本發(fā)明涉及鈦白粉領(lǐng)域，尤其涉及一種超耐候、高光澤鈦白粉及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鈦白粉學(xué)名為二氧化鈦(tio2)，是一種白色無(wú)機(jī)顏料，具有無(wú)毒、極佳的不透明性、白度和光亮度等特點(diǎn)，被認(rèn)為是目前世界上性能最好、最重要的一種白色顏料，鈦白粉占全部白色顏料使用量的80％以上，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠和化妝品等行業(yè)。由于二氧化鈦粉體存在的一些固有缺陷(如光化學(xué)活性)，需要對(duì)二氧化鈦粒子外面包膜不會(huì)發(fā)光催化作用的物質(zhì)如sio2和al2o3等的水合氧化物，使二氧化鈦粒子不直接與載體中的有機(jī)介質(zhì)接觸，并與羥基極性基團(tuán)提供重新結(jié)合的位置，防止破壞性反應(yīng)的發(fā)生。

2、公開(kāi)號(hào)為cn112143261a的中國(guó)專利公開(kāi)了一種高耐候銳鈦型鈦白粉制備方法，該方法通過(guò)在二洗后濾餅制漿后的偏鈦酸進(jìn)行無(wú)機(jī)包膜，經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)包膜后的漿料進(jìn)行洗滌、煅燒得到鈦白粉粗品，鈦白粉粗品經(jīng)過(guò)輥壓磨研磨，研磨后的鈦白粉經(jīng)過(guò)氣流粉碎工序進(jìn)行有機(jī)包膜，得到高耐候銳鈦型鈦白粉。該方案的高耐候銳鈦型鈦白粉制備方法，在粗品制備完成之前進(jìn)行無(wú)機(jī)包膜，省掉鈦白粉成品部分工序，優(yōu)點(diǎn)是：在二洗后的濾餅經(jīng)過(guò)制漿，用磷酸進(jìn)行分散，之后進(jìn)行硅包膜，在這個(gè)工序加入硅酸鈉進(jìn)行包膜經(jīng)過(guò)煅燒后，二氧化硅在高溫煅燒過(guò)程能進(jìn)入光活性點(diǎn)，極大提高鈦白粉的耐候性。稀磷酸首先起分散作用，在煅燒時(shí)又可以起到金紅石抑制劑的作用，減少鈦白粉向金紅石型的轉(zhuǎn)化；氫氧化鉀調(diào)節(jié)ph，確定硅酸鈉加入前的ph處于中性。

3、公開(kāi)號(hào)為cn106118140b的中國(guó)專利公開(kāi)了一種高白度高耐溫色母級(jí)鈦白粉的制備方法，該金紅石型色母專用鈦白粉基于一種硫酸法生產(chǎn)工藝，經(jīng)過(guò)充分漂白、水洗和鹽處理后，進(jìn)行煅燒制備得到未經(jīng)過(guò)表面處理的金紅石基料，具備良好的白度和粒子細(xì)度；再經(jīng)過(guò)濕磨砂磨的充分粉碎后，進(jìn)行無(wú)機(jī)包膜和閃蒸干燥，在氣流粉碎時(shí)通過(guò)有機(jī)包膜處理，從而制備出低吸潮、細(xì)粒徑、高白度、高耐溫的色母級(jí)專用鈦白粉。鹽處理步驟用鋅鹽、鉀鹽和磷鹽進(jìn)行組合鹽處理，磷鹽其加入量以p2o5質(zhì)量計(jì)，為tio2質(zhì)量的0.4％；鋅鹽其加入量以zno質(zhì)量計(jì)，為tio2質(zhì)量的0.05-0.2％；鉀鹽其加入量以k2o質(zhì)量計(jì)，為tio2質(zhì)量的0.25-0.45％。鉀鹽可使煅燒后顆粒疏松，調(diào)整金紅石晶型，鋅鹽可以起到抑制粒子晶型快速轉(zhuǎn)化，有利于粒子在晶型轉(zhuǎn)化過(guò)程中慢速均勻長(zhǎng)大，達(dá)到改善粒徑分布和圓滑粒子形貌的作用。

