CN105062150A - 提高钛白粉耐候性的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高钛白粉耐候性的处理方法。本发明在钛白粉进行无机表面处理的过程中，利用硅酸钠为原料，采用两步法，在二氧化钛包膜过程中同时实现分散剂和包覆二氧化硅的功能。本发明制备得到的金红石型钛白粉具有更高的耐候性，并且本发明方法可直接在现有的硫酸法钛白生产线上实施应用，对其它工序影响较小，实用性强，可在行业内推广。

Description

提高钛白粉耐候性的处理方法

技术领域

本发明涉及一种钛白粉颜料制备的技术方案，尤其涉及一种提高钛白粉耐候性的处理方法。

背景技术

钛白粉，主要成分为二氧化钛的白色颜料。其广泛用于涂料、塑料、造纸、油墨和化纤等领域。由于二氧化钛特别是金红石型二氧化钛具有光催化活性，未经表面处理的二氧化钛，在使用过程中会催化降解与之接触的有机成分，是涂料产生失光及粉化脱落等现象，严重降低产品的各种性能和使用寿命。因此，必须对二氧化钛进行表面包膜改善其耐候性、化学稳定性，进行有机处理提高其在不同介质中的分散和流变性能。

很多现有资料显示，二氧化硅因其具有出色的稳定性和很高的带隙能，是二氧化钛包膜的优良选择。有的是在二氧化钛表面包覆二氧化硅，也有部分以少量硅酸钠为分散剂在包膜第一步加入，以在二氧化钛表面沉积少量的二氧化硅。因此，如何更加有效利用二氧化硅增强钛白粉的耐候性值得研究。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是解决上述现有技术的问题，提供了一种提高钛白粉耐候性的处理方法。该方法通过两步法加入硅酸钠，制备出更高耐候性的金红石型钛白粉，并且该方法可直接在现有的硫酸法钛白生产线上实施应用，实用性强，可在行业内推广。

[技术方案]

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

本发明在钛白粉进行无机表面处理的过程中，利用硅酸钠为原料，采用两步法，在二氧化钛包膜过程中同时实现分散剂和包覆二氧化硅的功能。

一种提高钛白粉耐候性的处理方法，它包括以下步骤：

(1)将钛白粉中加入脱盐水制成浓度为220～380g/L、温度为50～90℃的钛白粉浆料，然后向钛白粉浆料中加入硅酸钠，熟化30～35min；

(2)向步骤(1)得到的溶液中加入无机包膜剂进行包膜35～55min；

(3)第二次加入硅酸钠，熟化40～75min；本次硅酸钠的加入量为钛白粉质量的0.1％～1.0％；所述硅酸钠的加入量以SiO₂的质量计，所述钛白粉的质量以TiO₂的质量计；

(4)加入偏铝酸钠和/或硫酸铝，控制浆料的pH值在9.0～10.5范围内，然后调节浆料pH值为7.0～7.8，熟化120～130min；

(5)过滤、洗涤、干燥、粉碎，得到高耐候性的钛白粉。

本发明更进一步的技术方案，所述钛白粉为金红石型钛白粉。

本发明更进一步的技术方案，在步骤(1)中，所述硅酸钠的加入量为钛白粉质量的0.1％～0.5％；所述硅酸钠的加入量以SiO₂的质量计，所述钛白粉的质量以TiO₂的质量计。

