專利名稱：一種干法腈綸紡絲消光用鈦白粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化纖鈦白技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種干法腈綸紡絲消光用鈦白粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)纖維具有高透明性與光澤，在纖維生產(chǎn)加工過(guò)程中，常加入一定量的鈦白，利用鈦白對(duì)光的高散射性和遮蓋力，使纖維消光并獲得較好的染色性、不透明性、外觀和手感等。
鈦白粉，學(xué)名二氧化鈦(TiO2)，是一種用途廣泛的白色顏料，有金紅石型，銳鈦型和板鈦型三種晶型?；w消光用鈦白，簡(jiǎn)稱化纖鈦白，一般都選用硬度較低的銳鈦型鈦白。
化纖鈦白是一類重要的精細(xì)化工產(chǎn)品，生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求高。不同的化學(xué)纖維和不同的纖維制造過(guò)程對(duì)鈦白的要求也不一樣?；瘜W(xué)纖維(合成纖維)主要品種有滌綸(聚酯)、腈綸、錦綸(尼龍)、丙綸(聚丙烯)、氨綸(聚氨酯)、醋酸纖維、粘膠纖維、氯綸、維綸、芳綸等。
消光鈦白粉有時(shí)要在聚合前加入，如滌綸、錦綸，需經(jīng)歷苛刻的聚合過(guò)程，在此過(guò)程中要保持良好的分散狀態(tài)、熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，對(duì)聚合結(jié)果不產(chǎn)生任何副作用，有時(shí)則在聚合后加入，有時(shí)需要很高的耐光性，且不能降低纖維絲束的強(qiáng)度。
紡絲漿料體系有聚合物本體(熔融紡絲)、水溶液、有機(jī)溶液、水/有機(jī)復(fù)合溶液等。因此化纖鈦白必須是專門化、系列化的品種，以適應(yīng)不同的纖維品種和應(yīng)用場(chǎng)合。
化纖消光對(duì)鈦白粉的要求，從應(yīng)用過(guò)程看可分為三個(gè)方面，一是在鈦白漿料和紡絲漿料的調(diào)制階段，主要指標(biāo)是鈦白粉在體系中的分散性，包括懸浮(沉降)性，粗粒子數(shù)，過(guò)濾性，儲(chǔ)存穩(wěn)定性及對(duì)研磨設(shè)備和工藝的適配性；二是在聚合階段(聚酯、尼龍生產(chǎn))，主要指標(biāo)是分散性，熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，要求鈦白粉在整個(gè)聚合過(guò)程保持良好的分散，本身不發(fā)生變化(如變色)，而且對(duì)聚合過(guò)程和聚合結(jié)果(產(chǎn)物)無(wú)不良影響；三是對(duì)紡絲和絲束性能的影響，主要指標(biāo)有紡絲滿卷率(斷頭率)，對(duì)紡絲噴頭的磨損程度，絲束的白度、光澤、色相、強(qiáng)度、染色性、耐光性等?？傮w來(lái)講，化纖鈦白的主要應(yīng)用性能是白度及色相，分散穩(wěn)定性(與特定體系的相容性)，光、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。影響白度的因素主要有鈦白粉的顆粒大小和分布，晶格組成純度(雜質(zhì)組成及含量)，表面處理；影響分散穩(wěn)定性，光、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性的因素主要是鈦白粉的煅燒處理(晶格摻雜)和表面處理，鈦白粉表面特性包括表面組成及結(jié)構(gòu)，極性，酸堿性，表面電荷，親水親油性，表面能和表面缺陷等。
腈綸是合成纖維的主要品種，屬于合纖五大綸之一，干法腈綸是使用二甲基甲酰胺溶劑配制鈦白漿料，再加入到聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液中進(jìn)行紡絲的，因此要求消光鈦白粉在聚丙烯腈/二甲基甲酰胺紡絲溶液中具有良好的分散性。腈綸纖維主要用于制造服裝，對(duì)耐光性也有較高的要求。
鈦白粉具有較高的光活性，容易吸收紫外線發(fā)生電子躍遷，促進(jìn)聚合物的氧化降解和劣變，同時(shí)鈦白粉顆粒度很小(0.1-0.5μm)，表面能很大，具有較高的表面極性和親水排油性，容易團(tuán)聚，不易分散，因此必須對(duì)鈦白粉進(jìn)行處理。
鈦白改性包括兩方面，一是前處理，在水解鈦液或偏鈦酸中加入某些金屬如銻、錳、鋅、鋁、鈦的氧化物或磷酸鹽，經(jīng)過(guò)煅燒以改變鈦白的晶格組成，減少晶格缺陷，抑制光化學(xué)活性，這種方法稱為晶格摻雜，著重于提高鈦白的耐候性；二是表面處理，又稱表面包覆或表面涂層處理，這方面的研究極為活躍，分為無(wú)機(jī)包覆，有機(jī)包覆和無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合包覆，通過(guò)在鈦白粉表面接枝或吸附一些特定的無(wú)機(jī)物，有機(jī)物或高分子化合物，消除表面缺陷，封閉光化學(xué)活性點(diǎn)，改變粉體表面特性，提高鈦白粉的耐候性，分散性及其它應(yīng)用性能。