4、但是對(duì)于某些需要較高耐候性鈦白粉場(chǎng)合，以上兩個(gè)現(xiàn)有技術(shù)中的產(chǎn)品往往不能滿足要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超耐候、高光澤鈦白粉及其制備方法，以滿足對(duì)超耐候性高光澤鈦白粉的需求。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、一種超耐候、高光澤鈦白粉的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、取偏鈦酸加入去離子水打漿，制得偏鈦酸漿料，加入鹽處理劑反應(yīng)，所述鹽處理劑包括鉀鹽、磷鹽、鋅鹽和鋁鹽，磷鹽的加入量以p2o5質(zhì)量計(jì)，為tio2質(zhì)量的0.01～0.15％；鋅鹽的加入量為tio2質(zhì)量的5-10％；鉀鹽的加入量為tio2質(zhì)量的0.25-0.45％，鋁鹽的加入量以al2o3質(zhì)量計(jì)，為tio2質(zhì)量的0.05-0.2％；

5、s2、將s1制得的漿料進(jìn)行抽濾、烘干、煅燒制備金紅石鈦白粉初品；

6、s3、對(duì)s2中制得的金紅石鈦白粉初品粉碎、制漿、砂磨；

7、s4、使s3制得漿液中二氧化鈦顆粒表面均勻包覆水合sio2；

8、s5、使s4制得的漿液顆粒表面均勻包覆致密鋁的包膜、水洗烘干；

9、s6、將s5中烘干的物料煅燒、冷卻、粉碎。

10、s1是在偏鈦酸鹽處理劑加入超量的鋅鹽來(lái)填補(bǔ)tio2的晶格缺陷，防止空隙的擴(kuò)散，促進(jìn)粒子的再結(jié)合，達(dá)到抑制光催化反應(yīng)的作用。鈦液水解制備偏鈦酸，由于偏鈦酸中粒子膠聯(lián)作用強(qiáng)，水分、硫酸根含量高，導(dǎo)致其孔道多而長(zhǎng)，且不均勻。偏鈦酸經(jīng)過(guò)煅燒，晶粒生長(zhǎng)、晶格緊湊帶來(lái)孔道的塌陷，支撐孔道的水、硫酸根等脫出后也造成孔道塌陷，也就是晶格缺陷。加入大量的鹽處理劑鋅和鋁鹽可以填補(bǔ)晶格缺陷，穩(wěn)定晶格。傳統(tǒng)的金紅石型鈦白生產(chǎn)，在偏鈦酸鹽處理時(shí)，使用磷酸或磷酸鹽、鉀鹽、鋅鹽作為鹽處理劑，通常zno加量一般為0.1～0.3％，koh加量0.25～0.5％，h3po4加量0.01～0.15％，這樣的組合基本能夠滿足通用級(jí)產(chǎn)品顏料指標(biāo)和應(yīng)用性能要求。但某些需要較高耐候性鈦白粉場(chǎng)合，這樣的產(chǎn)品往往不能滿足要求。近些年來(lái)，很多企業(yè)為提高耐候性推出了鋁鹽處理的產(chǎn)品，但鋁鹽是一種負(fù)催化劑，鋁鹽處理產(chǎn)品往往需要更高的煅燒溫度，其生產(chǎn)過(guò)程能耗相對(duì)高，此外鋁鹽處理產(chǎn)品的顏色指標(biāo)和產(chǎn)品松軟度沒(méi)有鋅鹽處理的好。本發(fā)明采用高加量鋅鹽和少量鋁鹽相結(jié)合的方法，就可以改善其缺陷，并且克服上述不足之處。制得強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明制得的鈦白粉對(duì)酸具有更好的耐候性。

11、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還可以對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的優(yōu)化，以下為優(yōu)化后形成的技術(shù)方案：

12、s3中將金紅石鈦白粉初品制成濃度為700～800g/l的漿液，加入以p2o5質(zhì)量計(jì)，為tio2質(zhì)量0.2～0.4％的六偏磷酸鈉，或者加入以sio2計(jì)、tio2質(zhì)量0.2～0.4％的硅酸鈉，砂磨。

13、在其中一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，s4包括以下步驟：將s3得到的砂磨漿料配制為濃度200～400g/l漿料，升溫到75～95℃，加入以sio2計(jì)、tio2質(zhì)量2～3％的硅酸鈉，控制漿料ph為9.5～10.5攪拌，加入酸化劑乙酸，直至漿料ph到3.0～4.0，熟化；優(yōu)選地，所述酸化劑為乙酸或稀硫酸；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述酸化劑為乙酸。

14、未經(jīng)處理的鈦白粉煅燒得到的粒子很小，具有較高的比表面能極不穩(wěn)定，在高溫下很快地團(tuán)聚，形成亞穩(wěn)態(tài)的較大的粉子。tio2顆粒越小，粒子間作用越強(qiáng)，更容易團(tuán)聚。單純tio2表面存在晶格缺陷，有許多光活化點(diǎn)，在紫外線作用下，會(huì)引起化學(xué)反應(yīng)，造成顏料變色，顆粒越小，活化點(diǎn)越多，耐光性耐候性就越差。為提高耐候性和化學(xué)穩(wěn)定性，所以要對(duì)其表面進(jìn)行處理，包一層膜，堵塞活化點(diǎn)。