本发明的一个优选实施方式，在步骤(1)中，所述钛白粉中加入脱盐水制成浓度为260～300g/L、温度为60～70℃的钛白粉浆料。

本发明更进一步的技术方案，在步骤(2)中，所述无机包膜剂为含Zr、Al、P、Be、Zn、Mg、Mn、Cr或Ti离子的无机溶剂中的一种或多种。

本发明的另一个优选实施方式，在步骤(2)中，所述无机包膜剂为含Zr、Al或P离子的无机溶剂。

本发明更进一步的技术方案，在步骤(4)中，所述调节pH值为7.0～7.8的方法是用质量浓度为10～20％的稀酸进行调节。

本发明更进一步的技术方案，在步骤(4)中，所述偏铝酸钠和/或硫酸铝的加入量为钛白粉质量的1～4.5％；所述偏铝酸钠和/或硫酸铝的加入量是以Al₂O₃的质量计。

下面将详细地说明本发明。

一种提高钛白粉耐候性的处理方法，它包括以下步骤：

(1)将钛白粉中加入脱盐水制成浓度为220～380g/L、温度为50～90℃的钛白粉浆料，然后向钛白粉浆料中加入硅酸钠，熟化30～35min；

在步骤(1)中加入硅酸钠作为分散剂，改善钛白粉浆料的分散状况。一方面由于体积效应，使得钛白粉均匀的分散在浆料体系中；另一方面，由于存在着空间效应，使得固体颗粒之间因静电斥力而远离，使得固体颗粒不易发生团聚现象，使体系均匀，悬浮性能增强，从而有利于有序操作。

在该步骤中加入脱盐水制成浆料是因为脱盐水是将所含易于除去的强电解质除去或减少到一定程度的水，因此，在加入分散剂后，钛白粉能够更均匀的分散，而不受到强电解质的影响。

本步骤优选的熟化时间为30min，因为30min的熟化时间可以获得分散均匀的钛白粉浆料，并且不过多浪费时间。

(2)向步骤(1)得到的溶液中加入无机包膜剂进行包膜35～55min；

在步骤(2)中，所述的包膜时间优选40min。本步骤进行的无机包膜过程是根据需要加入适量的无机包膜剂，以获得均匀致密的无机包膜层。

(3)第二次加入硅酸钠，熟化40～75min；本次硅酸钠的加入量为钛白粉质量的0.1％～1.0％；所述硅酸钠的加入量以SiO₂的质量计，所述钛白粉的质量以TiO₂的质量计；

第二次加入硅酸钠是为了是硅酸钠中的Si以二氧化硅的形式沉淀在钛白粉上面。因此需要加入比步骤(1)中加入量多的硅酸钠。第二次加入硅酸钠的熟化时间优选60min。该加入量和熟化时间下，二氧化硅的包膜量最恰当，获得地钛白粉耐候性最好。

(4)加入偏铝酸钠和/或硫酸铝，控制浆料的pH值在9.0～10.5范围内，然后调节浆料pH值为7.0～7.8，熟化120～130min；

本步骤的偏铝酸钠和/或硫酸铝是用于进一步包膜的包膜剂，该包膜剂的作用是进一步提高产品的耐温性。选择合适的pH值得到的包膜效果最好，更有利于形成致密连续的包膜层。

(5)过滤、洗涤、干燥、粉碎，得到高耐候性的钛白粉。

本发明更进一步的技术方案，所述钛白粉为金红石型钛白粉。

本发明更进一步的技术方案，在步骤(1)中，所述硅酸钠的加入量为钛白粉质量的0.1％～0.5％；所述硅酸钠的加入量以SiO₂的质量计，所述钛白粉的质量以TiO₂的质量计。