在無(wú)機(jī)包覆方面，比較常用的是鋁(Al2O3)包覆和硅(SiO2)包覆，無(wú)機(jī)包覆的目的是在二氧化鈦顆粒表面上包覆一層惰性的保護(hù)膜，使二氧化鈦表面和周圍介質(zhì)之間建立起一道屏障，從而降低二氧化鈦的光化學(xué)活性，提高二氧化鈦的分散性、耐光性、耐候性和抗粉化性。
在有機(jī)包覆方面，包括很多種類，如各種有機(jī)化合物、有機(jī)硅氧烷，鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑，表面活性劑及有機(jī)高分子聚合物等，有機(jī)包覆的目的則主要是改變鈦白粉表面的極性，酸堿性，表面電荷，親水親油性，表面能，使鈦白粉在特定的應(yīng)用體系中具有良好的潤(rùn)濕及分散性能。
有關(guān)鈦白粉表面處理的專利和研究性文章有很多，例如英國(guó)專利1589070描述了一種耐候型鈦白粉的生產(chǎn)方法，主要內(nèi)容是在較短的工時(shí)內(nèi)對(duì)鈦白粉表面進(jìn)行致密硅和致密鋁包膜，從而提高生產(chǎn)效率和鈦白粉的耐候性及耐久性。
美國(guó)專利2885366描述了在鈦白粉表面進(jìn)行無(wú)定形硅包膜的方法以提高耐酸性，但過(guò)程非常繁瑣和冗長(zhǎng)。
英國(guó)專利1179171描述了一種耐久性和易分散的鈦白粉的工業(yè)生產(chǎn)方法，先包覆一層致密的無(wú)定形二氧化硅，然后沉積一層氧化鋁膜，但該方法耗時(shí)也很長(zhǎng)。
美國(guó)專利3437502描述了在鈦白粉表面進(jìn)行致密硅和氧化鋁復(fù)合包膜以改進(jìn)鈦白粉的遮蓋力和分散性。
美國(guó)專利3928057描述了在鈦白粉表面先進(jìn)行多孔性硅或鋁包膜，再進(jìn)行致密硅包膜從而提高耐久性和遮蓋力的方法。
美國(guó)專利4125412描述了采用偏硅酸鈉/鹽酸或硫酸和偏鋁酸鈉/鹽酸或硫酸在鈦白粉表面進(jìn)行鋁硅復(fù)合包膜以提高耐久性的方法。
美國(guó)專利4416699描述了在鈦白粉表面進(jìn)行致密鋁和疏松鋁復(fù)合包膜從而提高抗粉化性和涂料光澤的方法。
美國(guó)專利4061503描述了用有機(jī)硅對(duì)鈦白粉進(jìn)行表面處理以提高鈦白粉在涂料和塑料應(yīng)用中的適配性的方法。
美國(guó)專利6528568描述了在鈦白粉表面進(jìn)行致密硅包膜以提高耐候性和遮蓋力的方法。
上述專利涉及的內(nèi)容僅是對(duì)鈦白粉表面進(jìn)行無(wú)機(jī)包膜或有機(jī)包膜，而不是無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合包膜，所制備的鈦白粉也主要是應(yīng)用于涂料工業(yè)或塑料工業(yè)，而不是化纖工業(yè)。
中國(guó)專利公告號(hào)CN1213659描述了超細(xì)鈦白粉表面包覆工藝及其反應(yīng)器，采用硅鋁復(fù)合包膜以提高鈦白粉的抗粉化性和耐候性。
中國(guó)專利(申請(qǐng)公開(kāi))公開(kāi)號(hào)CN1271746描述了一種化纖鈦白的表面處理技術(shù)及其生產(chǎn)方法，采用有機(jī)包膜得到一種可用于滌綸、濕法腈綸和粘膠纖維消光的鈦白粉。
盡管有大量的專利和研究文章涉及鈦白粉的表面處理，但是針對(duì)化纖消光用鈦白粉的制備方法，卻很少見(jiàn)諸專利，尤其適用于干法腈綸消光的鈦白粉及其制備方法，尚未發(fā)現(xiàn)有專利報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用銳鈦型鈦白為原料，由于銳鈦型鈦白原料一般均有較多的粗粒子和雜質(zhì)離子，并且容易發(fā)生團(tuán)聚，故先經(jīng)過(guò)打漿、砂磨和分級(jí)純化等過(guò)程以除去銳鈦型鈦白原料中的粗粒子和雜質(zhì)離子，然后再進(jìn)行致密Al2O3包膜，獲得較好的耐候性，水洗后進(jìn)行特殊配方的有機(jī)包膜，以獲得在聚丙烯腈/二甲基甲酰胺(干法腈綸)紡絲溶液中具有良好分散性的、用作干法腈綸絲束消光用的鈦白粉。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在聚丙烯腈/二甲基甲酰胺(干法腈綸)紡絲溶液中的良好分散性，用作干法腈綸絲束消光用的鈦白粉。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種干法腈綸紡絲消光用的鈦白粉的制備方法，該方法能使得到的鈦白粉在聚丙烯腈/二甲基甲酰胺(干法腈綸)紡絲溶液中具有良好的分散性。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明提供一種用作干法腈綸紡絲消光用的鈦白粉，其具有一鈦白粉核心和一包覆在所述鈦白粉核心上的鋁包膜以及一包覆在所述鋁包膜外的有機(jī)膜。
