CN101831204B - 叶蜡石基复合钛白粉及其化学机械制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种粉体颜料，特别涉及一种叶蜡石基复合钛白粉及其化学机械制备方法。一种叶蜡石基复合钛白粉，包括有叶蜡石及金红石型钛白粉及改性剂，叶蜡石与金红石型钛白粉的质量比为50-90∶50-10，叶蜡石的蓝白光度为75-84，改性剂的浓度为0.5mol/L～5mol/L。通过采用上述技术方案，提供了一种成本低廉、工艺简单的叶蜡石基复合钛白粉及其化学机械制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种粉体颜料，特别涉及一种叶蜡石基复合钛白粉及其化学机械制备方法。
背景技术
钛白粉(TiO2)是用途极为广泛的化工原料之一，主要用于涂料、塑料、造纸工业以及搪瓷、橡胶、油墨和纺织、化纤、化妆品等行业，由于其具有高遮盖力、高白度、高消色力以及高的光洁度和强耐候性，同时还具备化学惰性、无毒、对人体无害等性能，因而成为迄今为止性能最好的白色颜料。但目前，钛白粉颜料生产中存在着两个主要问题：一，钛白粉生产中钛资源短缺；二，传统的钛白粉的制备过程产生较大的环境污染。与此同时，单一的钛白粉在应用中的问题是成本高，且用于外墙的涂料容易变色、耐酸雨性能差、易粉化剥落。
随着社会工业化步伐的加速，钛白粉需求量与日俱增，钛白粉的供需矛盾显得尤为突出。为此，钛白粉的代用品的合成已成为必然。钛白粒子的颜料性能主要是通过光学性能体现，光学性能主要取决于TiO2粒子的表面性能，而粒子的内核则没有发挥应有的作用。
目前，常用的复合钛白粉的包覆制备工艺，较多使用的是白色矿物粉体如碳酸钙、高岭土、煅烧高岭土和重晶石等为包核基体，晶体TiO2为包膜物，在湿法超细研磨体系中，通过粒-粒包覆改性方式，实现TiO2在包核基体表面的反应包覆和改性修饰，或采用钛盐溶液先进行无机镀膜改性，经漂洗后在回转窑中进行较长时间的高温晶化焙烧， 由此制备了具有颜料二氧化钛性质的白色矿物粉体-TiO2复合白色颜料。
上述工艺制备的复合钛白粉具有良好的遮盖力，但其工艺过于冗繁，用电能耗大，设备投资成本较高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种成本低廉、工艺简单的叶蜡石基复合钛白粉及其化学机械制备方法。
为实现上述目的，一种叶蜡石基复合钛白粉，包括有叶蜡石及金红石型钛白粉及改性剂，叶蜡石与金红石型钛白粉的质量比为50-90∶50-10，叶蜡石的蓝白光度为75-84，改性剂的浓度为0.5mol/L～5mol/L。
其中，改性剂为盐酸溶液，盐酸溶液的浓度为0.5mol/L～5mol/L。
本发明以叶蜡石粉体与普通金红石型钛白粉为原料，辅以适量表面改性剂，在叶蜡石基体表面包覆钛白粉颗粒从而得到复合粉体，叶蜡石的市场价较低，而且借用少量的金红石型钛白粉便生产出更多的复合钛白粉，降低了投资成本，同时也提高了复合钛白粉的产量；制备出的复合钛白粉具有良好的遮盖力。
一种叶蜡石基复合钛白粉的化学机械法制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)配置改性溶液：配置浓度0.5mol/L～5mol/L的改性酸溶液；
2)制浆：将叶蜡石与步骤1的改性酸溶液混合成悬浮浆液；
3)改性：将步骤2的物料进行搅拌改性，搅拌时间为2-4h，制成改性后的叶蜡石粉体；
4)水洗：将步骤3中经过改性后的叶蜡石粉体进行水洗脱酸；
5)干燥：将步骤4中水洗脱酸后的叶蜡石粉体进行干燥；