15、硅包膜分致密膜和多孔膜，致密膜的耐候性特別好，常用于高光澤、高耐候性和磁漆和塑料等涂料，硅包膜常用的包膜劑有硅酸鈉、硅的鹵素化合物、乙酸硅或一些有機(jī)硅化合物如si(och3)4、si(nh2)4、si(nh4)4、si(oc2h5)4等，經(jīng)過(guò)水解形成si(oh)4、sio(oh)2、sio2.xh2o最后形成氫氧化硅的聚合物。

16、通過(guò)s4的步驟使水合sio2全過(guò)程均勻包覆在二氧化鈦顆粒表面。

17、s4致密硅包膜，硅酸聚合一開(kāi)始形成的是硅酸溶膠，溶膠的表面能極大，并且在溶液中不斷運(yùn)動(dòng)，亞溶膠相互碰撞或和鈦白粉顆粒碰撞會(huì)發(fā)生凝聚并生長(zhǎng)，溶膠相互之間碰撞形成自身成核，溶膠與二氧化鈦顆粒碰撞導(dǎo)致二氧化鈦顆粒表面成膜，在不同條件下形成以下三種情況。(1)漿料某點(diǎn)的酸的濃度不高，形成的硅酸溶膠以較低的濃度在溶液中均勻分布，這時(shí)二氧化鈦顆粒表面積相對(duì)較大，硅酸溶膠與其碰撞的機(jī)率遠(yuǎn)大于硅酸溶膠之間相互碰撞的機(jī)率，有利于二氧化鈦顆粒表面得到均勻致密的包覆層。(2)當(dāng)酸度很高時(shí)，硅酸形成的聚合硅酸溶膠濃度大，此時(shí)溶膠與二氧化鈦顆粒以及溶膠相互之間的碰撞機(jī)率均較大，使均相成核與異相成核同時(shí)進(jìn)行，溶膠濃度越大，均相成核機(jī)率越大，包膜的產(chǎn)品中均相成核產(chǎn)物的比例越大。(3)漿料中某區(qū)域出現(xiàn)酸度過(guò)高時(shí)，在漿料局部產(chǎn)生大量的溶膠，均相成核與非均相成核集中這一局部區(qū)域進(jìn)行，得到的包膜質(zhì)量差。用乙酸或稀硫酸作為酸化劑，緩慢釋放h離子。避免了均相成核的現(xiàn)象發(fā)生，使硅全過(guò)程以緩慢的速度包膜在二氧化鈦顆粒表面。熟化1-2小時(shí)。

18、在其中一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，s5包括以下步驟：將s4制得漿料冷卻到55-65℃，ph值調(diào)至4.5-5.5，加入以al2o3計(jì)、tio2質(zhì)量2-5％的硫酸鋁或偏鋁酸鈉進(jìn)行致密鋁的包膜，熟化1.5-2小時(shí)。

19、s5在ph為4.5-5.5的時(shí)候，鈦白粉表面鋁包覆層較為光滑、緊密，這是納米無(wú)定形水合氧化鋁晶核團(tuán)聚生長(zhǎng)形成包覆致密層。

20、在其中一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述的超耐候、高光澤鈦白粉的制備方法還包括s7、將s6所得到的鈦白粉加水制備鈦白粉漿料，質(zhì)量濃度為200～400g/l，加入以al2o3計(jì)、tio2質(zhì)量0.1～1％的硫酸鋁或偏鋁酸鈉,控制ph值為8-9，制得勃姆石型鋁的包膜；

21、s8:將s7中制得的包膜料水洗、烘干、萬(wàn)能粉、汽粉。

22、s7在ph值為8-9時(shí)沉淀生成的勃姆石型水合氧化鋁疏松，呈絮狀。這種形態(tài)的氧化鋁包覆在tio?2顆粒表面上時(shí)，有利于提高鈦白粉顆粒的分散性。

23、由于對(duì)鈦白粉煅燒后，鈦白粉耐候性提高，但是鈦白粉的白度和光澤受影響，需要對(duì)鈦白粉再采取包膜的方法，進(jìn)一步提高其白度和光學(xué)性能耐候性和光澤。同時(shí)經(jīng)過(guò)少量的鋁包膜后，鈦白粉顆粒表面受低結(jié)合水膜層包裹，使得鈦白粉顆粒間相互作用力變?nèi)?，需要少量的能量就可以達(dá)到優(yōu)異的粒徑和粒徑分布，同時(shí)具有較好的配方適用性。