本發(fā)明還提供一種用作干法腈綸紡絲消光用的鈦白粉的制備方法，該方法包括如下工藝流程工藝流程原料鈦白粉打漿研磨——稀釋分級(jí)——鋁包覆——水洗——有機(jī)包覆——干燥、粉碎。
其主要工藝步驟如下1)銳鈦型鈦白粉原料的純化將銳鈦型鈦白粉原料用去離子水打漿，然后進(jìn)行研磨，用去離子水稀釋至一定的濃度，進(jìn)行粒度分級(jí)，除去＞3μm的粗顆粒及機(jī)械雜質(zhì)；2)致密鋁包膜a)將上述經(jīng)純化的鈦白粉漿料加入到反應(yīng)釜，在一定溫度下加入一種鋁的無(wú)機(jī)酸鹽，和一種堿；加完后保溫陳化，陳化完后用酸或堿將漿料的PH值調(diào)節(jié)到6.0～8.0；或按下述方法進(jìn)行致密鋁包膜b)將上述經(jīng)純化的鈦白粉漿料加入到反應(yīng)釜，在一定溫度下加入一種偏鋁酸鹽和一種酸；加完后保溫陳化，陳化完后用酸或堿將漿料的PH值調(diào)節(jié)到6.0～8.0；3)水洗用去離子水對(duì)上述得到的鈦白粉漿料進(jìn)行水洗，直至10％的鈦白粉水分散液電阻值在2000～15000Ω.cm；4)有機(jī)包膜將上述經(jīng)水洗達(dá)到要求的鈦白粉漿料用去離子水調(diào)整到一定的濃度，在一定溫度下加入一種或數(shù)種混合的有機(jī)表面處理劑，加完后攪拌；
5)干燥、粉碎有機(jī)表面處理后的鈦白粉漿料經(jīng)干燥、粉碎即可。
在本發(fā)明的一個(gè)較好實(shí)例中，將銳鈦型鈦白粉原料用去離子水打漿至200～800g/l，進(jìn)行研磨后用去離子水稀釋至100～500g/l，采用重力沉降法或離心分級(jí)機(jī)進(jìn)行粒度分級(jí)。
在本發(fā)明的一個(gè)較好實(shí)例中，在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放鋁的無(wú)機(jī)酸鹽和一種堿或者偏鋁酸鹽和一種酸的溫度為20～95℃。比較好的溫度控制在50～85℃之間，更適宜的溫度控制在65～80℃。
在本發(fā)明的一個(gè)較好實(shí)例中，在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放鋁的無(wú)機(jī)酸鹽和一種堿或者偏鋁酸鹽和一種酸時(shí)，采用滴加的方式進(jìn)行投料，比較好的是采用均勻滴加方式進(jìn)行投料，整個(gè)滴加時(shí)間控制在0.5～12小時(shí)，最好在3～8小時(shí)。
上述方法中，通過(guò)對(duì)投料時(shí)溫度和時(shí)間的控制，來(lái)保證致密鋁包膜的致密性和耐候性。
在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放鋁的無(wú)機(jī)酸鹽或偏鋁酸鹽的添加量為其產(chǎn)生的三氧化二鋁的量是鈦白粉重量的0.05wt～2.5wt％，最好是在0.2wt～1.5wt％；而堿量或酸量分別為和所加的鋁的無(wú)機(jī)酸鹽或偏鋁酸鹽等當(dāng)量。
上述鋁的無(wú)機(jī)酸鹽主要選用一些水溶性比較好的鋁的無(wú)機(jī)酸鹽，如選用硫酸鋁或硝酸鋁或氯化鋁的一種。
上述與鋁的無(wú)機(jī)酸鹽配合投放的堿比較好地是選用氫氧化鈉或氫氧化鉀或氨水的一種。
上述偏鋁酸鹽主要選用一些水溶性比較好的偏鋁酸鹽，如選用偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀。
上述與偏鋁酸鹽配合投放的酸比較好地是選用硫酸或鹽酸或硝酸的一種。
在本發(fā)明的一個(gè)較好實(shí)例中，保溫陳化的時(shí)間為0.5～10小時(shí)，比較好的為1～3小時(shí)。
在本發(fā)明的一個(gè)較好實(shí)例中，陳化后用一種酸或堿調(diào)節(jié)漿料的PH值時(shí)，酸選用硫酸或鹽酸的一種，堿選用氫氧化鈉或氫氧化鉀的一種。
在本發(fā)明的一個(gè)較好實(shí)例中，在有機(jī)包膜時(shí)，將經(jīng)水洗達(dá)到要求的鈦白粉漿料用去離子水調(diào)整到濃度100～800g/l。在該實(shí)例中，加入有機(jī)表面處理劑時(shí)，鈦白粉漿料的溫度控制在10～70℃，比較好的溫度控制在20～50℃之間，更適宜的溫度控制在25～40℃。有機(jī)表面處理劑添加量為鈦白粉重量的0.02wt～1.5wt％，最好是在0.1wt～1.2wt％。有機(jī)表面處理劑加完后攪拌的時(shí)間為0.2～5小時(shí)。
