CN103980737B - 改性二氧化钛颜料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性二氧化钛颜料的制备方法，其特征是该制备方法包括以下步骤：首先，在强酸性条件下，加入有机钛酸酯及无机锆盐，无机钙盐，搅拌、水解形成复合前驱体溶液A；其次，在A溶液中加入一定量的水稀释，同时加入少量硬脂酸钠、石蜡、聚乙二醇，水浴控温，得到乳液B；然后，乳液B分离得到溶液C及湿滤饼D；最后，溶液C循环使用于稀释A溶液，湿滤饼D通过氨水调节pH值至中性，过滤得到白色滤饼，在一定温度下烘干，经球磨得到改性二氧化钛颜料。本发明通过氧化锆、氧化钙及有机助剂对二氧化钛进行改性，有效提高了二氧化钛的耐久性、耐候性；本发明制备过程简易、可批量生产；本改性二氧化钛颜料适用性强，可以任意比例复配于其它化学品（如涂料）中。

Description

改性二氧化钛颜料及其制备方法
技术领域
本发明属于无机材料合成领域，特别是一种改性二氧化钛颜料的制备方法。本发明的改性二氧化钛颜料可用于涂料、印染和纸张等行业。
背景技术
在化学合成领域，溶胶-凝胶法以及化学沉淀技术是一种合成有序结构、性能优异材料的有效方法，具有诸多优点：如无需复杂工艺及设备，易于操作，可批量生产等。该方法已被广泛报道，应用于无机材料的制备。
二氧化钛作为一种性能优异的白色颜料，被广泛应用于涂料、印染、造纸等行业，但其耐久性、耐候性相对较差，常常采用无机材料包覆来提高其性能。如中国专利CN 1775869A报道了采用氧化锆、氧化铝、氧化硅涂层包覆来提高其耐久性及耐候性能；中国专利CN 101589115A则采用锆石砂改性二氧化钛颜料。但多数改性二氧化钛颜料采用无机二氧化钛粉末为原料，通过物理法、化学法进行改性，通常会存在一些缺陷：如分散均匀性差、能耗高、操作繁琐、需要特种设备、无法批量生产等。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种改性二氧化钛颜料的制备方法，结合溶胶-凝胶法以及化学沉淀技术的优势，快速批量制备二氧化钛颜料，该颜料易于与其它化合物进行复配，相容性好。
本发明的技术方案：首先，在强酸性条件下，加入有机钛酸酯及无机锆盐，无机钙盐，搅拌、水解形成复合前驱体溶液A；其次，在A溶液中加入一定量的水稀释，同时加入少量硬脂酸钠、石蜡、聚乙二醇，水浴控温，得到乳液B；然后，乳液B分离得到溶液C及湿滤饼D；最后，溶液C循环使用于稀释A溶液，湿滤饼D通过氨水调节pH值至中性，过滤得到白色滤饼，在一定温度下烘干，经球磨得到改性二氧化钛颜料。
其中，强酸性条件，可选硫酸、盐酸、硝酸，优选盐酸，前驱体溶液A的pH值控制低于0.5；有机钛酸酯可选用钛酸丙酯（Ti(OC3H7)4）或钛酸丁酯（Ti(OC4H9)4）；无机锆盐可选二氯氧锆（ZrOCl2·8H2O）、硝酸氧锆（ZrO(NO3)2），优选硝酸氧锆；无机钙盐，任选氯化钙（CaCl2）、硝酸钙（Ca(NO3)2），Zr/Ti摩尔比为5%-15%，Ca/Ti摩尔比为5%-15%；聚乙二醇（PEG）分子量任选，如400、600、20000等；
其中，A溶液与稀释水体积比为1：1-1：3，硬脂酸钠添加量为钛酸酯质量的0.5%-1.5%，石蜡添加量为钛酸酯质量的0.1%-1%，聚乙二醇添加量均为钛酸酯质量的0.5%-1%；
其中，水浴控温为控制50oC-70oC，氨水调节pH值控制7-9，烘干温度控制80oC -110oC。
本发明与现有技术相比，具有显著优点：其一、该改性二氧化钛颜料制备方法简易，可批量生产；其二，该改性二氧化钛颜料实质通过氧化锆、氧化钙及有机助剂有效提高了二氧化钛的耐久性、耐候性，其三，该颜料适用性强，可以任意比例复配于其它化学品（如涂料）中。
具体实施方式
下面结合具体实施例说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为对技术方案的限制。
实施例1：依以下具体步骤制备改性二氧化钛颜料。
步骤1、在60mL浓盐酸（质量浓度30%）溶液中，加入30g钛酸丙酯，剧烈搅拌，缓慢加入2.4g硝酸氧锆以及1g氯化钙，搅拌至溶液呈现出透明状，时间控制2h，得到溶液A。
步骤2、溶液A中加入100mL水，继续搅拌，加入硬脂酸钠2g、石蜡0.3g以及聚乙二醇（PEG-400）1.5g，水浴温度控制50oC，搅拌时间控制8h，得到乳液B。
步骤3、乳液B通过过滤分离，得到酸性液体C以及湿滤饼D。
步骤4、湿滤饼D溶于50mL水，搅拌加入氨水调节pH值至8，溶液过滤得到白色滤饼，经烘箱（110oC）24h烘干，经球磨机研磨得到改性二氧化钛成品。
实施例2：依以下具体步骤制备改性二氧化钛颜料。
步骤1、在60mL浓盐酸（质量32%）溶液中，加入20g钛酸丙酯，剧烈搅拌，缓慢加入2.4g硫酸氧锆以及0.6 g硝酸钙，搅拌至溶液呈现出透明状，时间控制2h，得到溶液A。
步骤2、溶液A中加入150mL水，继续搅拌，加入硬脂酸钠1g、石蜡0.6g以及聚乙二醇（PEG-600）1g，水浴温度控制60oC，搅拌时间控制24 h，得到乳液B。
步骤3、同实施例1。
步骤4、湿滤饼D溶于50mL水，搅拌加入氨水调节pH值至9，溶液过滤得到白色滤饼，经烘箱（80oC）48h烘干，经球磨机研磨得到改性二氧化钛成品。
实施例3：依以下具体步骤制备改性二氧化钛颜料。
步骤1、在60mL盐酸（质量浓度35%）溶液中，加入40g钛酸丁酯，剧烈搅拌，缓慢加入4g硝酸氧锆以及2.9g硝酸钙，搅拌至溶液呈现出透明状，时间控制2h，得到溶液A。
步骤2、溶液A中加入300mL水，继续搅拌，加入硬脂酸钠6g、石蜡4g以及聚乙二醇（PEG-600）4g，水浴温度控制70oC，搅拌时间控制48h，得到乳液B。
步骤3、同实施例1。
步骤4、同实施例1。
实施例4 ：依以下具体步骤制备改性二氧化钛颜料。
步骤1、在60mL硝酸（40%）溶液中，加入30g钛酸丁酯，剧烈搅拌，缓慢加入4.2g二氯氧锆以及1.4g氯化钙，搅拌至溶液呈现出透明状，时间控制2h，得到溶液A。
步骤2、溶液A中加入180mL水，继续搅拌，加入硬脂酸钠4g、石蜡2g以及聚乙二醇（PEG-600）2g，水浴温度控制60oC，搅拌时间控制36h，得到乳液B。
步骤3、同实施例1。
步骤4、同实施例1。
 实施例5 ：依以下具体步骤制备改性二氧化钛颜料。
步骤1、在60mL硫酸（70%）溶液中，加入30g钛酸丙酯，剧烈搅拌，缓慢加入1.2g硝酸氧锆以及0.6g氯化钙，搅拌至溶液呈现出透明状，时间控制1h，得到溶液A。
步骤2、溶液A中加入200mL水，继续搅拌，加入硬脂酸钠1.5g、石蜡1g以及聚乙二醇（PEG-600）2g，水浴温度控制70oC，搅拌时间控制24 h，得到乳液B。
步骤3、同实施例2。
步骤4、同实施例2。

