CN101250336A

CN101250336A - 硫酸钡基多元复合白色颜料及其制备方法

Info

Publication number: CN101250336A
Application number: CNA2008100359184A
Authority: CN
Inventors: 陈焰; 杨珊艳; 刘晓荣; 何星辉; 郑明东; 李亚东; 刘学习
Original assignee: SHANGHAI ONMILLION NANO MATERIAL CO Ltd
Current assignee: Foshan Onmillion Nano Materials Co. Ltd.
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2028-04-10
Also published as: CN101250336B

Abstract

本发明公开了一种硫酸钡基多元复合白色颜料，其特征在于，包括组分：含有硫酸钡的粉体：100重量份；分散剂0.1～10重量份；高遮盖力粉体0.1～90重量份；改性剂0.1～10重量份；润滑剂0.01～20重量份。本发明中的硫酸钡基多元复合白色颜料，粒径细而均匀、白度高、分散性好、遮盖力强、耐候性能优良，而且该硫酸钡基多元复合白色颜料具备生产成本低、工艺简单、适合工业化生产的优点。

Description

硫酸钡基多元复合白色颜料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种硫酸钡基多元复合白色颜料及其制备方法。

背景技术

钛白粉是一种广泛应用于涂料、塑料、造纸、化纤、油墨、橡胶等领域的白色颜料，由于钛白粉具有优异的遮盖力、白度、化学稳定性、高度的光、热稳定性、耐候性等优异性能，使它成为一种优异的白色颜料。

目前各国都在研究和探索钛白粉的代用品，以降低成本。美国专利USP5248556和日本专利JP50123097将复合二氧化硅的钛白粉用于造纸；英国专利GB1532521将制成的复合钛白粉用于乳胶漆；但其采用的都是包膜技术，导致制造工艺复杂、产品稳定性差，在挤出加工或涂料砂磨过程中膜衣一旦破环，效果就会大打折扣。

国内目前已公开的制备复合钛白粉的技术方法主要有：

1.通过化学沉积，使CaCO₃包覆TiO₂核形成核-壳结构复合白色颜料。例如CN1944541A、CN 1935906A、CN 1944542A公开了一种核-壳结构TiO₂/CaCO₃复合白色颜料的制备方法，该发明将二氧化钛加入钙盐溶液，然后加入钙离子浓度调节剂，使碳酸钙粒子逐渐沉积包裹在二氧化钛表面，形成具有核-壳结构的复合材料。此法受CaCO₃溶解度的限制，包覆均匀性较差，而且包覆量也受到限制。

2.直接研磨，使TiO₂包覆矿物粉体核形成核-膜结构复合白色颜料。例如CN1724595A公开了一种以白色矿物粉体为基体，加入晶体TiO₂，通过湿法超细研磨，使TiO₂在矿物粉体表面直接以粒-粒包覆的方式，形成核-膜结构复合白色颜料。此法基体与TiO₂的分散程度较差，而且基体与TiO₂之间缺少牢固的基团键合作用，使得复合颜料体系的稳定性较差。

3.加入改性剂或分散剂，使TiO₂包覆矿物粉体核形成核-膜结构复合白色颜料。例如CN 101041748A公开了一种以复合矿物粉体为基体，加入有机表面改性剂和水，相互混合剥片研磨；同时，把二氧化钛和有机、无机表面改性剂以及水，混合成浆料；然后把二氧化钛浆料与复合粉体浆料混合，进一步剥片研磨，使二氧化钛在复合矿物粉体表面形成类膜结构，最后干燥、粉碎后制备成了二氧化钛复合矿物粉体。CN1887973A则公开了一种在立德粉及其它矿物粉体的混合物中，加入分散剂和去离子水搅拌，形成混合物；然后把此混合物作为基体，加入二氧化钛，通过剥片组装在基体表面形成类膜结构；最后干燥、粉碎成可代替钛白粉的白色颜料。该方法使用重质碳酸钙为包核基体，因密度过大，在涂料中易产生沉降，同时碳酸钙虽然成本低廉，白度高，密度适中，但它的耐酸性差；若单一使用硅灰石作为包核基体，其碱性较高；而若以煅烧高岭土为包核基体，对复合颜料的成本下降并不很明显，而且形成的复合粉体的吸油量较大。