上述的有機(jī)表面處理劑包括含羥基化合物，有機(jī)酸及其鹽、有機(jī)胺、有機(jī)酯、烷烴，硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑，表面活性劑，含羥基或羧基的高分子聚合物及其鹽。
含羥基化合物包括乙二醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇、甘油、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇、三梨糖醇、椰油醇、十八醇中的一種或一種以上。
有機(jī)酸及其鹽包括辛酸、月桂酸、檸檬酸、對(duì)羥基苯甲酸、十一烯酸、硬脂酸、油酸、棕櫚酸及它們的鹽中的一種或一種以上。
有機(jī)胺包括二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺中的一種或一種以上。
有機(jī)酯包括鄰苯二甲酸二正丁酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、癸二酸二正丁酯中的一種或一種以上。
烷烴包括7#白油、15#白油、石蠟油中的一種或一種以上。
硅烷偶聯(lián)劑包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、雙-[Y-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一種或一種以上。
鈦酸酯偶聯(lián)劑包括三(十二烷基苯磺?；?鈦酸異丙酯、醇胺二磷酰氧基羥乙酸鈦酸酯、三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯、三硬脂酯基鈦酸異丙酯中的一種或一種以上。
鋁酸酯偶聯(lián)劑包括三異丙氧基鋁、乙酰丙酮鋁、異丙氧基二硬脂酰鋁、二異丙氧基硬脂酰鋁中的一種或一種以上。
表面活性劑包括非離子表面活性劑如壬基酚聚氧乙烯(10)醚、壬基酚聚氧乙烯(15)醚、十二醇聚氧乙烯(10)醚、十二醇聚氧乙烯(20)醚、Tween20、Tween40、Span60、Span80；陰離子表面活性劑如十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基聚氧乙烯(3)硫酸酯鈉鹽中的一種或一種以上。
含羥基或羧基的高分子聚合物及其鹽包括聚乙二醇、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸及其鈉鹽、銨鹽或鉀鹽、聚丙烯酸及其鈉鹽、銨鹽或鉀鹽、聚順丁烯二酸酐及其鈉鹽或鉀鹽中的一種或一種以上。
本發(fā)明粉碎和干燥時(shí)，可采用烘箱、帶式干燥機(jī)、噴霧干燥器或旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器等進(jìn)行干燥?？刹捎缅N式粉碎機(jī)或氣流粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎。
通過(guò)上述方法制備的鈦白粉應(yīng)用于干法腈綸體系的消光，具有良好的過(guò)濾性能和可紡性，斷頭率低，所得絲束強(qiáng)度高、白度高、可染性好。
圖1為本發(fā)明鈦白粉的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
一種用作干法腈綸紡絲消光用的鈦白粉，其具有一鈦白粉核心1和一包覆在所述鈦白粉核心1上的鋁包膜2以及一包覆在所述鋁包膜2外的有機(jī)膜3。
在本發(fā)明的用作干法腈綸紡絲消光用的鈦白粉中，進(jìn)行致密Al2O3包膜，可以獲得較好的耐候性，水洗后進(jìn)行特殊配方的有機(jī)包膜，可以以獲得在聚丙烯腈/二甲基甲酰胺(干法腈綸)紡絲溶液中的良好分散性。
本發(fā)明的用作干法腈綸紡絲消光用的鈦白粉采用上述方法制得，其工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，工藝參數(shù)比較好控制。
在本發(fā)明的制備方法中，采用的鋁的無(wú)機(jī)酸鹽和堿或偏鋁酸鹽和酸；只要選擇的鋁的無(wú)機(jī)酸鹽和堿或偏鋁酸鹽和酸能溶于水，不會(huì)對(duì)銳鈦型鈦白粉的性能產(chǎn)生不利影響即可，這個(gè)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是比較容易做到的。
在本發(fā)明的制備方法中，粉碎和干燥的工藝是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。以下通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但應(yīng)理解，這些實(shí)施例只是示例性的，本發(fā)明并不局限此。
