專利名稱：特種二氧化鈦超細粉體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝方法，特別是一種特種(高純度)二氧化鈦超細粉體的制造方法。
現(xiàn)有制備高純度超細二氧化鈦粉體的方法多采用醇鹽法，而且沒有形成有機聯(lián)接的整體工藝。首先以TiCl4為原料，以甲苯為溶劑，在其混合液中加入乙醇和氨氣進行反應，經(jīng)過濾除去NH4CL和減壓蒸餾分離去掉溶劑，得到中間體鈦酸鹽。而后，再以鈦酸鹽為原料，加水和乙醇配制成稀溶液進行水解。水解溫度要求苛刻，必須嚴格控制在30℃。最后經(jīng)濃縮、干燥煅燒和粉碎而得到TiO2成品。這種方法的最大缺點是①因工藝不連續(xù)，其中間體鈦酸鹽必須及時處理，否則會使其凝結(jié)，將會影響制成品TiO2的質(zhì)量;②溶劑甲苯有毒，易揮發(fā)，污染環(huán)境，毒害人體;③因水解時濃度很低，鈦酸鹽含量僅為0.2mol，在濃縮時要耗費大量時間和能量，同時還要使大量的乙醇跑掉，經(jīng)濟上不花算，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn);④因無添加劑加入，Tio2粒度單分散性及燒結(jié)性能不好，質(zhì)量差。
1990年《華東化工學院學報》發(fā)表的題為“烷氧鈦水解制備Tio2超細粒子”文章及1982年《美國陶瓷會志》期刊65期發(fā)表的“二氧化鈦單分散溶膠的制備”一文為上述現(xiàn)有技術(shù)之代表。
本發(fā)明的目的是通過對現(xiàn)有技術(shù)的改造，采用不產(chǎn)生毒性的有機溶劑和加入添加劑，形成一條有機聯(lián)系的整體制造工藝方法，具有無毒生產(chǎn)、工藝合理、提高工效、降低成本、產(chǎn)品質(zhì)量好和實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點。
本發(fā)明的技術(shù)方案是以TiCL4為基本原料，將其加入到與其為惰性碳、氫、氮有機溶劑中成混合溶液。這種溶劑是飽和脂肪烴、吡啶及其衍生物、醚類、輕質(zhì)石臘油、無無機成份的汽油及環(huán)烷烴的其中一種或其混合體。TiCL4與有機溶劑的重量比為1∶2.7～18。在混合液體中加醇類(化學純)，并通入氨氣，反應生成鈦酸酯和固體沉淀物NH4CL。該反應是在能控制其反應壓力＜16Kg的密閉容器中進行。醇類的加入量是TiCL4的4.5～6.5倍mol，反應控制控制在75℃以下，當測定的PH值＞7時即可終止反應。經(jīng)分離除去NH4CL，在余留的分離液中加入添加劑，其用量為TiCL4的0.01～25%(重量)。常溫下加入高純水，并不斷攪動3-30分鐘進行水解反應，生成溶膠狀的TiO2水合物。TiCL4與水的重量比為1∶0.4～8。經(jīng)濃縮除去水和醇類溶液，得到濕的TiO2水合物。最后經(jīng)干燥、煅燒和粉碎而制成白色高純度超細二氧化鈦粉體成品。干燥溫度最高為180℃。煅燒是在氧化氣氛條件下，采用對TiO2不產(chǎn)生污染的材質(zhì)設(shè)備中進行，煅燒溫度為580℃～1200℃，煅燒時間為0.5-3小時。同樣，粉碎也是采用對TiO2不產(chǎn)生污染的設(shè)備。
能控制反應壓力的密閉容器是在其上端裝有自動控制閥的反應釜，反應壓力控制在＜2kg。同時，還設(shè)置有通過控制閥與反應釜相連通的在其內(nèi)部裝有能吸收釜中揮發(fā)氣體(NH3、HCl、有機溶劑及醇類)溶劑的密閉容器。
所使用的醇類是乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇及異戊醇其中的一種或其混合液體。甲醇也可用，只是要增加設(shè)備投資。
加入添加劑是本發(fā)明中一個很關(guān)鍵的工序之一。所用的添加劑是烷烴羥基纖維基、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、冰醋酸、聚丙稀酸、聚乙烯醇類、乙二胺、聚馬來酸、非離子表面活性劑類OP、曲拉酮X-100及三乙醇胺和聚二乙醇復合料的其中任何一種。
濃縮是采用超濾膜過濾或減壓蒸發(fā)，主要是為了除去液相。
干燥是采用真空干燥法或冷凍干燥法，其干燥溫度＜160℃。
煅燒溫度最好是在720℃～960℃之間。
粉碎是用剛玉氣流粉碎或剛玉球磨粉碎。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比具有以下優(yōu)點1.因使用不產(chǎn)生毒性的有機溶劑，消除了生產(chǎn)中對人體毒害和對環(huán)境的污染;
2.因使用添加劑，不需要先生產(chǎn)出中間體鈦酸鹽后，再以其為原料生產(chǎn)TiO2，有機地形成一條整體工藝流程。在有添加劑條件下進行水解，提高了水解濃度，改變了水解條件和TiO2單分散性能，提高了工效和產(chǎn)品質(zhì)量;
3.濃縮時間大為縮短，節(jié)省能源和原料消耗，降低了成本，實現(xiàn)了大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
圖為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程方格示意圖。
下面結(jié)合實施例(附圖
