CN103055772B

CN103055772B - 一种包囊材料的制备方法

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Publication number: CN103055772B
Application number: CN201210592275.XA
Authority: CN
Inventors: 常云峰; 陈婧琼; 刘冬梅
Original assignee: TIANJIN SIGMA INNOVA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN SIGMA INNOVA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2032-12-31
Also published as: CN103055772A

Abstract

本发明涉及一种包囊材料的制备方法，其特征在于：所述包囊材料的颗粒粒径为0.3至510微米，所述包囊材料的内核为高岭土，所述外部包囊物质为二氧化钛，颗粒粒径为5纳米至10微米，制备步骤如下：⑴配制含包囊材料的内核颗粒的水浆，水浆固含量为2-60%重量百分比，对获得的水浆进行均匀搅拌；⑵将外部包囊物质加入步骤⑴的水浆中并继续进行搅拌，获得包囊材料。本发明首次制备出一种包囊颗粒，颗粒外表为二氧化钛，内核为高岭土，经过表面改性后的高岭土具有二氧化钛的光学性能，同时其内核为成本较低的高岭土，使成本大幅降低，制备的新型涂料具有巨大的市场潜力和重大的节能减排环境意义。

Description

一种包囊材料的制备方法

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种包囊材料的制备方法。

背景技术

高岭土、钛白粉等白色物质被广泛应用于室内、室外的建筑壁面及工程设施、设备的保护和外观美化涂层。高岭土以其天然来源丰富、廉价占有价格和环保的优势，而在白色涂料方面，二氧化钛（钛白粉）具有难以替代的色泽优势，不仅二氧化钛有着色泽的优势，它还有独特的对紫外线反射的特点，因此，能够开发出具有廉价、环保且兼备二氧化钛光学性能的新型涂料具有巨大的市场潜力和重大的节能减排环境意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种包囊材料的制备方法，制备出的产品具有成本低、光学性能的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种包囊材料的制备方法，制备步骤如下：

⑴配制含包囊材料的内核颗粒的水浆，水浆固含量为5-60%重量百分比，对获得的水浆进行搅拌；

⑵将外部包囊物质加入步骤⑴的水浆中并继续进行搅拌，获得包囊材料。

而且，所述包囊材料的颗粒粒径为0.3微米至520微米，所述包囊材料的内核颗粒粒径为0.3微米至500微米，所述外部包囊物质的颗粒粒径为5纳米至10微米。

而且，所述外部包囊物质：包囊材料的内核颗粒的重量比为=0.05-0.85。

而且，所述外部包囊物质：包囊材料的内核颗粒的重量比为=0.2-0.5。

而且，所述包囊材料的内核为高岭土，所述外部包囊物质二氧化钛。

而且，在内核颗粒的水浆中加入改性剂，或者在步骤⑵的水浆中加入改性剂，使得水浆的pH处于高岭土和二氧化钛的等电点之间。

而且，所述改性剂为无机酸或无机碱、有机碱、有机酸、含氧有机化合物。

而且，所述改性剂的加入量不超过体系的50%，最好不超过10%，但至少为0.01%质量百分比。

包囊材料在建筑、工程设施、设备表面保护和处理的涂层材料中的应用。

本发明的优点和积极效果是：

本发明首次制备出一种包囊颗粒，颗粒外表为二氧化钛，内核为高岭土，经过表面改性后的高岭土具有二氧化钛的光学性能，同时其内核为成本较低的高岭土，使成本大幅降低，制备的新型涂料具有巨大的市场潜力和重大的节能减排环境意义。

附图说明

图1-1为本发明的二氧化钛包囊高岭土复合物颗粒，其中1为未被包囊的高岭土颗粒（大小约1微米）；2为包囊用的二氧化钛颗粒（小于0.1微米）；

图1-2为本发明的二氧化钛包囊高岭土复合物颗粒，其中，1为高岭土颗粒喷雾干燥所得微球颗粒（大小约75微米）；2为包囊用的二氧化钛颗粒（小于0.1微米）；

图2为本发明的包囊复合颗粒喷雾干燥所得微球颗粒；

图3为本发明的二氧化钛包囊高岭土颗粒：（1）空三角图标：未被包囊的高岭土颗粒的表面电势曲线，二氧化钛与高岭土重量比为零（TiO₂/KC=0）；（2）实方块：图标用于包囊的二氧化钛颗粒颗粒表面电势曲线，二氧化钛与高岭土重量比为无限大（TiO₂/KC~∞）（即为纯二氧化钛，不含高岭土）；（3）是圆圈图标:小载量二氧化钛包囊高岭土复合物的表面电势曲线，二氧化钛与高岭土重量比为0.2（TiO₂/KC=0.2）；（4）实菱形图标：中载量二氧化钛包囊高岭土复合物的表面电势曲线，二氧化钛与高岭土重量比为0.5（TiO₂/KC=0.5）。

