一種低吸油量鈦白粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低吸油量鈦白粉的制備方法，以及由該方法制備得到的低吸油量欽白粉。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦白粉以結(jié)晶二氧化鈦為主要成分，結(jié)晶二氧化鈦遠(yuǎn)高于其它無機(jī)物的折射率使鈦白粉具有最強(qiáng)的遮蓋能力從而成為最佳的白色顏料。在自然界中鈦白粉(二氧化鈦)有三種結(jié)晶:板鈦型、銳鈦型(Anatase)簡(jiǎn)稱A型和金紅石型(Rutile)簡(jiǎn)稱R型。板鈦型是不穩(wěn)定的晶體型，無工業(yè)利用價(jià)值，銳鈦型和金紅石型都具有穩(wěn)定的晶格，是重要的白色顏料和瓷器釉料。
[0003]鈦白粉已形成具有相當(dāng)規(guī)模的化工制造產(chǎn)業(yè)，并作為重要的工業(yè)原料在涂料、塑料和油墨等眾多領(lǐng)域形成了廣泛應(yīng)用，特別是金紅石型鈦白粉，大部分被涂料工業(yè)所消耗。對(duì)于金紅石型鈦白粉，吸油量是其作為顏料的重要特性之一，吸油量的高低影響著金紅石型鈦白粉在展色劑中的填充狀態(tài)，從而決定鈦白粉在應(yīng)用基材中的分散性能。眾所周知，低吸油量的鈦白粉在涂料、油墨、塑料中均具有較好的流動(dòng)性和展色性，因此，在金紅石型鈦白粉的大部分應(yīng)用中，都要求其具有較低的吸油量。
[0004]然而，根據(jù)現(xiàn)有的相關(guān)文獻(xiàn)和專利報(bào)道，尚未出現(xiàn)關(guān)于低吸油量鈦白粉的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服采用現(xiàn)有的鈦白粉的制備方法制得的鈦白粉吸油量較高的缺陷，而提供一種低吸油量鈦白粉的制備方法以及由該方法制備得到的低吸油量鈦白粉。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種低吸油量鈦白粉的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0007](I)將金紅石型鈦白粉、水和第一分散劑混合，得到漿料；
[0008](2)將步驟(I)得到的所述漿料進(jìn)行砂磨，并任選地將經(jīng)過砂磨后得到的物料進(jìn)行稀釋和升溫；
[0009](3)將步驟⑵得到的漿料與第二分散劑混合，然后進(jìn)行第一熟化；
[0010](4)在第一熟化后得到的物料中同時(shí)并流加入偏鋁酸鈉溶液和酸溶液，然后進(jìn)行第二熟化；
[0011](5)將第二熟化后得到的物料的pH值調(diào)節(jié)至7-7.8，然后進(jìn)行第三熟化。
[0012]進(jìn)一步地，本發(fā)明提供一種由上述方法制備得到的低吸油量鈦白粉。
[0013]本發(fā)明提供的鈦白粉的分散性較好，吸油量較低，使其在涂料、油墨、塑料中均具有較好的流動(dòng)性和展色性，極具應(yīng)用前景。具體地，該鈦白粉的分散性可以達(dá)到
5.76-6.5HB，吸油量可降低到 16.5_18g/100g。
[0014]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0016]本發(fā)明提供一種低吸油量鈦白粉的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0017](I)將金紅石型鈦白粉、水和第一分散劑混合，得到漿料；
[0018](2)將步驟(I)得到的所述漿料進(jìn)行砂磨，并任選地將經(jīng)過砂磨后得到的物料進(jìn)行稀釋和升溫；
[0019](3)將步驟(2)得到的漿料與第二分散劑混合，然后進(jìn)行第一熟化；
[0020](4)在第一熟化后得到的物料中同時(shí)并流加入偏鋁酸鈉溶液和酸溶液，然后進(jìn)行第二熟化；
[0021](5)將第二熟化后得到的物料的pH值調(diào)節(jié)至7-7.8，然后進(jìn)行第三熟化。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，在步驟(I)中，所述第一分散劑的作用是縮短所述金紅石型鈦白粉在水中完成分散過程所需要的時(shí)間和能量，穩(wěn)定所分散的金紅石型鈦白粉，改性金紅石型鈦白粉粒子表面性質(zhì)，減少粒子之間的團(tuán)聚體。