6)球磨包覆：将步骤5中干燥后的叶蜡石粉体与金红石型钛白粉以质量比为50-90∶50-10的比例置入球磨罐中加水湿法球磨；
7)干燥：将步骤6中球磨后的物料进行干燥；
8)高温煅烧：将步骤7干燥后的物料进行高温煅烧。
制浆过程中的改性酸溶液为盐酸溶液，其浓度为0.5mol/L～5mol/L。也可为草酸溶液，其浓度为0.5mol/L～5mol/L。
步骤6球磨后物料经过洗涤，然后转至干燥。
步骤6中的球磨速度为200～300r/min，球磨时间为1～5h；步骤8中高温煅烧的温度为700～1000℃，煅烧时间1～3h。
本发明的制备方法生产工艺简单，能耗低，可行性较强，且生产出的复合钛白粉白度较高、遮盖力很强，其遮盖力已经与金红石型钛白粉相当。需要说明的是，本发明中添加洗涤工序是为了去除球磨后物质中存在的杂质，从而提高最后制品的纯度。另外，增加过滤工序则是为了提高制品的干燥速度，同时防止物质处于干燥过程中结块。。
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1为本发明制备工艺流程图；
图2为本发明的不同颜料检测结果示意图。
一种叶蜡石基复合钛白粉，包括有叶蜡石及金红石型钛白粉及改性剂，叶蜡石与金红石型钛白粉的质量比为50-90∶50-10，叶蜡石的蓝白光度为75-84，改性剂的浓度为0.5mol/L～5mol/L，其中，叶蜡石粉体粒度为100目～2000目。
在本发明实施例中，改性剂可为盐酸溶液，也可为草酸溶液。
如图1所，本发明的化学机械制备方法，包括以下步骤：
1)配置改性溶液：配置浓度0.5mol/L～5mol/L的改性酸溶液；
2)制浆：将叶蜡石与步骤1的改性酸溶液混合成悬浮浆液；
3)改性：将步骤2的物料进行搅拌改性，搅拌时间为2-4h，制成改性后的叶蜡石粉体；
4)水洗：将步骤3中经过改性后的叶蜡石粉体进行水洗脱酸；
5)干燥：将步骤4中水洗脱酸后的叶蜡石粉体进行干燥；
6)球磨包覆：将步骤5中干燥后的叶蜡石粉体与金红石型钛白粉以质量比为50-90∶50-10的比例置入球磨罐中加水湿法球磨；
7)干燥：将步骤6中球磨后的物料进行干燥；
8)高温煅烧：将步骤7干燥后的物料进行高温煅烧。
其中，步骤6球磨后物料经过洗涤，然后转至干燥。添加洗涤工序是为了去除球磨后物质中存在的杂质，从而以高最后制品的纯度。另外，增加过滤工序则是为了防止物质处于干燥过程中结块。
在本发明实施例1中，选用物料为叶蜡石、金红石型钛白粉，叶蜡石的改性剂选用盐酸溶液。叶蜡石粒度为2000目，主要成分是硅铝氧化物，蓝光白度约为84。配制5mol/L的盐酸溶液备用；取70g叶蜡石，按粉∶酸为1∶2(质量比)配制成悬浮液，并转入三口烧瓶中搅拌反应4h，待反应结束后水洗除酸，过滤，80℃干燥；称取35g干燥的酸洗改性叶蜡石粉和35g金红石型钛白粉于球磨罐中，加水湿法球磨3h，球磨速度为250r/min，球磨结束后浆料洗涤，过滤并于80℃干燥；取球磨干燥粉于800℃下煅烧2h，冷却后，进行复合钛白粉体性能检测，测试结果见图2，标号Sample-1。
在本发明实施例2中，选用物料为叶蜡石、金红石型钛白粉，叶蜡石的改性剂选用草酸溶液。叶蜡石粒度为100目，主要成分是硅铝氧化物，蓝光白度约为75。配制1mol/L的草酸溶液备用；取70g叶蜡石，按粉∶酸为1∶2(质量比)配制成悬浮液，并转入三口烧瓶中搅拌反应2h，待反应结束后水洗除酸，过滤，80℃干燥；称取35g干燥的酸洗改性叶蜡石粉和15g金红石型钛白粉于球磨罐中，加水湿法球磨1h，球磨速度为250r/min，球磨结束后浆料洗涤，过滤并于80℃干燥；取球磨干燥粉于1000下煅烧2h，冷却后，进行复合钛白粉体性能检测，测试结果见图2，标号Sample-2。