钛白粉的着色力、遮盖力和其分散性密切相关，钛白粉颗粒必须充分细化、均匀分散，对光线进行复杂的吸收、反射、折射等作用才能使制品形成所设计的特定的颜色。因此，钛白粉的着色效果与钛白粉粒径的大小和粒子的均匀程度有着密切的关系。

由于优质钛资源日趋短缺，制造成本较高，使其在市场上的销售价格很贵。因此，寻找全部或部分替代钛白粉的有效替代品，成为了降低成本的重要途径。

发明内容

本发明的目的主要是根据现有技术中的不足，提供一种生产成本低、工艺简单、适合工业化生产的硫酸钡基多元复合白色颜料。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种硫酸钡基多元复合白色颜料，其特征在于，包括组分：含有硫酸钡的粉体：100重量份；分散剂0.1～10重量份；高遮盖力粉体0.1～90重量份；改性剂0.1～10重量份；润滑剂0.01～20重量份。

其中，所述的含有硫酸钡的粉体粒径范围为0.01～100μm。

其中，所述的高遮盖力粉体粒径范围为0.1～10μm。

其中，所述含有硫酸钡的粉体选自重晶石或硫酸钡。

其中，所述的分散剂选自多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、三乙醇胺、硬脂酸酰胺或聚丙烯酰胺中的一种或几种。

其中，所述的高遮盖力粉体选自氧化锌、氧化锆、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、氧化镁、立德粉中的一种或几种。

其中，所述的改性剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、聚合物改性剂中的一种或几种。

其中，所述的润滑剂选自碳数为10～20的长链脂肪酸或其钠盐、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种或几种。

本发明的另一个目的是提供一种制备硫酸钡基多元复合白色颜料的方法，其特征在于，包括步骤：A、把100重量份含有硫酸钡的粉体与5～900重量份水混和均匀，并调节悬浮液pH值为4～12；再加入0.1～10重量份分散剂，；B、再加入0.1～90重量份高遮盖力粉体、0.1～10重量份改性剂和0.01～20重量份润滑剂；把所得产物研磨，使粒径小于5μm的产物含量大于90％；C、过滤；干燥。

优选地是，所述的步骤B替换为：先往浆料中加入0.1～90重量份高遮盖力粉体，再把所得产物研磨，使粒径小于5μm的产物含量大于90％，再加入稀硫酸，将pH值调节为1～4，再加入氢氧化钠溶液，将pH值调到5～12；保持温度为40～100℃，依次滴入质量百分比为10～50％的硅酸钠溶液3～30重量份和质量百分比为10～50％的偏铝酸钠溶液3～30重量份，滴加完毕后保温搅拌1～2.5h；再把浆料pH值调节为5～10，加入改性剂和润滑剂，含硫酸钡的粉体、改性剂、润滑剂的重量比为100∶0.1～90∶0.1～10∶0.01～20，研磨。

其中，所述的稀硫酸的质量浓度为5％～20％。

其中，所述的氢氧化钠溶液质量浓度为5％～20％。

其中，所述的含有硫酸钡的粉体粒径范围为0.01～100μm。

其中，所述的高遮盖力粉体粒径范围为0.1～10μm。

其中，所述含有硫酸钡的粉体选自重晶石或硫酸钡。

本发明的另一个目的是提供硫酸钡基多元复合白色颜料在制备涂料、油漆、油墨、塑料、橡胶及造纸中的用途。

本发明中的硫酸钡基多元复合白色颜料，通过化学改性和改性剂的协同作用，使体系中颗粒之间借助表面官能团，不但形成相对牢固的化学键合，而且颗粒之间分散得相对更为均匀致密，因而体系具有更好的分散性和抗刮擦能力；通过在体系中添加润滑剂，提高了复合白色颜料的爽滑特性，使体系具备了一定的防流挂能力；在体系中添加具有高遮盖力的粉体，借助异质颗粒之间对可见光的强分散作用和高散射作用，使复合颜料体系具有高遮盖力和高光泽性；

