические свойства, физиологическое действие, опасные свойства

Регистрационный номер ООН — UN2546

При вдыхании

TLV (предельная допустимая концентрация): как TWA (средневзвешенная во времени концентрация, США) — 10 мг/м³ A4 (ACGIH 2001).

ПДК в воздухе рабочей зоны — 10 мг/м³ (1998)

IARC (МАИР) относит оксид титана к группе 2B[en] (потенциально канцерогенный) в случае вдыхания наночастиц[12].

В качестве пищевой добавки E171

Оценки безопасности пищевой добавки E171 (Оксид титана) со стороны EFSA: разрешён к пищевому применению директивой 94/36/EEC (в отдельных формах)[13], ADI не установлен, MoS 2250 мг/кг[14].

В конце 2010-х появилось несколько публикаций INRA об исследовании оксида титана на мышах или на малом числе пациентов. Агентство EFSA направило авторам статей ряд вопросов[15] и не нашло причин для переоценки рисков на основании данных публикаций, остаётся в силе мнение 2016 года[16][17].

В США по данным FDA допускается использование красителя — пищевой добавки E171 (Оксид титана) в пищевых продуктах (на уровне не более 1 % по массе), в косметике, в составе лекарственных препаратов[18], что подтверждается CFR Title 21 (Food and Drugs) Chapter I Subchapter A Part 73 (LISTING OF COLOR ADDITIVES EXEMPT FROM CERTIFICATION) — § 73.575 Titanium dioxide.[19]

C 2022 года запрещена во Франции[20]. В 2022 году Европейское агентство по безопасности продуктов питания постановило, что в связи с новыми данными о наночастицах диоксид титана «более не может рассматриваться в качестве безопасной пищевой добавки», его генотоксичность, которая может вести к канцерогенным эффектам, не может сбрасываться со счетов, а «безопасный уровень дневного потребления этой пищевой добавки невозможно установить». Европейский комиссар по здравоохранению анонсировал планы по запрету его использования на территории Европейского Союза[21]

По данным Роспотребнадзора пищевая добавка E171 разрешена для применения на территории России[22]

Правила работы с цинковыми белилами

Чтобы провести малярные работы на должном уровне, требуется знать, основные особенности работы с белилами на основе цинка. Порошок готовится по инструкции от производителя, действуют при отбеливании следующим образом:

• Мастер должен надеть защитную одежду, перчатки, очки;
• Работают в комнате с хорошим вентилированием;
• Поверхность очищается от всех видов загрязнений и старой отделки;
• Если есть дефекты, то потолок вновь штукатурится, чтобы получить ровное покрытие;
• Шпаклёвочный слой обрабатывают наждачкой.

Основание, которое отличается высоким уровнем впитывания растворов, нужно предварительно покрыть олифой.

Чтобы провести малярные работы на должном уровне, требуется знать, основные особенности работы с белилами на основе цинка.

Строение

Обработанное электронное изображение нанотрубок диоксида титана, полученных анодированием металлического титана. Диаметр трубки 70 нм, длина 1000 нм Диоксид титана в рутильной форме Серым цветом обозначены атомы титана, красным — кислорода
Оксид титана существует в виде нескольких модификаций. В природе встречаются кристаллы с тетрагональной сингонией (анатаз, рутил) и ромбической сингонией (брукит). Искусственно получены ещё две модификации высокого давления — ромбическая IV и гексагональная V.
Характеристики кристаллической решётки[3]

При нагревании и анатаз, и брукит необратимо превращаются в рутил (температуры перехода соответственно 400—1000 °C и около 750 °C). Основой структур этих модификаций являются октаэдры TiO6, то есть каждый ион 4+ окружён шестью ионами O2−, а каждый ион O2− окружён тремя ионами Ti4+.

Октаэдры расположены таким образом, что каждый ион кислорода принадлежит трём октаэдрам. В анатазе на один октаэдр приходятся 4 общих ребра, в рутиле — 2.

Интересные факты

Из-за того, что широкое производство титановых белил началось лишь в 20 веке, анализ подлинности картин, созданных ранее, проверяли по наличию титана в краске.

Если добавить в состав ильменитовый краситель, то можно получить более прочное покрытие. Эту характеристику используют в космическом производстве, чтобы окрашивать поверхность кораблей.

Если добавить в состав ильменитовый краситель, то можно получить более прочное покрытие.

Выбор цинковых либо титановых белил делается с учетом особенностей условий эксплуатации и материала. Оба материала имеют свои положительные и отрицательные стороны, зная их особенности, определиться с вариантом будет несложно.

Содержание

• 1 Строение
• 2 Нахождение в природе
• 3 Свойства 3.1 Физические, термодинамические свойства
• 3.2 Химические свойства
• 3.3 Токсические свойства, физиологическое действие, опасные свойства 3.3.1 При вдыхании
• 3.3.2 В качестве пищевой добавки E171