在本发明实施例3中，选用物料为叶蜡石、金红石型钛白粉，叶蜡石的改性剂选用盐酸溶液。叶蜡石粒度为325目，主要成分是硅铝氧化物，蓝光白度约为80。配制2mol/L的盐酸溶液备用；取70g叶蜡石，按粉∶酸为1∶2(质量比)配制成悬浮液，并转入三口烧瓶中搅拌反应3h，待反应结束后水洗除酸，过滤，80℃干燥；称取40g干燥的酸洗改性叶蜡石粉和10g金红石型钛白粉于球磨罐中，加水湿法球磨3h，球磨速度为250r/min，球磨结束后浆料洗涤，过滤并于80℃干燥；取球磨干燥粉于700℃下煅烧2h，冷却后，进行复合钛白粉体性能检测，测试结果见图2，标号Sample-3。
在本发明实施例4中，选用物料为叶蜡石、金红石型钛白粉，叶蜡石的改性剂选用草酸溶液。叶蜡石粒度为800目，主要成分是硅铝氧化物，蓝光白度约为83。配制4mol/L 的草酸溶液备用；取70g叶蜡石，按粉∶酸为1∶2(质量比)配制成悬浮液，并转入三口烧瓶中搅拌反应2h，待反应结束后水洗除酸，过滤，80℃干燥；称取35g干燥的酸洗改性叶蜡石粉和15g金红石型钛白粉于球磨罐中，加水湿法球磨3h，球磨速度为250r/min，球磨结束后浆料洗涤，过滤并于80℃干燥；取球磨干燥粉于800℃下煅烧3h，冷却后，进行复合钛白粉体性能检测，测试结果见图2，标号Sample-4。
Claims (8)
1.一种叶蜡石基复合钛白粉，其特征在于：包括有叶蜡石及金红石型钛白粉及改性剂，叶蜡石与金红石型钛白粉的质量比为50-90∶50-10，叶蜡石的蓝白光度为75-84，改性剂的浓度为0.5mol/L～5mol/L。
2.根据权利要求1所述的叶蜡石基复合钛白粉，其特征在于：所述的改性剂为盐酸溶液。
3.根据权利要求1所述的叶蜡石基复合钛白粉，其特征在于：所述的改性剂为草酸溶液。
4.一种叶蜡石基复合钛白粉的化学机械制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)配置改性溶液：配置浓度0.5mol/L～5mol/L的改性酸溶液；
2)制浆：将叶蜡石与步骤1的改性酸溶液混合成悬浮浆液；
3)改性：将步骤2的物料进行搅拌改性，搅拌时间为2-4h，制成改性后的叶蜡石粉体；
4)水洗：将步骤3中经过改性后的叶蜡石粉体进行水洗脱酸；
5)干燥：将步骤4中水洗脱酸后的叶蜡石粉体进行干燥；
6)球磨包覆：将步骤5中干燥后的叶蜡石粉体与金红石型钛白粉以质量比为50-90∶50-10的比例置入球磨罐中加水湿法球磨；
7)干燥：将步骤6中球磨后的物料进行干燥；
8)高温煅烧：将步骤7干燥后的物料进行高温煅烧。
5.根据权利要求4所述的叶蜡石基复合钛白粉的化学机械法制备方法，其特征在于：制浆过程中的改性酸溶液为盐酸溶液，其浓度为0.5mol/L～5mol/L。
6.根据权利要求4所述的叶蜡石基复合钛白粉的化学机械法制备方法，其特征在于：制浆过程中的改性酸溶液为草酸溶液，其浓度为0.5mol/L～5mol/L。
7.根据权利要求4或5或6所述的叶蜡石基复合钛白粉的化学机械法制备方法，其特征在于：步骤6球磨后物料经过洗涤，然后转至干燥。
8.根据权利要求4或5或6所述的叶蜡石基复合钛白粉的化学机械法制备方法，其特征在于：步骤6中的球磨速度为200～300r/min，球磨时间为1～5h；步骤8中高温煅烧的温度为700～1000℃，煅烧时间1～3h。
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