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CN113549344A - 一种钛白粉硫酸钡包膜方法 - Google Patents

一种钛白粉硫酸钡包膜方法 Download PDF

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CN113549344A CN202110725521.3A CN202110725521A CN113549344A CN 113549344 A CN113549344 A CN 113549344A CN 202110725521 A CN202110725521 A CN 202110725521A CN 113549344 A CN113549344 A CN 113549344A
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周春勇
吴彭森
和奔流
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Abstract

本发明属于钛白粉生产技术领域，具体公开了一种钛白粉硫酸钡包膜方法，包括以下步骤：1)将钛白粉砂磨料进行无机包膜，得到含有硫酸根的包膜基料；2)调整包膜基料的温度和pH值，缓慢加入钡盐溶液，钡盐溶液加入完毕后，熟化；3)调节熟化后物料的pH值，熟化；4)将物料进行水洗、干燥、研磨，得到硫酸钡包膜钛白粉。本发明方法利用钛白粉中的硫酸根，形成硫酸钡包覆膜，可改善钛白粉遮盖力、分散性等应用性能，还能降低钛白粉吸油量。

Description

一种钛白粉硫酸钡包膜方法
技术领域
本发明属于钛白粉生产技术领域，具体涉及一种钛白粉硫酸钡包膜方法。
背景技术
硫酸钡作为体质颜料广泛应用于涂料中，对提高涂膜的厚度、耐磨性、耐水性、耐热性、表面硬度、耐冲击性等起着很重要的作用。硫酸钡粒径与许多颜料的原始粒子的粒径较为接近，在颜料分散体系中，对大部分颜料粒子均存在一定的位阻作用，一方面有利于颜料粒子的均匀扩散，一方面可阻碍颜料粒子碰撞聚集。硫酸钡作为一种重要的无机化工材料，由于其易于开发、成本低廉，具有较低硬度和吸油值，无毒、颜色浅、亮度高、防酸碱、耐光性和分散性好等众多优越性能，已经成为一种无可代替的无机填充材料。
钛白粉，主要成分为二氧化钛，是一种常用的白色颜料，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。目前通用的方法是对二氧化钛进行表面无机包膜处理，就是在钛白粉粉体粒子上包覆一层无机水合氧化物，包膜物质主要包括氧化硅、氧化铝、氧化锆等。使钛白粉和有机介质不会有直接的接触，达到屏蔽光催化的作用，通过堵塞、遮盖钛白粉的晶格缺陷，减少钛白粉与光的直接接触来提高它的耐候性、分散性等性能。目前，涉及到钛白粉和硫酸钡的专利文献，大多都是将两者进行物理混合。专利文献CN 111454592 A中涉及到的在钛白粉表面包覆硫酸钡的改性方法，首先在钛白粉表面连接有聚多巴胺连接层，然后在其表面连接硫酸钡包覆层，其与钛白粉实际工业生产差异很大。
发明内容
钛白粉生产过程中会带入硫酸根，特别是硫酸法钛白粉生产工艺，所带入的硫酸根量非常大，硫酸根最终进入废水系统，产生钛石膏。如果能通过包膜将硫酸根包覆于钛白粉表面，既可以改善产品性能，也能减少废副产物。基于该研究思路，本发明提供一种钛白粉硫酸钡包膜方法，利用钛白粉中的硫酸根，形成硫酸钡包覆膜，可改善钛白粉遮盖力、分散性等应用性能，还能降低钛白粉吸油量。
本发明提供了一种钛白粉硫酸钡包膜方法，包括以下步骤：
1)将钛白粉砂磨料进行无机包膜，得到含有硫酸根的包膜基料；
2)调整包膜基料的温度和pH值，缓慢加入钡盐溶液，钡盐溶液加入完毕后，熟化；
3)调节熟化后物料的pH值，熟化；
4)将物料进行水洗、干燥、研磨，得到硫酸钡包膜钛白粉。
优选地，钛白粉砂磨料的浓度为200-600g/L。
钛白粉工业生产中普遍采用无机包膜方法改善钛白粉应用性能，包膜方式通常有硅铝包膜、锆铝包膜、单铝包膜等。在包膜过程中需用酸碱调节浆料pH至合适范围，其中，酸采用稀硫酸溶液。
本发明主要利用常规包膜过程中体系带入的硫酸根，进行硫酸钡包膜，对硫酸根有效利用。
以铝包膜过程为例：
铝包膜过程中，铝源主要为两种，一是硫酸铝，二是偏铝酸钠。工艺路线也为两种：
路线一：Al2(SO4)3+6NaOH＝2Al(OH)3↓+3Na2SO4
路线二：2NaAlO2+H2SO4+2H2O＝2Al(OH)3↓+Na2SO4
硫酸钡包膜反应方程式为：
Ba2++SO4 2-＝BaSO4↓
钛白粉铝包膜量按Al2O3质量计。从以上反应方程式可以计算得出：
路线一中，1g Al2O3对应6.87g BaSO4。
路线二中，1g Al2O3对应2.29g BaSO4。