實(shí)施例1在5L玻璃燒杯中加入去離子水3500g，銳鈦型TiO22500g，用機(jī)械攪拌打漿分散30分鐘，再在充填有氧化鋯研磨珠的砂磨機(jī)中砂磨2小時(shí)，所得漿料用5L去離子水稀釋，在重力沉降器中進(jìn)行沉降分級(jí)，除去底部含粗顆粒漿料，取上層(90％)漿料備用。
在配備有攪拌器、回流冷凝器、高位加料槽和溫度顯示的10L夾套反應(yīng)釜中，加入上述上層漿料5L，加熱到65℃。同時(shí)向反應(yīng)釜中勻速滴加15％硫酸鋁溶液335g和10％氫氧化鈉溶液300g，7小時(shí)加完，保溫陳化4小時(shí)。冷卻到35℃以下，用5％硫酸溶液和5％氫氧化鈉溶液將漿料的PH值調(diào)節(jié)到7.0。
用去離子水對(duì)上述漿料進(jìn)行反復(fù)洗滌、過(guò)濾，直至10％的鈦白粉水分散液電阻值為10000Ω.cm。然后用去離子水將漿料打漿至550g/l，加熱到70℃，依次加入5g三羥甲基乙烷、0.2g壬基酚聚氧乙烯(10)醚、0.15g15#白油、1gγ-氨基丙基三甲氧基硅烷，攪拌2小時(shí)。在烘箱中烘干后用氣流粉碎機(jī)粉碎。所得鈦白粉具有良好的白度和耐光性，其10％DMF分散液經(jīng)砂磨40分鐘后，用9cm定性濾紙真空過(guò)濾50ml的時(shí)間為60秒。通過(guò)上述方法制備的鈦白粉應(yīng)用于干法腈綸體系的消光，具有良好的過(guò)濾性能和可紡性，斷頭率低，所得絲束強(qiáng)度高、白度高、可染性好。
實(shí)施例2在5m3不銹鋼圓柱形槽中加入去離子水3500L，銳鈦型TiO22500kg，用機(jī)械攪拌打漿分散2小時(shí)，再在充填有氧化鋯研磨珠的砂磨機(jī)中砂磨3小時(shí)，所得漿料用5m3去離子水稀釋，在螺旋式離心分級(jí)機(jī)中進(jìn)行分級(jí)，除去含粗顆粒濃漿料，取分散的稀漿料備用。
在配備有攪拌器、回流冷凝器、高位加料槽和溫度顯示的10m3反應(yīng)釜中，加入上述分級(jí)漿料7m3，加熱到95℃。同時(shí)向反應(yīng)釜中勻速滴加10％鋁酸鈉溶液470kg和10％硫酸溶液270kg，5小時(shí)加完，保溫陳化2小時(shí)。冷卻到35℃以下，用5％硫酸溶液和5％氫氧化鈉溶液將漿料的PH值調(diào)節(jié)到6.0。
用去離子水對(duì)上述漿料進(jìn)行反復(fù)洗滌、過(guò)濾，直至10％的鈦白粉水分散液電阻值為8000Ω.cm。然后用去離子水將漿料打漿至500g/l，加熱到40℃，依次加入2kg三羥甲基丙烷、0.4kg鄰苯二甲酸二異辛酯、3kgγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，攪拌2小時(shí)。用噴霧干燥器干燥后用錘式粉碎機(jī)粉碎。所得鈦白粉具有良好的白度和耐光性，其10％DMF分散液經(jīng)砂磨40分鐘后，用9cm定性濾紙真空過(guò)濾50ml的時(shí)間為30秒。通過(guò)上述方法制備的鈦白粉應(yīng)用于干法腈綸體系的消光，具有良好的過(guò)濾性能和可紡性，斷頭率低，所得絲束強(qiáng)度高、白度高、可染性好。
實(shí)施例3前面操作同實(shí)施例1。將有機(jī)處理劑換成2g季戊四醇、1g三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯、0.3g鄰苯二甲酸二異丁酯、5g聚甲基丙烯酸鈉。在10℃下攪拌1小時(shí)，在烘箱中烘干后用氣流粉碎機(jī)粉碎。所得鈦白粉具有良好的白度和耐光性，其10％DMF分散液經(jīng)砂磨50分鐘后，用9cm定性濾紙真空過(guò)濾50ml的時(shí)間為80秒。通過(guò)上述方法制備的鈦白粉應(yīng)用于干法腈綸體系的消光，具有良好的過(guò)濾性能和可紡性，斷頭率低，所得絲束強(qiáng)度高、白度高、可染性好。
實(shí)施例4
前面操作同實(shí)施例1，將鋁包膜溫度換成95℃，并流滴加時(shí)間為5小時(shí)，陳化時(shí)間為30分鐘。有機(jī)包膜溫度為50℃，有機(jī)處理劑為2g十二醇聚氧乙烯(20)醚、0.4g硬脂酸鈉、0.3g石蠟油。所得鈦白粉具有良好的白度和耐光性，其10％DMF分散液經(jīng)砂磨50分鐘后，用9cm定性濾紙真空過(guò)濾50ml的時(shí)間為150秒。通過(guò)上述方法制備的鈦白粉應(yīng)用于干法腈綸體系的消光，具有良好的過(guò)濾性能和可紡性，斷頭率低，所得絲束強(qiáng)度高、白度高、可染性好。
實(shí)施例5前面操作同實(shí)施例1，將鋁包膜溫度換成20℃。將有機(jī)處理劑換成2.7g三羥甲基丙烷、0.8g二異丙氧基硬脂酰鋁、0.2g二甲基乙醇胺、2g聚丙烯酸鈉。在25℃下攪拌1.5小時(shí)，在烘箱中烘干后用氣流粉碎機(jī)粉碎。所得鈦白粉具有良好的白度和耐光性，其10％DMF分散液經(jīng)砂磨50分鐘后，用9cm定性濾紙真空過(guò)濾50ml的時(shí)間為50秒。通過(guò)上述方法制備的鈦白粉應(yīng)用于干法腈綸體系的消光，具有良好的過(guò)濾性能和可紡性，斷頭率低，所得絲束強(qiáng)度高、白度高、可染性好。
