CN103980739A - 一种部分取代钛白粉的多重改性超细非金属粉体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种部分取代钛白粉的多重改性超细非金属粉体及其制备方法，其是由下述重量份的原料制得：超细重质碳酸钙粉 60-75，煅烧高岭土粉 15-20，硅灰石粉10-15，硅烷偶联剂1-2，硬脂酸0.8-1.2；本发明与金红石型钛白粉相比，所生产的多重改性超细非金属粉体具有更加优良的表面活性和分散性，与其他有机材料的相容性更好、加工流动性能更好，而且具有优良的白度和遮盖率。

Description

一种部分取代钛白粉的多重改性超细非金属粉体及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种多重改性超细非金属粉体产品、制备方法及其应用，该多重改性超细非金属粉体可以部分取代金红石型钛白粉。

技术背景

钛白粉被认为是目前世界上使用量最大的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。钛白粉制造方法有两种：硫酸法和氯化法。硫酸法是将钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸亚钛，经水解生成偏钛酸，再经煅烧、粉碎即得到钛白粉产品。此法可生产锐钛型和金红石型钛白粉。缺点是流程长，只能以间歇操作为主，湿法操作，硫酸、水消耗高，废物及副产物多，对环境污染大。氯化法氯化法是将金红石或高钛渣粉料与焦炭混合后进行高温氯化生产四氯化钛，经高温氧化，再经过滤、水洗、干燥、粉碎得到钛白粉产品。氯化法只能生产金红石型产品。但是投资大，设备结构复杂，对材料要求高，要耐高温、耐腐蚀，装置难以维修，研究开发难度大。

综上所述，研发一种具有和金红石型钛白粉相似的优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性、和化学稳定性等特性且原料来源广泛，加工过程简单、连续，环保且无污染的多重改性超细非金属粉体以取代部分金红石型钛白粉，不仅具有较高的经济效益，也具有节能环保等方面的社会效益。

发明内容

本发明所要解决的技术内容是提供粒径细微化、表面活性化、具有优良的白度、遮盖力和耐候性的多重改性超细非金属粉体。

本发明解决技术问题的技术方案为：多重改性超细非金属粉体配方设计、制备方法以及在涂料中的应用，所述的粉体含有以下物质及重量份：

超细重质碳酸钙粉60-75，煅烧高岭土粉15-20，硅灰石粉10-15，硅烷偶联剂1-2，硬脂酸0.8-1.2。

所述的一种部分取代钛白粉的多重改性超细非金属粉体，其特征在于：所述的超细重质碳酸钙粉的d97≤2.0um，所述的煅烧高岭土d97≤2.5um，所述的硅灰石粉的d97≤5.0um。

所述的部分取代钛白粉的多重改性超细非金属粉体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将超细重质碳酸钙粉加入高速混合机中，再分别加入硅灰石粉和煅烧高岭土粉，搅拌并升温，当温度达到100-110℃时，保温8-10分钟以烘去水分，然后均匀地加入硅烷偶联剂，升温至150-165℃，再保温6-8分钟，放料至中间料斗中，冷却物料至90-100℃，螺旋计量给料机定量向三辊连续粉体表面改性机连续加入上述初步改性的混合粉料的同时加入硬脂酸，经过三辊连续粉体表面改性机搅拌、分散、混合、包覆即可制得本发明成品。

所述的硅烷偶联剂的型号为KH-580，由南京曙光公司生产。

所述的硬脂酸型号为1801，市售。

所述的煅烧高岭土和硅灰石均为市售产品。

所述的超细重质碳酸钙粉由芜湖同达新材料科技有限公司生产。

所述的多重改性超细非金属粉体的制备方法为：

本发明成品由气力输送装置输送至成品仓，最后由自动包装机包装，整个生产过程通过管道和料仓连接，用PLC全自动实现连续生产过程控制，基本无粉尘逸出。

本发明通过超细重质碳酸钙、超细高岭土与硅灰石粉之间的预混合，首先利用了不同的超细粉体不同的粒径分布进行合理级配，使得混合粉体的粒径分布范围适宜有效填补分子之间的空隙；第二利用超细重质碳酸钙、超细高岭土与硅灰石粉之间因不同的粉体的晶型结构及化学组成的差异能够有效弥补单一超细非金属粉体固有的性能缺陷，形成性能优势互补的超细非金属粉复合体。硅灰石是一种针状结构，其尺寸稳定性、热稳定性等补强作用更优异；高岭土的层状八面体结构使得复合粉体在涂料体系中具有很好的悬浮型，起到有效防止沉淀的作用；而近似于球状的重质碳酸钙晶型结构则有助于超细非金属粉复合体具有更好的分散性和加工流动性。第三、所述的超细非金属粉复合体经偶联剂的浸润、桥接等作用下大大降低了表面能，所述的硬脂酸的进一步处理，更增强了超细复合改性非金属粉的表面活性和流动性，偶联剂和硬脂酸之间良好的协同改性效应有效克服超细粉体的团聚倾向，也更好的改善了超细复合改性非金属粉的相容性。

本发明与金红石型钛白粉相比，所生产的多重改性超细非金属粉体具有更加优良的表面活性和分散性，与其他有机材料的相容性更好、加工流动性能更好，而且具有优良的白度和遮盖率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。