一般钛白粉工业生产中，铝包膜量在1％-3.5％左右。对应产生的硫酸根可以进行硫酸钡包膜2.29％-8.02％(路线二)或6.87％-24.05％(路线一)。而该数据还未考虑硅包膜、锆包膜等带入的硫酸根和pH调节过程中带入的硫酸根。因此，实际包膜过程中带入的硫酸根比上述计算数据更大。以上可以看出，传统包膜过程已提供了足量的硫酸根，具备进行硫酸钡包膜的条件。
优选地，步骤2)中，包膜基料的温度为20-90℃，pH值为2-12。
进一步优选地，步骤2)中，包膜基料的温度为50-70℃，pH值为6-8。
本发明中，钡盐为氯化钡或硝酸钡，钡盐溶液的浓度为50-500g/L，钡盐溶液的加入时间为30-90min，钡盐溶液的加入量使硫酸钡的包膜量为0.2-5wt％。
优选地，钡盐溶液的浓度为50-200g/L，钡盐溶液的加入量使硫酸钡的包膜量为0.5-2wt％。
根据本发明，步骤2)、步骤3)中，熟化的时间为10-120min。
优选地，步骤2)、步骤3)中，熟化的时间为60-90min。
优选地，步骤3)中，pH值为6-8。
本发明中未加以限定的操作步骤和参数均可根据现有技术进行常规选择。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、改善钛白粉遮盖力、分散性等应用性能；
2、减少钛白粉生产过程中的废副产物；
3、降低钛白粉吸油量。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
1、取车间砂磨料，调节砂磨料浓度至300g/L，调节pH至10-10.5，温度60℃；2、采用偏铝酸钠与稀硫酸溶液并流包膜，并流时间90min，铝包膜量1wt％，并流包膜完毕，熟化90min；3、调节浆料pH至6.8-7.2，熟化90min；4、缓慢加入氯化钡溶液(浓度100g/L)，硫酸钡包膜量为0.5wt％，加入时间60min，加入完毕，熟化90min；5、调节浆料pH至6.8-7.2，熟化90min。6、包膜完毕，经水洗、烘干、研磨，得到样品1，待用。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：硫酸钡包膜量改为1wt％，得到样品2，待用。
实施例3
与实施例1的不同之处在于：硫酸钡包膜量改为2wt％，得到样品3，待用。
对比例1
1、取车间砂磨料，调节砂磨料浓度至300g/L，调节pH至10-10.5，温度60℃；2、采用偏铝酸钠与稀硫酸溶液并流包膜，时间90min，铝包膜量1wt％，并流包膜完毕，熟化90min；3、调节浆料pH至6.8-7.2，熟化90min；4、包膜完毕，经水洗、烘干、研磨，得到对比样品1，待用。
将各实施例和对比例制得的样品进行检测，检测采用常规的方法进行，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003138480570000051
Figure BDA0003138480570000061
由表1可知，本发明方法制得的钛白粉具有较低的吸油量、遮盖力较高，分散性较优，而且可减少钛白粉生产过程中的废副产物。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种钛白粉硫酸钡包膜方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将钛白粉砂磨料进行无机包膜，得到含有硫酸根的包膜基料；
2)调整包膜基料的温度和pH值，缓慢加入钡盐溶液，钡盐溶液加入完毕后，熟化；
3)调节熟化后物料的pH值，熟化；
4)将物料进行水洗、干燥、研磨，得到硫酸钡包膜钛白粉。
2.根据权利要求1所述的钛白粉硫酸钡包膜方法，其特征在于，钛白粉砂磨料的浓度为200-600g/L。
3.根据权利要求1所述的钛白粉硫酸钡包膜方法，其特征在于，所述无机包膜包括硅铝包膜、锆铝包膜、单铝包膜。
4.根据权利要求1所述的钛白粉硫酸钡包膜方法，其特征在于，步骤2)中，包膜基料的温度为20-90℃，pH值为2-12。
5.根据权利要求4所述的钛白粉硫酸钡包膜方法，其特征在于，步骤2)中，包膜基料的温度为50-70℃，pH值为6-8。
6.根据权利要求1所述的钛白粉硫酸钡包膜方法，其特征在于，钡盐为氯化钡或硝酸钡，钡盐溶液的浓度为50-500g/L，钡盐溶液的加入时间为30-90min，钡盐溶液的加入量使硫酸钡的包膜量为0.2-5wt％。
7.根据权利要求6所述的钛白粉硫酸钡包膜方法，其特征在于，钡盐溶液的浓度为50-200g/L，钡盐溶液的加入量使硫酸钡的包膜量为0.5-2wt％。
8.根据权利要求1所述的钛白粉硫酸钡包膜方法，其特征在于，步骤2)、步骤3)中，熟化的时间为10-120min。
9.根据权利要求8所述的钛白粉硫酸钡包膜方法，其特征在于，步骤2)、步骤3)中，熟化的时间为60-90min。
10.根据权利要求1所述的钛白粉硫酸钡包膜方法，其特征在于，步骤3)中，pH值为6-8。
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