Claims (2)

1.改性二氧化钛颜料的制备方法，其特征是该制备方法包括以下步骤：首先，在强酸性条件下，加入有机钛酸酯及无机锆盐，无机钙盐，搅拌、水解形成复合前驱体溶液A，pH值控制低于0.5；其次，在A溶液中加入一定比例水稀释，A溶液与稀释水体积比为1：1-1：3，同时加入少量硬脂酸钠、石蜡及聚乙二醇，三者对应添加量分别占钛酸酯质量的0.5%-1.5%、0.1%-1%和0.5%-1%，水浴控温50oC-70oC，得到乳液B；然后，乳液B分离得到溶液C及湿滤饼D；最后，溶液C循环使用于稀释A溶液，湿滤饼D通过氨水调节pH值控制7-9，过滤得到白色滤饼，烘干，温度控制80oC-110oC，时间控制24h-48h，经球磨得到改性二氧化钛颜料。
2.根据权利要求1所述的改性二氧化钛颜料的制备方法，其特征是：强酸性条件，选用硫酸、硝酸或盐酸调节，控制溶液A的pH值；有机钛酸酯选用Ti(OC3H7)4或Ti(OC4H9)4；无机锆盐选用ZrOCl2·8H2O或ZrO(NO3)2；无机钙盐，选用CaCl2或Ca(NO3)2，Zr/Ti摩尔比为5%-15%，Ca/Ti摩尔比为5%-15%；聚乙二醇的分子量选用400、600或20000。
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