图4为本发明的高岭土SI-624样品的颗粒分布分：（1）少量小于1微米的颗粒；（2）大部分为1-10微米颗粒；（2）一定量的10-100微米颗粒。

图5为本发明的二氧化钛颗粒细化与颗粒大小分布：（1）三角图标：未被细化的二氧化钛颗粒分布（SL-363-3-0）；（2）方块图标：经过一次颗粒细化处理（SL-363-3-1）；（3）菱形图标:经过两次颗粒细化处理（SL-363-3-2）；（4）圆形图标：经过三次颗粒细化处理（SL-363-3-3）。平均颗粒度从原来的9.74微米降至1.44微米（三次研磨）。

图6为本发明的二氧化钛颗粒细化前后的颗粒显微镜结果，图6-1为未被细化前（SL-363-0）颗粒大且分布宽：2-60微米，图6-2为颗粒细化后（SL-363-3-1）:颗粒显著变小且颗粒分布均匀0.5-5微米。

图7为本发明不同比例二氧化钛高岭土混合体系表面电势，其中，（1）实菱形块：用于包囊的细化二氧化钛颗粒颗粒表面电势曲线，二氧化钛与高岭土重量比无限大（TiO₂/KC~∞）（不含高岭土）；（2）空心三角图标:小载量二氧化钛包囊高岭土复合物的表面电势曲线，二氧化钛与高岭土重量比为0.2（TiO₂/KC=0.2）；（3）空心方块图标：中载量二氧化钛包囊高岭土复合物的表面电势曲线，二氧化钛与高岭土重量比为0.5（TiO₂/KC=0.5）。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

以下百分比没有特殊标明，均为重量百分比。

本发明由两种以上（包括两种）不同物理和化学性能材料形成的复合体。其中复合体外表由一种物质覆盖从而显示该物质的物料和化学性能。一种物质包囊（覆盖）到另一种物质上的包囊方法包括利用不同颗粒的化学或物理性能差异，实现界面键合，利用表面电荷相互吸引实现一种物质对另一种物质的包囊。尤其是一种以二氧化钛包囊在高岭土上形成的物质。

选用苏州高岭土公司产S-1高岭土SI-624,作为包囊用内核颗粒。该高岭土水分含量较高（酌减：15.2%）、来源广泛，是开发利用的高性价比高岭土的原料。

二氧化钛采用杭州万景新材料有限公司粉末，SI-505,酌减4.5%，作为包囊剂。

实施例1

一种包囊材料的制备方法，步骤如下：

1、配制含高岭土为20%的水浆。将4.0克高岭土粉末在不断搅拌的状态下逐渐加入放在烧杯中的16.0克蒸馏水中，对获得的高岭土水浆进行均匀搅拌，测量其pH为5.7；

2、将二氧化钛粉末加入高岭土水浆中并继续进行搅拌获得高岭土-二氧化钛混合物；若调节二氧化钛和高岭土的比例为质量比为0.2，即在高岭土的水浆中加入0.8克二氧化钛。

本发明还可以对高岭土水浆进行表面改性，加入无机酸或无机碱、有机碱、有机酸、含氧有机化合物，如：低碳醇等，从而改变高岭土颗粒的表面性质，实现或改善二氧化钛颗粒对高岭土的包囊（覆盖、包覆）。

是否加入改性剂的条件：

看高岭土水浆的初始pH是否在二者等电点之间了，如果在，那么不用调节，如果不在需要加酸碱调节pH，最终使二者在水浆中表面带有相反的电荷，能够起到键合作用，包裹在一起。

根据改性的需要，表面改性剂的加入可在包囊剂加入之前也可在包囊剂和被包囊物混合之后。加入量一般不超过体系的50%（质量），最好不超过10%（质量），但至少为0.01%（质量）。加入的表面改性剂包括但不限于：硝酸溶液、乙酸溶液、草酸溶液、磷酸溶液、甲醇、乙醇、异丙醇、水溶性阳离子聚合物、水溶性阴离子聚合物、有机胺、有机铵盐、氨水等。

