Titanyum Dioksit Nedir, Ne İşe Yarar, Nerelerde Kullanılır

Toz halinde titanyun dioksit pigment. 

Titanyum dioksit (titanium dioxide) ya da titanya (titania) olarak da bilinen titanyum dioksit, TiO₂ kimyasal formülüne sahip inorganik bileşiktir. Beyaz inorganik bir pigment olan titanyum dioksit, oda sıcaklığında katı haldedir, 2500 - 3000 °C arasında kaynamaya başlar. Titanyum dioksit pigmenti yüksek beyazlatıcılık, üstün kapatıcılık ve renk değişimlerine dayanıklılık özelliklerine sahiptir, katı hali toz formundadır. 

Titanyum dioksit, saf değildir, sentetik bir pigmenttir, doğada saf olarak bulunmamaktadır. Yeryüzünde sık bulunan elementlerden biri olan titanyumun bir atomu ile iki adet oksijen atomunun birleşmesiyle meydana gelen titanyum dioksit, beyaz ve parlak bir toz formunda bulunur. 

Titanyum dioksit, beyaz bir pigment oluşundan dolayı ışığı yansıtıcılık, beyazlık, kapatıcılık ve hava koşullarına karşı dayanıklılık özelliklerinden dolayı plastik, boya, mürekkep, kağıt ve gıda sektörleri için vazgeçilmez ham maddelerden olmuştur. Titanyum dioksitin istenen özellikleri sağlanması için üretim aşamasında tanecik büyüklük dağılımı sıkı kontrol altında tutularak, genellikle organik ve inorganik yüzey uygulamalarına tabi tutulur. 

Titanyum dioksit (TiO₂), E171 gıda katkı maddesi koduyla bilinen bir gıda renklendiricisidir. Renklendirici olarak kullanılan titanyum dioksit, titanyum beyazı olarak da bilinir. Gıda renklendiricisi olarak kullanımının yanı sıra, boya ve güneş losyonu üretiminde de kullanılır. Yaygın olarak kullanılmaktadır, çünkü gözle görülebilir ışığı etkin biçimde dağıtır, boya ve kaplamalara beyazlık, parlaklık ve opasite özellikleri verir. Ham titanyum dioksit, titanyum tetraklorun saflaştırılması yoluyla elde edilir. Bu işlem sülfat ve klor prosesleri olarak iki türde yapılmaktadır. Ticari titanyum dioksit saf değildir, sentetik bir pigmenttir. 

Pigment olarak kullanıldığında titanyum beyazı, pigment beyazı 6 (PW6) veya CI 77891 olarak adlandırılır. Mineral formları siyah görünse de, suda çözünmeyen beyaz bir katıdır. Bir pigment olarak boya, güneş kremi ve gıda boyası da dahil olmak üzere geniş bir uygulama alanına sahiptir. Dünya geneli üretimi milyonlarca tondur. Boya üreticilerinin satın alma bütçelerindeki en büyük gider titanyum dioksittir. Tüm pigmentlerin üçte ikisinde titanyum dioksitin kullanıldığı tahmin edilmektedir. 

Titanyum dioksit nanoteknolojide kullanılan ana maddelerden biridir. Nanoteknoloji ile üretilen boyalarda ve bütün tıbbi ilaçlarda renklendirici ve koruyucu madde olarak titanyum dioksit kullanılmaktadır. Titanyum dioksit; boya, kaplama, yapıştırıcı, kâğıt, plastik ve kauçuk, baskı mürekkepleri, tekstil ürünleri, seramikler, zemin ve çatı kaplama malzemeleri, kozmetik ürünler dahil olmak üzere birçok endüstride yaygın olarak tercih edilmektedir. Titanyum dioksit diş macunu, sabun, su arıtma maddeleri, ilaç, gıda renklendirici maddeler ve güneş kremi gibi piyasadaki birçok üründe mevcuttur. Doğal olarak meydana gelen titanyum dioksit, titanyumun oksitlenmiş halidir. Doğada saf bir şekilde bu bileşik görülmez. Bileşiğin özelliklerini artırmak için içerisine bazen silika veya alüminyum ile kaplanan titanyum dioksit eklenebilmektedir. 

Titanyum Dioksit Özellikleri 

TiO₂, kendi kendini temizleme, çevre dostu uygulamalar, kirlenmeyi önleyen, antibakteriyel ve UV koruma etkileri üzerine çalışmalar yapılan önemli bir malzemedir. TiO₂ anataz, rutil ve brokit olarak isimlendirilen temelde üç kristal faza sahiptir. Kendi içinde her bir fazın kullanım alanına göre farklı özellikleri bulunur. TiO₂ nispeten ucuz, kimyasal olarak yüksek stabilite gösteren, düşük toksiteye sahip, yüksek fotoaktivite gösteren yarı iletken ve ideal bir fotokataliz malzemedir. TiO₂ bu avantajları sayesinde onu değişik alanlarda farklı uygulamalar için önemli bir aday haline getiriyor. 