[0023]在本發(fā)明中，對(duì)步驟(I)所述金紅石型鈦白粉、水和第一分散劑混合的操作方式并沒有特別的限定。優(yōu)選情況下，將金紅石型鈦白粉、水和第一分散劑混合的操作方式為:將金紅石型鈦白粉和水混合后打漿至濃度為400-800g/L，然后加入第一分散劑。更優(yōu)選情況下，將金紅石型鈦白粉、水和第一分散劑混合的操作方式為:將金紅石型鈦白粉和水混合后打漿至濃度為500-700g/L，然后加入第一分散劑。如此，可以使所述漿料具有較好的分散性。
[0024]本發(fā)明對(duì)所述第一分散劑的加入量并沒有特別的限定，但從所述分散劑的利用率以及能夠較好的提高所述金紅石型鈦白粉在水中分散性的角度出發(fā)，優(yōu)選情況下，相對(duì)于100重量份的所述金紅石型鈦白粉，所述第一分散劑的用量為0.1-0.5重量份。更優(yōu)選情況下，相對(duì)于100重量份的所述金紅石型鈦白粉，所述第一分散劑的用量為0.2-0.4重量份。
[0025]優(yōu)選情況下，在步驟(I)中，所述第一分散劑選自硅酸鈉、單異丙醇胺、聚羧酸鈉和丙烯酸鈉中的至少一種。
[0026]優(yōu)選情況下，步驟(I)所述混合通過攪拌的方式進(jìn)行。所述攪拌可以采用本領(lǐng)域常規(guī)使用的攪拌方式，例如可以是機(jī)械攪拌、磁力攪拌或超聲波攪拌。優(yōu)選地使用機(jī)械攪拌方式進(jìn)行，攪拌的速度可以為180-400r/min。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，對(duì)步驟(2)所述砂磨的條件并沒有特別的限定，優(yōu)選所述砂磨的條件使得經(jīng)過砂磨后得到的物料的粒徑小于I μ m的量達(dá)到95重量％以上。如此，可以減少粒子之間的團(tuán)聚現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高所述物料的分散性能，從而更易制備出低吸油量的鈦白粉。
[0028]優(yōu)選情況下，在步驟(2)中，將經(jīng)過砂磨后得到的物料稀釋至250_350g/L，然后升溫至40-70°C。更優(yōu)選情況下，將經(jīng)過砂磨后得到的物料稀釋至280-320g/L，然后升溫至50-60。。。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，在步驟(3)中，所述第二分散劑的作用是:由于經(jīng)步驟(2)砂磨后得到的物料粒子變細(xì)，容易團(tuán)聚在一起，在第一熟化之前加入所述第二分散劑，更有利于形成均勻、致密的氧化鋁包覆膜。本發(fā)明對(duì)步驟(3)所述第二分散劑的種類和用量并沒有特別的限定，例如所述第二分散劑可以與所述第一分散劑相同或不同，且選自硅酸鈉、單異丙醇胺、聚羧酸鈉和丙烯酸鈉中的至少一種。優(yōu)選情況下，相對(duì)于100重量份的所述金紅石型鈦白粉，所述第二分散劑的用量為0.05-0.3重量份。
[0030]本發(fā)明對(duì)步驟(3)所述第一熟化的條件并沒有特別地限定，優(yōu)選情況下，所述第一熟化在攪拌的條件下進(jìn)行20-50min。所述攪拌可以采用本發(fā)明上述攪拌方式進(jìn)行，在此不再贅述。
[0031]根據(jù)本發(fā)明，所述步驟(4)的目的是對(duì)所述第一熟化后得到的物料進(jìn)行氧化鋁包膜。在步驟(4)中，向經(jīng)第一熟化后得到的物料中采用同時(shí)并流加入偏鋁酸鈉溶液和酸溶液的操作方式，可以很好的控制體系的PH值。優(yōu)選情況下，所述同時(shí)并流加入偏鋁酸鈉溶液和酸溶液的條件使得加料過程中體系的pH值為8.5-10.5。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過上述操作方式將體系的PH值控制為8.5-10.5時(shí)，可以獲得更為均勻、致密的氧化鋁包覆膜，從而更易獲得低吸油量鈦白粉。
[0032]優(yōu)選情況下，在步驟(4)中，所述同時(shí)并流加入偏鋁酸鈉溶液和酸溶液的操作時(shí)間為250-500min，更優(yōu)選為300_480min。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過控制所述偏鋁酸鈉溶液和酸溶液的加料時(shí)間在上述范圍內(nèi)，能夠有效的控制氧化鋁在二氧化鈦表面的沉積速率和沉積形態(tài)，從而獲得更為均勻、致密的氧化鋁包覆膜，進(jìn)一步獲得低吸油量鈦白粉。
[0033]本發(fā)明對(duì)步驟(4)所述酸溶液的種類和濃度并沒有特別的限定，優(yōu)選情況下，所述酸溶液中的酸可以選自硫酸、鹽酸、硝酸和磷酸中的至少一種。更優(yōu)選情況下，所述酸溶液的濃度為5-30重量％。