實(shí)施例6前面操作同實(shí)施例1。
在配備有攪拌器、回流冷凝器、高位加料槽和溫度顯示的10L夾套反應(yīng)釜中，加入上述上層漿料5L，加熱到35℃。同時(shí)向反應(yīng)釜中勻速滴加15％硫酸鋁溶液20g和10％氫氧化鈉溶液18g，0.5小時(shí)加完，保溫陳化30分鐘。冷卻到35℃以下，用5％硫酸溶液和5％氫氧化鈉溶液將漿料的PH值調(diào)節(jié)到6.5。
用去離子水對(duì)上述漿料進(jìn)行反復(fù)洗滌、過(guò)濾，直至10％的鈦白粉水分散液電阻值為15000Ω.cm。然后用去離子水將漿料打漿至350g/l，加熱到30℃，依次加入5g三羥甲基乙烷、0.4g三異丙氧基鋁、0.05g15#白油、0.8氨基丙基三甲氧基硅烷，攪拌3小時(shí)。在烘箱中烘干后用氣流粉碎機(jī)粉碎。所得鈦白粉具有良好的白度和耐光性，其10％DMF分散液經(jīng)砂磨40分鐘后，用9cm定性濾紙真空過(guò)濾50ml的時(shí)間為56秒。通過(guò)上述方法制備的鈦白粉應(yīng)用于干法腈綸體系的消光，具有良好的過(guò)濾性能和可紡性，斷頭率低，所得絲束強(qiáng)度高、白度高、可染性好。
實(shí)施例7
前面操作同實(shí)施例2。
在配備有攪拌器、回流冷凝器、高位加料槽和溫度顯示的10m3反應(yīng)釜中，加入上述分級(jí)漿料7m3，加熱到75℃。同時(shí)向反應(yīng)釜中勻速滴加10％鋁酸鈉溶液940kg和10％硫酸溶液540kg，12小時(shí)加完，保溫陳化10小時(shí)。冷卻到35℃以下，用5％硫酸溶液和5％氫氧化鈉溶液將漿料的PH值調(diào)節(jié)到8.0。
用去離子水對(duì)上述漿料進(jìn)行反復(fù)洗滌、過(guò)濾，直至10％的鈦白粉水分散液電阻值為2000Ω.cm。然后用去離子水將漿料打漿至380g/l，加熱到35℃，依次加入2kg季戊四醇、3kg乙烯基三乙氧基硅烷，攪拌3小時(shí)。用噴霧干燥器干燥后用錘式粉碎機(jī)粉碎。所得鈦白粉具有良好的白度和耐光性，其10％DMF分散液經(jīng)砂磨40分鐘后，用9cm定性濾紙真空過(guò)濾50ml的時(shí)間為80秒。
通過(guò)上述方法制備的鈦白粉應(yīng)用于干法腈綸體系的消光，具有良好的過(guò)濾性能和可紡性，斷頭率低，所得絲束強(qiáng)度高、白度高、可染性好。
權(quán)利要求
1.一種用作干法腈綸紡絲消光用的鈦白粉，其具有一鈦白粉核心和一包覆在所述鈦白粉核心上的鋁包膜以及一包覆在所述鋁包膜外的有機(jī)膜。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的用作干法腈綸紡絲消光用的鈦白粉的制備方法，該方法包括如下工藝流程為原料鈦白粉打漿研磨——稀釋分級(jí)——鋁包覆——水洗——有機(jī)包覆——干燥、粉碎。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，該方法的主要工藝步驟如下1)銳鈦型鈦白粉原料的純化將銳鈦型鈦白粉原料用去離子水打漿，然后進(jìn)行研磨，用去離子水稀釋至一定的濃度，進(jìn)行粒度分級(jí)，除去＞3μm的粗顆粒及機(jī)械雜質(zhì)；2)致密鋁包膜a)將上述經(jīng)純化的鈦白粉漿料加入到反應(yīng)釜，在一定溫度下加入一種鋁的無(wú)機(jī)酸鹽，和一種堿；加完后保溫陳化，陳化完后用酸或堿將漿料的PH值調(diào)節(jié)到6.0～8.0；或按下述方法進(jìn)行致密鋁包膜b)將上述經(jīng)純化的鈦白粉漿料加入到反應(yīng)釜，在一定溫度下加入一種偏鋁酸鹽和一種酸；加完后保溫陳化，陳化完后用酸或堿將漿料的PH值調(diào)節(jié)到6.0～8.0；3)水洗用去離子水對(duì)上述得到的鈦白粉漿料進(jìn)行水洗，直至10％的鈦白粉水分散液電阻值在2000～15000Ω.cm；4)有機(jī)包膜將上述經(jīng)水洗達(dá)到要求的鈦白粉漿料用去離子水調(diào)整到一定的濃度，在一定溫度下加入一種或數(shù)種混合的有機(jī)表面處理劑，加完后攪拌；5)干燥、粉碎有機(jī)表面處理后的鈦白粉漿料經(jīng)干燥、粉碎即可。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中將銳鈦型鈦白粉原料用去離子水打漿至200～800g/l，進(jìn)行研磨后用去離子水稀釋至100～500g/l，采用重力沉降法或離心分級(jí)機(jī)進(jìn)行粒度分級(jí)。
5.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放鋁的無(wú)機(jī)酸鹽和一種堿或者偏鋁酸鹽和一種酸的溫度為20～95℃。