本发明中的硫酸钡基多元复合白色颜料，粒径细而均匀、白度高、分散性好、遮盖力强、耐候性能优良，而且该硫酸钡基多元复合白色颜料具备生产成本低、工艺简单、适合工业化生产的优点。

附图说明

图1为实施例1-3工艺流程图；

图2为实施例4-6工艺流程图；其中，所述的酸洗是通过加入稀硫酸实现，所述的化学改性是通过加入硅酸钠溶液和偏铝酸钠溶液实现。

具体实施方式

以下结合实例对本发明做进一步描述：

实施例1：如图1所示，

A、分别称取平均粒径为1μm的重晶石矿粉100g和900mL蒸馏水，加入反应器中，再加入0.5g多聚磷酸钠，然后进行搅拌，待重晶石矿粉分散均匀后，加入硫酸将pH值调节为5；

B、将1g二氧化钛、0.5g硅烷偶联剂KH 550(南京曙光化工集团有限公司)、0.1g硬脂酸，在室温下混和均匀后加入步骤A的产物内；然后放入球磨机中球磨至平均粒径50nm；

C、将球磨后的产物放入板式压滤机中将水除去，之后在60℃干燥。然后，将干燥后的物料送入粉碎机中进行处理，即可制备成硫酸钡基多元复合白色颜料。

实施例2：

A、分别称取平均粒度为5μm的重晶石矿粉100g和400mL蒸馏水，加入反应器中，再加入1g六偏磷酸钠，然后进行搅拌，待重晶石矿粉分散均匀后，加入硫酸将pH值调节为6；

B、将5g二氧化硅、1g硅烷偶联剂KH 560(南京曙光化工集团有限公司)、0.5g硬脂酸，在室温下混和均匀后加入步骤A的产物内；然后放入球磨机中球磨至平均粒径80nm；

C、将球磨后的产物放入板式压滤机中将水除去，之后在80℃干燥。然后，将干燥后的物料送入粉碎机中进行处理，即可制备成硫酸钡基多元复合白色颜料。

实施例3：

A、分别称取平均粒度为10μm的重晶石矿粉100g和250mL蒸馏水，加入反应器中，再加入2g聚丙烯酸钠，然后进行搅拌，待重晶石矿粉分散均匀后，加入一定量的硫酸，搅拌均匀，将pH值调节为7；

B、将10g二氧化锆、2g钛酸酯偶联剂NDZ 201(南京曙光化工集团有限公司)、1g硬脂酸钠，在室温下混和均匀后加入步骤A的产物内；将复合浆料放入砂磨机中球磨至平均粒径1μm；

C、将球磨后的产物放入板式压滤机中将水除去，之后在100℃干燥。然后，将干燥后的物料送入粉碎机中进行处理，即可制备成硫酸钡基多元复合白色颜料。

实施例4：

A、分别称取平均粒度为20μm的沉淀硫酸钡100g和150mL蒸馏水，加入反应器中，再加入4g三乙醇胺，然后进行搅拌，待沉淀硫酸钡粉分散均匀后，加入一定量的硫酸，搅拌均匀，调节其pH值为8；

B、将30g氧化锌在室温下加入步骤A的产物内，混合均匀；再放入砂磨机中球磨至平均粒径2μm；往复合浆料中滴加质量百分比为8％的稀硫酸，将pH值调节为1～2，再加入质量百分比为8％的氢氧化钠溶液，将pH值调到5～6；保持温度为50℃；然后依次滴入质量百分比为10％的硅酸钠溶液3g和质量百分比为10％的偏铝酸钠溶液3g，滴加完毕后保温搅拌1.5h；接着把浆料pH值调节为7，加入4g钛酸酯偶联剂NDZ 401(南京曙光化工集团有限公司)、5g硬脂酸钠，继续保温搅拌1h，研磨。

