CN103756369A

CN103756369A - 二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法

Info

Publication number: CN103756369A
Application number: CN201410018642.4A
Authority: CN
Inventors: 吴健春; 杜剑桥; 李礼; 任亚平; 路瑞芳
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Sichuan jinyahui Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2034-01-15
Also published as: CN103756369B

Abstract

本发明提供了一种二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法。所述方法包括：将二氧化钛打浆成pH为9.0～10浆料；加入分散剂；砂磨；搅拌并升温到45～60℃；搅拌并加入酸性锆盐，保温熟化，酸性锆盐的加入量按氧化锆计为浆料中二氧化钛重量的0.3～5.5%；将浆料升温到55～65℃；搅拌并缓慢加入碱性铝盐，在浆料体系的pH达到9.3～10.0时，同时向浆料体系中加入第一次酸性铝盐以维持pH为9.3～10.0，保温熟化，其中，碱性铝盐和第一酸性铝盐的加入总量按氧化铝计为浆料中二氧化钛重量的1.5～10%；加入第二次酸性铝盐以使pH控制为6.5～7.8；过滤并洗涤，得处理后的二氧化钛。本发明的方法能够减少酸碱用量、节约洗涤水，实现节约成本的目的。

Description

二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法

技术领域

本发明涉及钛白表面处理技术领域，具体来讲，涉及一种对二氧化钛进行锆铝复合无机表面处理的方法。

背景技术

通常，金红石二氧化钛因其优异的耐候性和颜料性能广泛应用于涂料、塑料、化妆品等领域。

然而，由于二氧化钛表面缺陷使其耐候性和分散性受到一定影响。为了提高二氧化钛的耐候性和分散性，通常需要对二氧化钛进行无机表面处理。根据二氧化钛的用途不同采用不同的无机表面处理，通用型钛白常采用锆铝复合无机表面处理或者硅铝无机表面处理。

常用的锆铝包膜工艺是在一定温度和pH条件下加入可溶性锆盐或铝盐，为了维持pH在设定范围内，加入包膜剂的同时并流加入酸或碱维持体系pH在一定范围内。然而，对于常用的锆铝包膜工艺而言，由于额外加入了酸和碱，必然导致体系中生成大量的副产物，这些副产物需要大量的洗涤水才能洗涤干净。此外，如果这些副产物洗涤不干净，还会劣化产品的性能（例如，电阻率等）。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的问题中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于提供一种不需要额外加入酸或碱即可实现对二氧化钛进行锆铝复合无机表面处理的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法。所述方法包括依次进行的以下步骤：将二氧化钛打浆成浆料，并控制该浆料的pH在9.0～10范围；向浆料中加入分散剂；对浆料进行砂磨；在搅拌状态下将浆料升温到45～60℃；在搅拌状态下向浆料中缓慢加入酸性锆盐，然后保温熟化，其中，酸性锆盐的加入量按氧化锆计为浆料中二氧化钛重量的0.3～5.5%；将浆料升温到55～65℃；在搅拌状态下向浆料中缓慢加入碱性铝盐，形成浆料体系，在浆料体系的pH达到9.3～10.0时，同时向浆料体系中加入第一酸性铝盐以将浆料体系的pH维持为9.3～10.0，然后保温熟化，其中，所述碱性铝盐和第一酸性铝盐的加入总量按氧化铝计为浆料中二氧化钛重量的1.5～10%；向浆料体系中加入第二酸性铝盐，以将浆料体系的pH控制为6.5～7.8；对浆料体系进行过滤并洗涤，得处理后的二氧化钛。

与现有技术相比，本发明的方法能够减少酸碱用量、节约洗涤水，实现节约成本的目的。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法。

在本发明的一个示例性实施例中，二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法由依次进行的以下步骤构成：将二氧化钛打浆成浆料（浆料的浓度可以为100～350g/L），并控制该浆料的pH在9.0～10范围；向浆料中加入分散剂；对浆料进行砂磨；在搅拌状态下将浆料升温到45～60℃；在搅拌状态下向浆料中缓慢加入酸性锆盐，然后保温熟化，其中，酸性锆盐的加入量按氧化锆计为浆料中二氧化钛重量的0.3～5.5%；将浆料升温到55～65℃；在搅拌状态下向浆料中缓慢加入碱性铝盐，形成浆料体系，在浆料体系的pH达到9.3～10.0时，在向浆料中缓慢加入碱性铝盐的同时向浆料体系中加入第一酸性铝盐以将浆料体系的pH维持为9.3～10.0，然后保温熟化，其中，所述碱性铝盐和第一酸性铝盐的加入总量按氧化铝计为浆料中二氧化钛重量的1.5～10%；向浆料体系中加入第二酸性铝盐，以将浆料体系的pH控制为6.5～7.8；对浆料体系进行过滤并洗涤，得处理后的二氧化钛。