6.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放鋁的無(wú)機(jī)酸鹽和一種堿或者偏鋁酸鹽和一種酸的溫度為50～85℃之間。
7.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放鋁的無(wú)機(jī)酸鹽和一種堿或者偏鋁酸鹽和一種酸的溫度為65～80℃。
8.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放鋁的無(wú)機(jī)酸鹽和一種堿或者偏鋁酸鹽和一種酸時(shí)，采用均勻滴加方式進(jìn)行投料，整個(gè)滴加時(shí)間控制在0.5～12小時(shí)。
9.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放鋁的無(wú)機(jī)酸鹽和一種堿或者偏鋁酸鹽和一種酸時(shí)，采用均勻滴加方式進(jìn)行投料，整個(gè)滴加時(shí)間控制在3～8小時(shí)。
10.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放鋁的無(wú)機(jī)酸鹽或偏鋁酸鹽的添加量為其產(chǎn)生的三氧化二鋁的量是鈦白粉重量的0.05wt～2.5wt％，堿量或酸量分別為和所加的鋁的無(wú)機(jī)酸鹽或偏鋁酸鹽等當(dāng)量。
11.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放鋁的無(wú)機(jī)酸鹽或偏鋁酸鹽的添加量為其產(chǎn)生的三氧化二鋁的量是鈦白粉重量的0.2wt～1.5wt％；堿量或酸量分別為和所加的鋁的無(wú)機(jī)酸鹽或偏鋁酸鹽等當(dāng)量。
12.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放鋁的無(wú)機(jī)酸鹽為硫酸鋁或硝酸鋁或氯化鋁的一種。
13.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放與鋁的無(wú)機(jī)酸鹽配合投放的堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀或氨水的一種。
14.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放偏鋁酸鹽為偏鋁酸鈉或偏鋁酸鉀或偏鋁酸鹽的一種。
15.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，向反應(yīng)釜投放與偏鋁酸鹽配合投放的酸為硫酸或鹽酸或硝酸的一種。
16.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，保溫陳化的時(shí)間為0.5～10小時(shí)。
17.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，保溫陳化的時(shí)間為1～3小時(shí)。
18.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在致密鋁包膜時(shí)，陳化后用一種酸或堿調(diào)節(jié)漿料的PH值時(shí)，酸選用硫酸或鹽酸的一種，堿選用氫氧化鈉或氫氧化鉀的一種。
20.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在有機(jī)包膜時(shí)，將經(jīng)水洗達(dá)到要求的鈦白粉漿料用去離子水調(diào)整到濃度100～800g/l。
21.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在有機(jī)包膜過(guò)程中，加入有機(jī)表面處理劑時(shí)，鈦白粉漿料的溫度控制在10～70℃。
22.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在有機(jī)包膜過(guò)程中，加入有機(jī)表面處理劑時(shí)，鈦白粉漿料的溫度控制在20～50℃。
23.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在有機(jī)包膜過(guò)程中，加入有機(jī)表面處理劑時(shí)，鈦白粉漿料的溫度控制在25～40℃。
24.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在有機(jī)包膜過(guò)程中，有機(jī)表面處理劑添加量為鈦白粉重量的0.02wt～1.5wt％。
25.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在有機(jī)包膜過(guò)程中，有機(jī)表面處理劑添加量為鈦白粉重量的0.1wt～1.2wt％。