)對本發(fā)明作進一步詳述實施例1取TiCL41Kg加入到裝有8Kg輕質(zhì)石臘油的反應釜中，在混合液中批量加入1.5Kg乙醇的同時通入氨氣，待乙醇加完后，大量通入氨氣，反應釜中保持＜2Kg的壓力和45℃的反應溫度，當測定的PH值為10時終止反應。在反應過程中會有揮發(fā)氣體NH3、HCl等通過控制閥與連通管進入與之連通且裝有溶劑的密閉容器被吸收。反應完成后，出料濾去NH4CL固體，將濾液置入另一容器內(nèi)，加入5g羥丙基纖維素混合均勻，再加入1.2Kg高純水進行水解，攪拌20分鐘可停止。將水解后上分區(qū)的油液分離出去，對下區(qū)溶液進行減壓蒸發(fā)除去水及乙醇液，得到濕的TiO2水合物。通過冷凍干燥將其制成粉狀后置入具有防污染TiO2材質(zhì)內(nèi)襯的電爐內(nèi)，在820℃條件下煅燒2.5小時，出料冷卻再用剛玉球磨機研制，即為白色高純度二氧化鈦超細粉體成品。以TiCL4計，其產(chǎn)率在38%(重量)以上。分離出來的有機溶劑及醇類循環(huán)使用。
實施例2①取10KgTiCL4加入到38Kg120號汽油和2Kg吡啶的混合溶劑中成混合溶液;
②在混合溶液中加入12Kg乙醇，并通入氨氣，維持反應釜內(nèi)壓力為2Kg和反應溫度45℃。釜中的揮發(fā)氣體被與之連通的容器中的乙醇或汽油溶劑吸收。當PH＝8時，即終止反應。
③用過濾法除去NH4CL固體，將濾液打入另一反應釜，加入500g聚丙稀酸，均勻混合后加入8Kg高純水，攪拌25分鐘完成水解反應。
④分離除去上層油相，下層溶膠相經(jīng)超濾膜過濾后，在120℃條件下進行真空干燥成粉料。
⑤將干燥后的粉料再經(jīng)720℃和3小時的煅燒，然后用剛玉氣流粉碎機磨碎，即成白色高純度超細二氧化鈦粉體成品。
權(quán)利要求
1.一種特種二氧化鈦超細粉體的制造方法，其特征在于以TiCl4為基本原料，生產(chǎn)工藝流程依次為①將TiCl4加入到與其為惰性碳、氫、氮有機溶劑中成混合液，這種溶劑是飽和脂肪烴、吡啶及其衍生物、醚類、輕質(zhì)石臘油、無無機成份的汽油及環(huán)烷烴的其中一種或其混合體，TiCl4與有機溶劑的重量比為1∶2.7～18②在混合溶液中加入醇類(化學純)并通入氨氣，反應生成鈦酸酯和固體沉淀物NH4Cl，該反應過程是在能自動控制其反應壓力＜16Kg的密閉容器中進行，醇類的加入量是TiCl4的4.5-6.5倍mol，其反應溫度在75℃以下，當測定的pH＞7時即可終止反應③經(jīng)分離除去NH4Cl，在分離液中加入添加劑，其用量為TiCL4的0.01-25%(重量)④常溫下加入高純水，并不斷攪動3-30分鐘進行水解反應，生成溶膠狀的TiO2水合物及其上面的分區(qū)有機相，水的加入量為TiCl4的0.4-8倍(重量)⑤濃縮除去水和醇類溶液，得濕的TiO2水合物⑥將TiO2水合物在180℃以下進行干燥⑦在氧化氣氛條件下，而且采用對TiO2不產(chǎn)生污染的材質(zhì)設(shè)備進行煅燒，煅燒溫度為580℃--1200℃，煅燒時間為0.5-3小時⑧經(jīng)采用不污染TiO2的材質(zhì)設(shè)備進行粉碎后，即為白色高純度超細粉體TiO2成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種二氧化鈦超細粉體的制造方法，其特征在于密閉的反應容器為在其上部裝有自動控制閥的反應釜，反應壓力＜2Kg，同時還設(shè)置有通過控制閥與反應釜相連通的密閉容器，其內(nèi)部裝有能吸收揮發(fā)氣體(NH3、HCl、有機溶劑及醇類)的溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種二氧化鈦超細粉體的制造方法，其特征在于醇類為乙醇、異丙醇、丙醇、丁醇、異戊醇及戊醇的其中一種或其混合液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種二氧化鈦超細粉體的制造方法，其特征在于添加劑是烷烴羥基纖維素、冰醋酸、聚丙稀酸、聚乙烯醇類、乙二胺、聚馬來酸、非離子表面活性劑類OP、曲拉酮X-100及三乙醇胺和聚二乙醇復合料的基中任何一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種二氧化鈦超細粉體的制造方法，其特征在于濃縮是采用超濾膜過濾或減壓蒸發(fā)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種二氧化鈦超細粉體的制造方法，其特征在于干燥為真空干燥或冷凍干燥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種二氧化鈦超細粉體的制造方法，其特征在于煅燒溫度為720℃～960℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種二氧化鈦超細粉體的制造方法，其特征在于粉碎系采用剛玉氣流粉碎或剛玉球磨粉碎。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以TiCl
文檔編號C01G23/047GK1097400SQ9411173
公開日1995年1月18日 申請日期1994年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月28日
發(fā)明者雷亞林 申請人:雷亞林