因为在步骤(1)中加入硅酸钠是为了作为分散剂使用，因此不需要过多加入硅酸钠。在上述加入量的条件下得到的浆料分散均匀、分散时间快。

本发明的一个优选实施方式，在步骤(1)中，所述钛白粉中加入脱盐水制成浓度为260～300g/L、温度为60～70℃的钛白粉浆料。

本发明更进一步的技术方案，在步骤(2)中，所述无机包膜剂为含Zr、Al、P、Be、Zn、Mg、Mn、Cr或Ti离子的无机溶剂中的一种或多种。

本发明的另一个优选实施方式，在步骤(2)中，所述无机包膜剂为含Zr、Al或P离子的无机溶剂。

本发明采用的无机包埋剂是以氧化物的形式沉积在二氧化钛的表面，从而提高产品的遮盖力、水分散力，并显著提升了浆料的洗涤性能。

本发明更进一步的技术方案，在步骤(4)中，所述调节pH值为7.0～7.8的方法是用质量浓度为10～20％的稀酸进行调节。

本发明更进一步的技术方案，在步骤(4)中，所述偏铝酸钠和/或硫酸铝的加入量为钛白粉质量的1～4.5％；所述偏铝酸钠和/或硫酸铝的加入量是以Al₂O₃的质量计。

[有益效果]

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本发明制备得到的金红石型钛白粉具有更高的耐候性；并且本发明的处理方法可降低包膜过程中的整体粘度，减少洗涤时间，提升包膜效果；

本发明方法能解决部分无机包膜工艺中出现的包浆问题，并且该方法可直接在现有的硫酸法钛白生产线上实施应用，对其它工序影响较小，实用性强，可在行业内推广。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

下述硅酸钠的加入量以SiO₂的质量计，下述钛白粉的质量以TiO₂的质量计，下述偏铝酸钠和/或硫酸铝的加入量是以Al₂O₃的质量计，下述磷酸的质量以P₂O₅的质量计。

空白对照试验：将本申请第一次加入硅酸钠作为分散剂的步骤换成加入六偏磷酸钠作为分散剂；将第二次加入硅酸钠进行包膜作用的步骤取消，其余步骤与本申请一致。

实施例1：

(1)取1000g未后处理的金红石型钛白粉，用脱盐水打浆，打浆后的钛白粉浆料浓度为280g/L，将钛白粉浆料加热至60℃；将硅酸钠溶液加入上述加热后的浆料中，搅拌均匀，熟化30min，其中，分散剂硅酸钠的加入量为金红石型钛白粉质量的0.5％；

(2)加入硫酸锆溶液，加入硫酸锆溶液的质量与浆料中二氧化钛的质量比为ZrO₂：TiO₂＝0.4：100，熟化40min；

(3)加入硅酸钠溶液，加入硅酸钠的质量为浆料中二氧化钛质量的0.6％，熟化30min；

(4)加入偏铝酸钠溶液，为钛白粉质量的1.0％，控制浆料的终点pH值在9.0～10.5范围内，熟化60min；使用以质量百分比计浓度为10％的盐酸调节体系pH值为7.0～7.8，熟化120min。

(5)将上述溶液过滤、洗涤、干燥、粉碎，得到钛白粉产品。

本实施例的浆料洗涤时间较空白样缩短30％，检测钛白粉遮盖力高于未采用两步加硅酸钠的样品，其耐晒性提高10％。

实施例2

(1)取1000g未后处理的金红石型钛白粉，用脱盐水打浆，打浆后的钛白粉浆料浓度为300g/L，将钛白粉浆料加热至65℃；将硅酸钠溶液加入上述加热后的浆料中，搅拌均匀，熟化30min，其中，分散剂硅酸钠的加入量为金红石型钛白粉质量的0.2％；

(2)加入磷酸溶液，加入磷酸的质量与浆料中二氧化钛的质量比为P₂O₅：TiO₂＝1.2：100，熟化50min；

(3)加入硅酸钠溶液，加入硅酸钠的质量为浆料中二氧化钛质量的0.6％，熟化30min；

(4)加入偏铝酸钠和硫酸铝溶液，为钛白粉质量的3％，控制浆料的终点pH值在9.0～10.5范围内，熟化60min；使用以质量百分比计浓度为10％的盐酸调节体系pH值为7.0～7.8，熟化120min。