C、将复合浆料放入板式压滤机中将水除去，之后在110℃干燥。然后，将干燥后的物料送入粉碎机中进行处理，从而制备成含有硫酸钡的多元复合白色颜料。

实施例5：

A、分别准确称取平均粒度为50μm的沉淀硫酸钡100g和100mL蒸馏水，加入反应器中，再加入6g硬脂酸酰胺，然后进行搅拌，待沉淀硫酸钡粉分散均匀后，加入一定量的硫酸，搅拌均匀，调节其pH值为9，制成悬浮液矿浆；

B、将50g氧化镁在室温下加入浆料，混和均匀；

C、将复合浆料放入高剪切乳化机中球磨至平均粒径3μm；

D、往复合浆料中滴加质量百分比为12％的稀硫酸，将pH值调节为2～3，再加入质量百分比为12％的氢氧化钠溶液，将pH值调到8～9；保持温度为80℃；然后依次滴入质量百分比为30％的硅酸钠溶液15g和质量百分比为30％的偏铝酸钠溶液30g，滴加完毕后保温搅拌2h；接着把浆料pH值调节为7，加入6g铝酸酯偶联剂SG-Al821(南京曙光化工集团有限公司)、10g聚乙烯蜡，继续保温搅拌1.5h。

E、将复合浆料放入板式压滤机中将水除去，之后在120℃干燥。然后，将干燥后的物料送入粉碎机中进行处理，从而制备成含有硫酸钡的多元复合白色颜料。

实施例6：

A、分别准确称取平均粒度为80μm的沉淀硫酸钡100g和25mL蒸馏水，加入反应器中，再加入8g聚丙烯酰胺，然后进行搅拌，待沉淀硫酸钡粉分散均匀后，加入一定量的硫酸，搅拌均匀，调节其pH值为11，制成悬浮液矿浆；

B、将80g氧化铝在室温下加入浆料，混和均匀；

C、将复合浆料放入高剪切乳化机中球磨至平均粒径4μm；

D、往复合浆料中滴加质量百分比为16％的稀硫酸，将pH值调节为3～4，再加入质量百分比为16％的氢氧化钠溶液，将pH值调到11～12左右；保持温度为90℃；然后依次滴入质量百分比为50％的硅酸钠溶液28g和质量百分比为50％的偏铝酸钠溶液15g，滴加完毕后保温搅拌2.5h；接着把浆料pH值调节为7，加入8g锆酸酯偶联剂SG-Zr 801(南京曙光化工集团有限公司)、15g氧化聚乙烯蜡，继续保温搅拌1h，研磨。

E、将复合浆料放入板式压滤机中将水除去，之后在140℃干燥。然后，将干燥后的物料送入粉碎机中进行处理，从而制备成含有硫酸钡的多元复合白色颜料。

将实施例6制备的硫酸钡基多元复合白色颜料，与钛白粉混合后的性能指标如表1所示。

表1

	(g/m²)		(％)	pH
	(g/m²)		(％)	pH	硫酸钡基多元复合白色颜料25％+金红石型钛白粉75％(重量比)	＜22	＜15	0.05	6.5-9
100％金红石型钛白粉(进口)	＜22	＜25	0.05	6-8	硫酸钡基多元复合白色颜料25％+金红石型钛白粉75％(重量比)	＜22	＜15	0.05	6.5-9
100％金红石型钛白粉(进口)	＜22	＜25	0.05	6-8	100％金红石型钛白粉(国产)	＜23	＜25	0.05	6-8

从表1中可以看出，使用硫酸钡基多元复合白色颜料，部分替代金红石型钛白粉，与纯钛白粉相比，复合颜料的遮盖力基本相同，吸油率却明显降低；同时，使用硫酸钡基多元复合白色颜料，不但化学稳定性更好，而且低成本优势也显而易见。

上述实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。

Claims

1.一种硫酸钡基多元复合白色颜料，其特征在于，包括组分：含有硫酸钡的粉体：100重量份；分散剂0.1～10重量份；高遮盖力粉体0.1～90重量份；改性剂0.1～10重量份；润滑剂0.01～20重量份。