上述示例性实施例的方法通过采用酸性铝盐和碱性铝盐同时作为包膜剂和pH调节剂控制无机表面处理过程中的pH，从而减少酸碱用量、节约洗涤水，实现节约成本的目的，并且能够改善传统锆铝无机表面处理过程中产生大量副产物以及洗涤水用量大的难题。此外，在上述示例性实施例的方法中，通过对碱性铝盐和第一酸性铝盐的加入时机、加入方式和加入量的严格控制能够将浆料体系的pH维持在9.3～10.0的范围内进行保温熟化，这样能够使浆料体系的pH值持续且稳定地保持在9.3～10.0的范围内，从而确保稳定的沉积速率，有利于获得表面效果均匀稳定的产品，而且整体工艺时间和周期得以缩短。

优选地，缓慢加入酸性锆盐的步骤中，酸性锆盐的加入量按氧化锆计为浆料中二氧化钛重量的1.2～4.5%。

优选地，碱性铝盐和第一酸性铝盐的加入总量按氧化铝计为浆料中二氧化钛重量的2.5～8%。

优选地，在搅拌状态下向浆料中缓慢加入碱性铝盐的步骤中，在浆料体系的pH达到9.4～9.9时，同时向浆料体系中加入第一酸性铝盐以将浆料体系的pH维持为9.4～9.9。

优选地，向浆料体系中加入第二酸性铝盐的步骤中，将浆料体系的pH控制为6.7～7.4。

优选地，对浆料体系进行过滤并洗涤的步骤将浆料过滤洗涤至滤液电阻率大于80Ω·m。

在本发明的示例性实施例中，分散剂可以为六偏磷酸钠、单异丙醇胺、焦磷酸钠、磷酸二氢铵、硅酸钠中的一种或两种以上。

在本发明的示例性实施例中，酸性锆盐可以为易溶于水且水溶液呈酸性的锆盐。例如，酸性锆盐可以为硫酸锆、四氯化锆、二氯氧锆、硝酸锆等。在本发明的示例性实施例中，所指的碱性铝是易溶于水且水溶液呈碱性的铝盐。例如，碱性铝盐可以为偏铝酸钠或偏铝酸钾。酸性铝盐可以为酸性铝盐可以为易溶于水且水溶液呈酸性的锆盐。例如，作为酸性铝盐的第一酸性铝盐和第二酸性铝盐可以为硫酸铝、三氯化铝、硝酸铝等。

在本发明的一个示例性实施例中，二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法可以包括以下步骤：

1）将二氧化钛打浆成浓度为100～350g/L的浆料，并调节pH在9.0～10范围；

2）在浆料中加入分散剂，分散剂可以是六偏磷酸钠、单异丙醇胺、焦磷酸钠、磷酸二氢铵、硅酸钠中的一种或几种，优选的是六偏磷酸钠、单异丙醇胺；

3）将浆料通过砂磨机进行砂磨；

4）将砂磨后的浆料在搅拌状态下升温到45～60℃；

5）在搅拌状态下，30～60min内向浆料中缓慢加入酸性锆盐，氧化锆加入量为二氧化钛量的0.3%～5.5%，锆盐可以是硫酸锆、氯化锆或者硝酸锆，浓度按照氧化锆记控制在50～150g/L，加料结束后保温30～60min；

6）将浆料进一步升温到55～65℃；

7）维持搅拌状态，30～120min内向浆料中加入碱性铝盐（可以是偏铝酸钠、偏铝酸钾等），当体系pH达到9.3～10.0时候，同时向体系中加入酸性铝盐维持体系pH在9.3～10范围，加料结束后保温30～60min，氧化铝总加入量控制在1.5%～10%；

8）10～30min内向体系中加入酸性铝盐，将体系pH调节到6.5～7.8范围，保温40～120min；

9)将浆料过滤洗涤至滤液电阻率大于80Ω·m以上。

下面具体示例对本发明的示例性实施例做进一步描述。

示例1

将二氧化钛打浆成为280g/L的浆料，调节pH在9.5～10.0范围。在浆料中加入六偏磷酸钠分散剂，分散剂加量为二氧化钛的0.3%。将浆料通过砂磨机砂磨；将砂磨后的浆料在搅拌状态下升温到45℃；在搅拌状态下，30min内向浆料中缓慢加入100g/L的硫酸锆溶液，氧化锆加入量为二氧化钛量的0.3%，加料结束后保温30min。将浆料进一步升温到60℃；维持搅拌状态，90min内向浆料中加入偏铝酸钠，当体系pH达到9.3～10.0时候，同时向体系中加入硫酸铝维持体系pH在9.5～9.8范围，加料结束后保温30min，氧化铝总加入量控制在2.0%～3.0%；10～30min内向体系中加入硫酸铝，将体系pH调节到6.6～7.8范围，保温40min。将浆料过滤洗涤至滤液电阻率大于80Ω·m以上。