Titanyum dioksitin en önemli özellikleri hem hafif hem de sağlam olmasıdır. Bununla birlikte parlak ve opak olması, birçok sektörde yaygın bir şekilde kullanılmasını sağlamaktadır. Mukavemet değeri oldukça yüksek olan titanyum dioksit beyaz toz şeklindedir. Titanyum dioksit kırılma, yorulma ve bükülme gibi koşullara karşı yüksek dayanıklılığa sahiptir. İnsan bedeninde fiziksel ya da kimyasal reaksiyonlara girmemektedir. Titanyum dioksitin belirgin özelliklerinden biri de UV ışınlarının etkisinde kaldığı zaman renginin solmamasıdır. 

Titanyum dioksit, başta boya ve kozmetik sektörleri olmak üzere pek çok alanda kullanılmaktadır. 

Titanyum Dioksit Kullanım Alanları 

Titanyum dioksit dünyada en geniş çapta kullanılan beyaz pigmenttir. Sadece elmaslar titanyum dioksitten daha fazla kırılma göstergesine sahiptir. Kırılma göstergesi, ışığın eğilebilme kabiliyetinin ölçümüne denir. Bu sayede donukluk ve örtme kabiliyeti sağlanır. Sadece magnezyum oksit, titanyum dioksitten daha beyazdır. Ancak bu maddenin kırılma göstergesi titanyum dioksitten çok daha düşüktür. Bu da istenilen donukluğa ulaşmak için çok daha fazla magnezyum oksit gerektiği anlamına gelir. Bu nedenle pratikte, titanyum dioksit tercih edilir. Bu özelliği yardımıyla titanyum dioksit, yüzey kaplamak için beyaz renk olarak, ürünlerde katmanları ayırmak amacıyla ve diş macununda beyazlatıcı ajan olarak kullanılır. Titanyum dioksit, kozmetikte kalınlaştırıcı, beyazlaştırıcı, yağlayıcı ve güneş ışınlarını kesici bir madde olarak da kullanılan bir mineraldir. Cildi UVA ve UVB radyasyonundan korur ve cildi tahriş etme riski yoktur. Genellikle birçok kozmetik preparatlar ışık uzaklıkta ciltten yansıtacak şekilde yer almaktadır. Ayrıca güneş koruması önemli bir bileşeni ultraviyole emilimini caydırmak için (UV) güneş ışınları, konsantrasyon hangi ürünün güneş koruma faktörü veya SPF belirler. 

Titanyum dioksitin en bilinen özelliği, pigment olması kaydıyla hem boya ve kaplama hem de plastik, kâğıt, mürekkep, tekstil ürünlerinde parlaklık, beyazlık ve donukluk özelliğinin olmasıdır. Oldukça yüksek refraktif indekse ve parlak bir beyazlığa sahiptir. Bu nedenle titanyum dioksit, boya, plastik ve kâğıt endüstrilerinde yaygın bir şekilde kullanılır. 

Kendi Kendini Temizleyen Ürünler Nasıl Çalışır 

Titanyum dioksit, fotokataliz etki için de kullanılmaktadır. Titanyum dioksit, ışık ile gerçekleşen kimyasal tepkimeleri hızlandırıcı özelliğe sahiptir. Organik bileşiklerle tepkimeye girdiğinde su ve karbondioksit bileşikleri oluşmaktadır. Bu özelliği nedeniyle nanoteknolojik boyaların içinde kullanılan titanyum dioksit organik bileşiklerle tepkime vererek onların parçalanmasına neden olmaktadır. Böylelikle, kendini temizleyen bir boya ve kumaş elde edilmektedir. 

Titanyum dioksit nano kristalleri fotokataliz özellik göstermektedir. Fotokataliz ışık ile bazı reaksiyonların oluşmasını sağlayan maddedir. Yani temas ettiği organik parçacıkların yapısına etki ederek çalışmaktadır. Titanyum dioksit havada, suda ve çeşitli yüzeylerde organik maddeleri parçalayarak su ve karbondioksit oluşturur. Kendini temizleyen boyalar ve kumaşlarda bu madde ile işlemden geçirilerek yapılmaktadır. Kumaşın veya boyanın yüzeyi titanyum dioksit kristalleriyle kaplanmaktadır böylece buralara temas eden organik maddeler parçalanarak leke temizlenmektedir. 

Kumaşlara kendi kendilerini temizleme becerisi, üretildikten sonra iplikleri titanyumdioksit nano kristalleriyle kaplayarak kazandırılır. Güneş ışığı ve titanyumdioksit nano kristalleri bir araya geldiğinde fotokataliz yani parçalara ayırma gerçekleşir. Kumaş veya duvar boyasına bulaşan leke işte bu mekanizmayla ortadan kaldırılır. 

Türkiye'de gıda sektöründe renklendirici olarak bilinen titanyum dioksitin kullanımı yasaklanmıştır, bu katkı maddesiyle gıda üretilememektedir.