26.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在有機(jī)包膜過(guò)程中，有機(jī)表面處理劑加完后攪拌的時(shí)間為0.2～5小時(shí)。
27.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中在有機(jī)包膜過(guò)程中，有機(jī)表面處理劑包括含羥基化合物，有機(jī)酸及其鹽、有機(jī)胺、有機(jī)酯、烷烴，硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑，表面活性劑，含羥基或羧基的高分子聚合物及其鹽。
28.如權(quán)利要求27所述的制備方法，其中含羥基化合物包括乙二醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇、甘油、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇、三梨糖醇、椰油醇、十八醇中的一種或一種以上。
29.如權(quán)利要求27所述的制備方法，其中有機(jī)酸及其鹽包括辛酸、月桂酸、檸檬酸、對(duì)羥基苯甲酸、十一烯酸、硬脂酸、油酸、棕櫚酸及它們的鹽中的一種或一種以上。
30.如權(quán)利要求27所述的制備方法，其中有機(jī)胺包括二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺中的一種或一種以上。
31.如權(quán)利要求27所述的制備方法，其中有機(jī)酯包括鄰苯二甲酸二正丁酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、癸二酸二正丁酯中的一種或一種以上。
32.如權(quán)利要求27所述的制備方法，其中烷烴包括7#白油、15#白油、石蠟油中的一種或一種以上。
33.如權(quán)利要求27所述的制備方法，其中硅烷偶聯(lián)劑包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、雙-[Y-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一種或一種以上。
34.如權(quán)利要求27所述的制備方法，其中鈦酸酯偶聯(lián)劑包括三(十二烷基苯磺?；?鈦酸異丙酯、醇胺二磷酰氧基羥乙酸鈦酸酯、三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯、三硬脂酯基鈦酸異丙酯中的一種或一種以上。
35.如權(quán)利要求27所述的制備方法，其中鋁酸酯偶聯(lián)劑包括三異丙氧基鋁、乙酰丙酮鋁、異丙氧基二硬脂酰鋁、二異丙氧基硬脂酰鋁中的一種或一種以上。
36.如權(quán)利要求27所述的制備方法，其中表面活性劑包括非離子表面活性劑如壬基酚聚氧乙烯(10)醚、壬基酚聚氧乙烯(15)醚、十二醇聚氧乙烯(10)醚、十二醇聚氧乙烯(20)醚、Tween20、Tween40、Span60、Span80；陰離子表面活性劑如十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基聚氧乙烯(3)硫酸酯鈉鹽中的一種或一種以上。
37.如權(quán)利要求27所述的制備方法，其中含羥基或羧基的高分子聚合物及其鹽包括聚乙二醇、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸及其鈉鹽、銨鹽或鉀鹽、聚丙烯酸及其鈉鹽、銨鹽或鉀鹽、聚順丁烯二酸酐及其鈉鹽或鉀鹽中的一種或一種以上。
38.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其中粉碎和干燥時(shí)，采用烘箱、帶式干燥機(jī)、噴霧干燥器或旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器等進(jìn)行干燥；采用錘式粉碎機(jī)或氣流粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種干法腈綸紡絲消光用鈦白粉及其制備方法，其采用銳鈦型鈦白為原料，經(jīng)過(guò)打漿、砂磨和分級(jí)純化等過(guò)程以除去銳鈦型鈦白原料中的粗粒子和雜質(zhì)離子，然后再進(jìn)行致密Al
文檔編號(hào)C09C3/12GK1858309SQ20061002318
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2006年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月10日
發(fā)明者管愛(ài)國(guó), 劉友志, 王庭楠, 戚聲偉, 何明康, 陳守治, 李光華 申請(qǐng)人:上海千泰高科技發(fā)展有限公司, 華東理工大學(xué)