包裹及包裹程度判断：

包囊（覆盖）程度以覆盖物质的表面电势（等电点）作为判别依据，高岭土的等电点不到2，而覆盖用的二氧化钛的等电点为6.4，两者混合，若高岭土完全覆盖二氧化钛，则复合颗粒的等电点为2或更低；若二氧化钛覆盖高岭土则复合物颗粒的等电点接近6.4。

原料及两种包囊颗粒的表面电势结果见图3。

表1给出原料及包囊颗粒的颗粒度及等电点结果。

从表1和图3结果可以看出，二氧化钛的加入使复合颗粒的等电点明显提高，二氧化钛和高岭土比例越高等电点越接近二氧化钛。

图4给出高岭土、二氧化钛颗粒的粒径分布。

实施例2

一种包囊材料的制备方法，步骤如下：

1、配制含高岭土为20%的水浆：将4.0克高岭土粉末在不断搅拌的状态下逐渐加入放在烧杯中的16.0克蒸馏水中，对获得的高岭土水浆进行均匀搅拌，测量其pH为5.7；

2、对二氧化钛颗粒进行细化：

配置500克二氧化钛水浆：

⑴称342.9克蒸馏水放入1000毫升玻璃烧杯中；

⑵称取157.1克二氧化钛粉末，边搅拌边加入到蒸馏水中制备固体含量为31%的二氧化钛水浆，标记为SL-363-3-0，水浆呈白色；

⑶分别测得水浆pH、粘度、电导值等，并用吸管取样备以下面各项测量用，以及用坩埚取样约10克左右放入微波马弗炉中550℃焙烧2小时；调节MalvernMSS激光颗粒度仪的参数，选用样品折光因子为2.5935，对SL-363-3-0水浆样品进行颗粒度测量。

⑷用艾格Mini250研磨机以2250转每分钟的转速进行研磨，对配好后的氧化钛水浆，即SL-363-3-0进行研磨，记录进出口温度、研磨时间、出样量。所得样品标记为SL-363-3-1；

重复步骤⑷，每进行一次研磨细化操作，SL-363-3-#标记号最后一位加大一个单位，即SL-363-3-2为经过两次研磨操作，依次类推；颗粒度细化前后颗粒的变化结果给于图5。图结果数目，经过三次细化，粒径发生显著下降。图6给出细化前后二氧化钛颗粒的光学显微镜结果。二氧化钛颗粒粒径由典型的双分布变为单分布。细化后二氧化钛样品的等电点给于表1。将研磨三次的二氧化钛颗粒加入到高岭土水浆中，对二氧化钛与高岭土混合体系进行表面电势测定。结果见图7。

表1、高岭土、二氧化钛及其混合物的表面电势测量结果及颗粒度

Claims

1.一种包囊材料的制备方法，其特征在于：制备步骤如下：

⑴配制含包囊材料的内核颗粒的水浆，水浆固含量为5-60％重量百分比，对获得的水浆进行搅拌；

⑵将外部包囊物质加入步骤⑴的水浆中并继续进行搅拌，获得包囊材料；

所述包囊材料的内核颗粒粒径为0.3微米至500微米，所述外部包囊物质的颗粒粒径为5纳米至10微米；所述外部包囊物质：包囊材料的内核颗粒的重量比为＝0.05-0.85；

所述包囊材料的内核为高岭土，所述外部包囊物质二氧化钛，在内核颗粒的水浆中加入改性剂，或者在步骤⑵的水浆中加入改性剂，使得水浆的pH处于高岭土和二氧化钛的等电点之间；

所述改性剂包括：硝酸溶液、乙酸溶液、草酸溶液、磷酸溶液、甲醇、乙醇、异丙醇、水溶性阳离子聚合物、水溶性阴离子聚合物、有机胺、有机铵盐、氨水。

2.根据权利要求1所述的包囊材料的制备方法，其特征在于：所述外部包囊物质：包囊材料的内核颗粒的重量比为＝0.2-0.5。

3.根据权利要求1所述的包囊材料的制备方法，其特征在于：所述改性剂的加入量不超过体系的50％，但至少为0.01％质量百分比。

4.权利要求1所述的方法制备的包囊材料在建筑、工程设施、设备表面保护和处理的涂层材料中的应用。