本示例的方法能够适合于普通通用型钛白。

示例2

将二氧化钛打浆成为320g/L的浆料。在浆料中加入单异丙醇胺分散剂，分散剂加量为二氧化钛的0.5%，调节pH在9.5～10.0范围。将浆料通过砂磨机砂磨。将砂磨后的浆料在搅拌状态下升温到50℃。在搅拌状态下，45min内向浆料中缓慢加入100g/L的氯化锆溶液，氧化锆加入量为二氧化钛量的0.5%，加料结束后保温50min。将浆料进一步升温到60℃；维持搅拌状态，90min内向浆料中加入偏铝酸钾，当体系pH达到9.3～10.0时候，同时向体系中加入氯化铝维持体系pH在9.5～9.8范围，加料结束后保温40min，氧化铝总加入量控制在2.5%～3.5%。10～30min内向体系中加入氯化铝，将体系pH调节到6.5～7.8范围，保温60min。将浆料过滤洗涤至滤液电阻率大于80Ω·m以上。

本示例的方法能够适合于偏油性应用体系的普通涂料中应用。

示例3

将二氧化钛打浆成为100g/L的浆料，调节pH在9.0～9.5范围。在浆料中加入六偏磷酸钠分散剂，分散剂加量为二氧化钛的0.3%。将浆料通过砂磨机砂磨；将砂磨后的浆料在搅拌状态下升温到55℃；在搅拌状态下，60min内向浆料中缓慢加入100g/L的硫酸锆溶液，氧化锆加入量为二氧化钛量的3.0%，加料结束后保温60min。将浆料进一步升温到65℃；维持搅拌状态，120min内向浆料中加入偏铝酸钠，当体系pH达到9.3～10.0时候，同时向体系中加入硫酸铝维持体系pH在9.5～9.8范围，加料结束后保温60min，氧化铝总加入量控制在5.5%～8.5%；10～30min内向体系中加入硫酸铝，将体系pH调节到6.7～7.4范围，保温60min。将浆料过滤洗涤至滤液电阻率大于80Ω·m以上。

本示例的方法能够适合于透明度要求高的纳米二氧化钛无机表面处理。

传统的用硫酸和氢氧化钠调节pH的锆铝包膜工艺，在洗涤时需要使用脱盐水20吨左右，同时消耗氢氧化钠约8～10kg，硫酸约50～70kg。而本发明的方法中，每吨钛白在洗涤时仅需要使用12吨脱盐水。因此，采用本示例的表面处理方法相比传统工艺每吨钛白可节约成本100元以上。

本发明的方法能够改善并解决传统锆铝无机表面处理过程中产生大量副产物、洗涤水用量大等难题，具有减少酸碱用量、节约洗涤水等好处，能够降低生产成本。

尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims

1.一种二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法，其特征在于，所述方法包括依次进行的以下步骤：

将二氧化钛打浆成浆料，并控制该浆料的pH在9.0～10范围；

向浆料中加入分散剂；

对浆料进行砂磨；

在搅拌状态下将浆料升温到45～60℃；

在搅拌状态下向浆料中缓慢加入酸性锆盐，然后保温熟化，其中，酸性锆盐的加入量按氧化锆计为浆料中二氧化钛重量的0.3～5.5%；

将浆料升温到55～65℃；

在搅拌状态下向浆料中缓慢加入碱性铝盐，形成浆料体系，在浆料体系的pH达到9.3～10.0时，同时向浆料体系中加入第一酸性铝盐以将浆料体系的pH维持为9.3～10.0，然后保温熟化，其中，所述碱性铝盐和第一酸性铝盐的加入总量按氧化铝计为浆料中二氧化钛重量的1.5～10%；

向浆料体系中加入第二酸性铝盐，以将浆料体系的pH控制为6.5～7.8；

对浆料体系进行过滤并洗涤，得处理后的二氧化钛。

2.根据权利要求1所述的二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法，其特征在于，所述缓慢加入酸性锆盐的步骤中，酸性锆盐的加入量按氧化锆计为浆料中二氧化钛重量的1.2～4.5%。

3.根据权利要求1所述的二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法，其特征在于，所述碱性铝盐和第一酸性铝盐的加入总量按氧化铝计为浆料中二氧化钛重量的2.5～8%。

4.根据权利要求1所述的二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法，其特征在于，所述在搅拌状态下向浆料中缓慢加入碱性铝盐的步骤中，在浆料体系的pH达到9.4～9.9时，同时向浆料体系中加入第一酸性铝盐以将浆料体系的pH维持为9.4～9.9。

5.根据权利要求1所述的二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法，其特征在于，所述向浆料体系中加入第二酸性铝盐的步骤中，将浆料体系的pH控制为6.7～7.4。

6.根据权利要求1所述的二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法，其特征在于，所述对浆料体系进行过滤并洗涤的步骤将浆料过滤洗涤至滤液电阻率大于80Ω·m。

7.根据权利要求1所述的二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法，其特征在于，所述散剂为六偏磷酸钠、单异丙醇胺、焦磷酸钠、磷酸二氢铵、硅酸钠中的一种或两种以上。

8.根据权利要求1所述的二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法，其特征在于，所述酸性锆盐为硫酸锆、氯化锆或硝酸锆。

9.根据权利要求1所述的二氧化钛的锆铝复合无机表面处理方法，其特征在于，所述碱性铝盐为偏铝酸钠或偏铝酸钾，所述第一酸性铝盐和第二酸性铝盐均为硫酸铝或氯化铝。