[0034]在本發(fā)明中，為了更好的實(shí)施步驟(4)所述第二熟化過程，即為了獲得更為均勻、致密的氧化鋁包覆膜，從而進(jìn)一步獲得低吸油量鈦白粉，優(yōu)選情況下，在步驟(4)中，所述偏鋁酸鈉和所述第一熟化后得到的物料分別以Al2O3和T12計(jì)的用量重量比為1-5:100。
[0035]本發(fā)明對(duì)步驟(4)所述第二熟化的條件同樣沒有特別地限定，優(yōu)選情況下，所述第二熟化在攪拌的條件下進(jìn)行100-150min。所述攪拌可以采用本發(fā)明上述攪拌方式進(jìn)行，在此不再贅述。
[0036]根據(jù)本發(fā)明，在步驟(5)中，將步驟⑷所述第二熟化后得到的物料的pH值調(diào)節(jié)至7-7.8。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將所述第三熟化的pH值控制為7-7.8時(shí)，可以進(jìn)一步獲得較為均勻、致密的氧化鋁包覆膜，從而更易獲得低吸油量鈦白粉。步驟(5)對(duì)所述調(diào)節(jié)pH值所用的酸溶液同樣沒有特別的限定，例如可以與步驟(4)所述的酸溶液相同或不同，且選自硫酸、鹽酸、硝酸和磷酸中的至少一種。優(yōu)選情況下，所用酸溶液的濃度為5-30重量％。
[0037]本發(fā)明對(duì)步驟(5)所述第三熟化的條件同樣沒有特別地限定，優(yōu)選情況下，所述第三熟化在攪拌的條件下進(jìn)行20-50min。所述攪拌可以采用本發(fā)明上述攪拌方式進(jìn)行，在此不再贅述。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，采用本發(fā)明的上述技術(shù)方案制備得到的鈦白粉具有較好的分散性和較低的吸油量。但本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對(duì)上述技術(shù)方案制備得到的鈦白粉使用有機(jī)處理劑進(jìn)一步進(jìn)行有機(jī)處理，能夠進(jìn)一步降低鈦白粉的吸油量。如此，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，該方法還包括將第三熟化后得到的物料依次進(jìn)行過濾、洗滌和干燥，得到固態(tài)物，然后在有機(jī)處理劑的存在下將所述固態(tài)物進(jìn)行粉碎。
[0039]其中，所述過濾的方式?jīng)]有特別地限定，以盡可能充分地實(shí)現(xiàn)固相與液相的分離為準(zhǔn)，在此不作贅述。所述洗滌的過程可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的操作方式，例如可以將經(jīng)過濾所得固體產(chǎn)物用水洗滌3-4次。所述干燥的溫度可以為95-120?，所述烘干所用的設(shè)備可以為本領(lǐng)域常規(guī)的設(shè)備。
[0040]其中，所述粉碎的方式并沒有特別的限定，優(yōu)選采用氣流粉碎的方式。
[0041]在本發(fā)明中，優(yōu)選情況下，相對(duì)于100重量份的所述固態(tài)物，所述有機(jī)處理劑的用量為0.2-1.5重量份，優(yōu)選為0.25-1重量份。進(jìn)一步優(yōu)選情況下，所述有機(jī)處理劑選自硅氧燒乳液、娃油、多兀醇和娃燒偶聯(lián)劑中的至少一種。
[0042]進(jìn)一步地，本發(fā)明提供一種由上述方法制備得到的低吸油量鈦白粉。具體地，所述鈦白粉的分散性可以為5.76-6.5HB，吸油量可以為16.5_18g/100g。
[0043]以下將通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。以下實(shí)施例和對(duì)比例中，砂磨后得到的物料的粒徑采用掃描電子顯微鏡測(cè)得。鈦白粉的分散性的檢測(cè)方法按照GB/T21868-2008規(guī)定的顏料和體質(zhì)顏料評(píng)定分散性用的分散方法進(jìn)行檢測(cè)。鈦白粉的吸油量的檢測(cè)方法按照GB/T 5211.15-1988規(guī)定的顏料吸油量的測(cè)定方法進(jìn)行檢測(cè)。
[0044]實(shí)施例1
[0045]取100g金紅石型鈦白粉，加入一定量的水打漿至濃度為500g/L，然后加入2g聚羧酸鈉作分散劑，得到漿料；將上述分散好的漿料進(jìn)行砂磨，砂磨至漿料中粒徑小于Iym的顆粒比例達(dá)到95%以上。