24、在其中一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，s2中烘干的溫度為150～200℃，煅燒的溫度是820～870℃。

25、在其中一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，s4中乙酸的加入時(shí)間為1.5～3小時(shí)。

26、在其中一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，s4中熟化的時(shí)間為1～2小時(shí)。該熟化時(shí)間可使水合sio2

27、全過(guò)程均勻包覆在二氧化鈦顆粒表面。

28、在其中一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，s6中煅燒的溫度為600-800℃，煅燒時(shí)間為10-30分鐘。

29、優(yōu)選地，s6煅燒溫度為700-800℃，對(duì)包膜后的鈦白粉在此范圍溫度下煅燒20-30分鐘，使包膜的水合sio2、水合al2o3脫水形成更致密的膜層，進(jìn)一步降低表面羥基含量，減少鈦白粉表面空隙，提高鈦白粉耐候性。

30、本發(fā)明還公開(kāi)了根據(jù)所述的制備方法制得的鈦白粉。

31、優(yōu)選地，s1中偏鈦酸漿料的濃度為250～350g/l。

32、優(yōu)選地，s1中偏鈦酸漿料為取水洗合格的偏鈦酸加入去離子水打漿制得。

33、優(yōu)選地，s3中砂磨的轉(zhuǎn)速為8000～10000轉(zhuǎn)/分,砂磨1～2小時(shí)。

34、優(yōu)選地，s4中攪拌的時(shí)間為30～60分鐘。

35、本發(fā)明突出的重點(diǎn)是：包膜后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)二次煅燒后使包膜的水合sio2、水合al2o3脫水形成更致密膜層，進(jìn)一步降低tio2表面羥基含量，賦予鈦白粉超級(jí)耐候性。從酸溶率可以看出，見(jiàn)附表1-2。鈦白粉的酸溶率越低，其耐候性越好。

36、對(duì)比文件cn106118140?b偏鈦酸經(jīng)鹽處理后煅燒溫度為950-980℃，制備金紅石轉(zhuǎn)化率為94-98％的鈦白粉初品，本發(fā)明偏鈦酸經(jīng)鹽處理后煅燒溫度為820-870℃，制備金紅石轉(zhuǎn)化率為99.5％以上的鈦白粉初品。本發(fā)明煅燒溫度低，耗能低。

37、針對(duì)專利cn?105118140b發(fā)明產(chǎn)品為金紅石轉(zhuǎn)化率僅為94-98％，該產(chǎn)品銳鈦型鈦白粉含量較高，屬于混晶型鈦白粉，混晶型鈦白粉的耐候性本身就較差。本發(fā)明為鈦白粉金紅石型含量為99.5％以上，且經(jīng)過(guò)二次煅燒具有超耐候性。

38、針對(duì)專利cn112143261a發(fā)明為銳鈦型鈦白粉，本發(fā)明為金紅型鈦白粉，而金紅石型鈦白粉與銳鈦型鈦白粉相比，由于其單位晶格較小且緊密，具有較高的穩(wěn)定性，銳鈦型鈦白粉在高溫下會(huì)轉(zhuǎn)化為金紅石型鈦白粉。故銳鈦型鈦白粉的耐候性較金紅石型鈦白粉差。

39、本發(fā)明有益效果是：

40、(1)在偏鈦酸鹽處理時(shí)，加入超量的鋅鹽來(lái)填補(bǔ)tio2的晶格缺陷，防止空隙的擴(kuò)散，促進(jìn)粒子的再結(jié)合，達(dá)到抑制光催化反應(yīng)的作用。本發(fā)明采用高加量鋅鹽和少量鋁鹽相結(jié)合的方法，就可以改善顏色指標(biāo)和產(chǎn)品松軟度。

41、(2)硅包膜用乙酸作為酸化劑，可以緩慢釋放h+離子，使硅(sio2)全過(guò)程以緩慢的速度均勻包膜在二氧化鈦顆粒表面。

42、(3)包膜后通過(guò)煅燒使包膜的水合sio2、水合al2o3脫水形成更致密膜層，進(jìn)一步降低表面羥基含量，減少鈦白粉表面空隙，采用本發(fā)明方法制備的鈦白粉，可達(dá)到高的膜層包覆率，保證產(chǎn)品光澤的前提下，賦予鈦白粉超級(jí)耐候性。

43、(4)包膜后鈦白粉煅燒后再進(jìn)行第二次包膜是為了保證鈦白粉的白度和光澤度。