实施例1

配比

所述的硅烷偶联剂的型号为KH-580，由南京曙光公司生产。

所述的硬脂酸型号为1801，市售。

所述的煅烧高岭土和硅灰石均为市售产品。

所述的超细重质碳酸钙粉由芜湖同达新材料科技有限公司生产。

其制备方法为：

将粉超细重质碳酸钙粉加入高速混合机中，再分别加入硅灰石粉和高岭土粉，高速搅拌并升温，当温度达到105℃时，保温8分钟以烘去水分，然后均匀地加入偶联剂，升温至155℃，再保温8分钟，放料至中间料斗中，冷却物料至95℃，螺旋计量给料机定量向三辊连续粉体表面改性机连续计入上述初步改性的混合粉料的同时加入硬脂酸，经过三辊连续粉体表面改性机高速搅拌、分散、混合、包覆即可制得成品多重改性超细非金属粉体。成品由气力输送装置输送至成品仓，最后由自动包装机包装。

实施例2

配比

所述的硅烷偶联剂的型号为KH-580，由南京曙光公司生产。

所述的硬脂酸型号为1801，市售。

所述的煅烧高岭土和硅灰石均为市售产品。

所述的超细重质碳酸钙粉由芜湖同达新材料科技有限公司生产。

其制备方法为：

将粉超细重质碳酸钙粉加入高速混合机中，再分别加入硅灰石粉和高岭土粉，高速搅拌并升温，当温度达到110℃时，保温分钟以烘去水分，然后均匀地加入偶联剂，升温至160℃，再保温7分钟，放料至中间料斗中，冷却物料至95℃，螺旋计量给料机定量向三辊连续粉体表面改性机连续计入上述初步改性的混合粉料的同时加入硬脂酸，经过三辊连续粉体表面改性机高速搅拌、分散、混合、包覆即可制得成品多重改性超细非金属粉体。成品由气力输送装置输送至成品仓，最后由自动包装机包装。

本发明的粒径按照GB/T19281-2003的标准进行检测

本发明的水分按照GB/T19281-2003的标准进行检测

本发明的活化度按照GB/T19281-2003的标准进行检测

本发明的吸油量按照GB/T19281-2003的标准进行检测

本发明的白度按照GB/T19281-2003的标准进行检测

实施例1、2所制备的多重改性超细非金属粉体的技术指标如表1：

表1

实施例3：将实施例1、2分别用于水性建筑涂料中，具体方案如下：

一、配方

配方1

氨水调PH＝7

配方2

用实施例1所制备的30份多重改性超细非金属粉体取代20份配方1中的钛白粉，其余同配方1。

所述钛白粉为金红石型，进口；沉淀硫酸钡轻质碳酸钙均为600目，市售；其它材料均为市售。

配方3

用实施例2所制备的32份多重改性超细非金属粉体取代20份配方1中的钛白粉，其余同配方1。

二、工艺

①用水将增稠剂溶解

②加各种助剂，低速搅匀

③加粉剂，搅匀，润湿（可补适量水使之充分润湿）

④各料入砂磨机罐中，加玻璃砂，开机研磨，控制30分钟，转速4100转／分

⑤研磨30分钟后，测细度≤60um停机

⑥加乳液，搅匀，过滤

⑦用氨水调PH＝7

按照GB/T9755-2001标准要求检验，具体指标见表2

表2

从表2所示的技术指标来看，实施例1、实施例2所制备的多重改性超细非金属粉体在水性建筑外墙涂料中加工分散性能更好，其砂磨分散时间要比替代金红石型钛白粉要节约近一半时间，而且涂料的附着力和耐擦洗性能更加优越，且单位涂刷面积更大，耐老化性能更强，遮盖率也接近金红石型的钛白粉，本发明所制备的多重改性超细非金属粉体在水性建筑涂料中的综合性能好，完全可以部分取代金红石型钛白粉，是一种新型的功能性涂料助剂，具有极高的应用价值和市场推广前景。

Claims (4)

1.一种部分取代钛白粉的多重改性超细非金属粉体，其特征在于： 其是由下述重量份的原料制得：超细重质碳酸钙粉  60-75，煅烧高岭土粉  15-20，硅灰石粉10-15，硅烷偶联剂1-2，硬脂酸0.8-1.2。

2.根据权利要求1所述的一种部分取代钛白粉的多重改性超细非金属粉体，其特征在于：所述的超细重质碳酸钙粉的d97≤2.0 um，所述的煅烧高岭土d97≤2.5 um，所述的硅灰石粉的d97≤5.0 um。

3.根据权利要求1所述的一种部分取代钛白粉的多重改性超细非金属粉体，其特征在于：所述的硅烷偶联剂的型号为KH-580，所述的硬脂酸型号为1801。

4.一种根据权利要求1所述的部分取代钛白粉的多重改性超细非金属粉体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将超细重质碳酸钙粉加入高速混合机中，再分别加入硅灰石粉和煅烧高岭土粉，搅拌并升温，当温度达到100-110℃时，保温8-10分钟以烘去水分，然后均匀地加入硅烷偶联剂，升温至150-165℃，再保温6-8分钟，放料至中间料斗中，冷却物料至90-100℃，螺旋计量给料机定量向三辊连续粉体表面改性机连续加入上述初步改性的混合粉料的同时加入硬脂酸，经过三辊连续粉体表面改性机搅拌、分散、混合、包覆即可制得本发明成品。