2.根据权利要求1所述的硫酸钡基多元复合白色颜料，其特征在于，所述的含有硫酸钡的粉体粒径范围为0.01～100μm。

3.根据权利要求1所述的硫酸钡基多元复合白色颜料，其特征在于，所述的高遮盖力粉体粒径范围为0.1～10μm。

4.根据权利要求1所述的硫酸钡基多元复合白色颜料，其特征在于，所述含有硫酸钡的粉体选自重晶石或硫酸钡。

5.根据权利要求1所述的硫酸钡基多元复合白色颜料，其特征在于，所述的分散剂选自多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、三乙醇胺、硬脂酸酰胺或聚丙烯酰胺中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的硫酸钡基多元复合白色颜料，其特征在于，所述的高遮盖力粉体选自氧化锌、氧化锆、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、氧化镁、立德粉中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的硫酸钡基多元复合白色颜料，其特征在于，所述的改性剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、聚合物改性剂中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的硫酸钡基多元复合白色颜料，其特征在于，所述的润滑剂选自碳数为10～20的长链脂肪酸或其钠盐、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种或几种。

9.一种制备硫酸钡基多元复合白色颜料的方法，其特征在于，包括步骤：A、把100重量份含有硫酸钡的粉体与5～900重量份水混和均匀，并调节悬浮液pH值为4～12；再加入0.1～10重量份分散剂，；B、再加入0.1～90重量份高遮盖力粉体、0.1～10重量份改性剂和0.01～20重量份润滑剂；把所得产物研磨，使粒径小于5μm的产物含量大于90％；C、过滤；干燥。

10.根据权利要求9所述的制备硫酸钡基多元复合白色颜料的方法，其特征在于，所述的步骤B替换为：先往浆料中加入0.1～90重量份高遮盖力粉体，再把所得产物研磨；再加入稀硫酸，将pH值调节为1～4，再加入氢氧化钠溶液，将pH值调到5～12；保持温度为40～100℃，依次滴入质量百分比为10～50％的硅酸钠溶液3～30重量份和质量百分比为10～50％的偏铝酸钠溶液3～30重量份，滴加完毕后保温搅拌1～2.5h；再把浆料pH值调节为5～10，加入改性剂和润滑剂，含硫酸钡的粉体、改性剂、润滑剂的重量比为100∶0.1～90∶0.1～10∶0.01～20，研磨。

11.根据权利要求10所述的制备硫酸钡基多元复合白色颜料的方法，其特征在于，所述的稀硫酸的质量浓度为5％～20％。

12.根据权利要求10所述的制备硫酸钡基多元复合白色颜料的方法，其特征在于，所述的氢氧化钠溶液质量浓度为5％～20％。

13.根据权利要求9或10所述的制备硫酸钡基多元复合白色颜料的方法，其特征在于，所述的含有硫酸钡的粉体粒径范围为0.01～100μm。

14.根据权利要求9或10所述的制备硫酸钡基多元复合白色颜料的方法，其特征在于，所述的高遮盖力粉体粒径范围为0.1～10μm。

15.根据权利要求9或10所述的制备硫酸钡基多元复合白色颜料的方法，其特征在于，所述含有硫酸钡的粉体选自重晶石或硫酸钡。

16.根据权利要求9或10所述的制备硫酸钡基多元复合白色颜料的方法，其特征在于，所述的分散剂选自多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、三乙醇胺、硬脂酸酰胺或聚丙烯酰胺中的一种或几种。

17.根据权利要求9或10所述的制备硫酸钡基多元复合白色颜料的方法，其特征在于，所述的高遮盖力粉体选自氧化锌、氧化锆、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、氧化镁、立德粉中的一种或几种。

18.根据权利要求9或10所述的制备硫酸钡基多元复合白色颜料的方法，其特征在于，所述的改性剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、聚合物改性剂中的一种或几种。

19.根据权利要求9或10所述的制备硫酸钡基多元复合白色颜料的方法，其特征在于，所述的润滑剂选自碳数为10～20的长链脂肪酸或其钠盐、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种或几种。

20.权利要求1～8任一权利要求所述的硫酸钡基多元复合白色颜料在制备涂料、油漆、油墨、塑料、橡胶及造纸中的应用。