(5)将上述溶液过滤、洗涤、干燥、粉碎，得到钛白粉产品。

本实施例的浆料洗涤时间较空白样缩短23％，检测钛白粉遮盖力高于未采用两步加硅酸钠的样品，其耐晒性提高7％。

实施例3

(1)取1000g未后处理的金红石型钛白粉，用脱盐水打浆，打浆后的钛白粉浆料浓度为300g/L，将钛白粉浆料加热至64℃；将硅酸钠溶液加入上述加热后的浆料中，搅拌均匀，熟化30min，其中，分散剂硅酸钠的加入量为金红石型钛白粉质量的0.4％；

(2)加入硫酸铝溶液，加入硫酸铝的质量与浆料中二氧化钛的质量比为Al₂O₃：TiO₂＝1：100，熟化40min；

(3)加入硅酸钠溶液，加入硅酸钠的质量为浆料中二氧化钛质量的1％，熟化30min；

(4)加入偏铝酸钠和硫酸铝溶液，为钛白粉质量的4.5％，控制浆料的终点pH值在9.0～10.5范围内，熟化60min；使用以质量百分比计浓度为15％的盐酸调节体系pH值为7.0～7.8，熟化120min。

(5)将上述溶液过滤、洗涤、干燥、粉碎，得到钛白粉产品。

本实施例的浆料洗涤时间较空白样缩短15％，检测钛白粉遮盖力高于未采用两步加硅酸钠的样品，其耐晒性提高6％。

综上所述，本发明的法通过在包膜前及中途加入硅酸钠，使硅酸钠同时发挥分散剂和二氧化硅沉积的作用，从而提高产品的耐候性，并能够显著提升浆料的洗涤性能。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (8)

1.一种提高钛白粉耐候性的处理方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)将钛白粉中加入脱盐水制成浓度为220～380g/L、温度为50～90℃的钛白粉浆料，然后向钛白粉浆料中加入硅酸钠，熟化30～35min；

(2)向步骤(1)得到的溶液中加入无机包膜剂进行包膜35～55min；

(3)第二次加入硅酸钠，熟化40～75min；本次硅酸钠的加入量为钛白粉质量的0.1％～1.0％；所述硅酸钠的加入量以SiO₂的质量计，所述钛白粉的质量以TiO₂的质量计；

(4)加入偏铝酸钠和/或硫酸铝，控制浆料的pH值在9.0～10.5范围内，然后调节浆料pH值为7.0～7.8，熟化120～130min；

(5)过滤、洗涤、干燥、粉碎，得到高耐候性的钛白粉。

2.根据权利要求1所述的提高钛白粉耐候性的处理方法，其特征在于所述钛白粉为金红石型钛白粉。

3.根据权利要求1所述的提高钛白粉耐候性的处理方法，其特征在于在步骤(1)中，所述硅酸钠的加入量为钛白粉质量的0.1％～0.5％；所述硅酸钠的加入量以SiO₂的质量计，所述钛白粉的质量以TiO₂的质量计。

4.根据权利要求1所述的提高钛白粉耐候性的处理方法，其特征在于在步骤(1)中，所述钛白粉中加入脱盐水制成浓度为260～300g/L、温度为60～70℃的钛白粉浆料。

5.根据权利要求1所述的提高钛白粉耐候性的处理方法，其特征在于在步骤(2)中，所述无机包膜剂为含Zr、Al、P、Be、Zn、Mg、Mn、Cr或Ti离子的无机溶剂中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的提高钛白粉耐候性的处理方法，其特征在于在步骤(2)中，所述无机包膜剂为含Zr、Al或P离子的无机溶剂。

7.根据权利要求1所述的提高钛白粉耐候性的处理方法，其特征在于在步骤(4)中，所述调节pH值为7.0～7.8的方法是用质量浓度为10～20％的稀酸进行调节。

8.根据权利要求1所述的提高钛白粉耐候性的处理方法，其特征在于在步骤(4)中，所述偏铝酸钠和/或硫酸铝的加入量为钛白粉质量的1～4.5％；所述偏铝酸钠和/或硫酸铝的加入量是以Al₂O₃的质量计。