CN106459611A - 涂覆的二氧化钛分散体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于制备二氧化钛产品的方法，其包含以下步骤：‑提供包含二氧化钛颗粒的分散体，其中所述分散体含有从50g/l至600g/l的TiO2；并且然后，以任何顺序，‑向所述二氧化钛颗粒施加无机涂层，同时在涂覆步骤之前和/或在涂覆步骤过程中维持胶体稳定性；‑浓缩所述分散体：通过使所述分散体经受横流式过滤的作用并且持续横流式过滤工艺直至所述分散体处于含有800g/l或更多TiO2的浓缩形式；从而提供处于涂覆颗粒的浓缩分散体形式的二氧化钛产品。涂覆颗粒的浓缩分散体可以任选地分散在载色剂中以获得颜料产品。

Description

涂覆的二氧化钛分散体
技术领域
本发明涉及用于生产二氧化钛颜料产品的方法。特别地，所述方法涉及包含含有颜料的二氧化钛颗粒的二氧化钛颜料产品的生产，其适合于在具有优良耐久性的涂料或油墨的制备中使用。本发明的方法允许在不需要干燥步骤的情况下生产这样的产品。因此，所述方法是能量和成本更高效的。
背景技术
通常认为二氧化钛(TiO2)作为商业中主要的白色颜料。其具有异常高的折射率、可忽略的颜色并且还是惰性的。二氧化钛通常以两种主要多晶型体之一(锐钛矿或金红石)存在于市场中；对于大多数商业应用，金红石是所需要的形式。二氧化钛以可用作涂料、纸张、塑料、陶瓷、油墨等中的乳浊剂而闻名。商业销售的二氧化钛通常具有150nm至350nm的平均颗粒尺寸。
存在两种用于制作原始的含有颜料的二氧化钛的主要工艺：硫酸盐工艺和氯化物工艺。
硫酸盐工艺基于钛铁矿或钛渣在浓硫酸中的溶出。在铁作为硫酸铁去除之后，将溶液加热并用水稀释。钛水解形成含氧硫酸钛沉淀，其经进一步处理以生产TiO2颜料。
氯化物工艺依赖于低铁的含有钛的矿石或中间产物的碳氯化形成TiCl4，然后是TiCl4的气相氧化。
通过调节分散体的pH能够从含有二氧化钛的分散体中使二氧化钛絮凝和/或沉淀出来。
用于通过任何已知方法获得的二氧化钛的精加工工艺，可以包括以下的一种或多种：干法研磨、湿法研磨、分类、过滤、洗涤、干燥、蒸汽微粒化和包装。
通常，在商业工艺中将总是研磨和微粒化二氧化钛分散体以实现所需要的颗粒尺寸分布。
任选地可以存在表面处理步骤。表面处理步骤通常包括将氧化铝、氧化硅、氧化锆、和/或其他金属氧化物沉淀在二氧化钛的表面上。此涂覆处理的目的是给予光稳定性、保存期、分散性和/或流动性。此步骤通常发生在湿法研磨步骤之后和干燥步骤之前。
常见的是将二氧化钛研磨、表面处理并且然后干燥。认为在表面处理之后的干燥步骤是确保涂层充分地凝结至颗粒上并且具有所需的活性水平。
在本领域中通常优选精加工工艺包含：研磨；然后是任何所需的表面处理步骤，例如金属氧化物涂覆；然后是过滤和/或洗涤；然后是干燥；并且然后是微粒化，以获得具有所需要的颗粒分布的最终二氧化钛白色颜料产品。
处理和干燥产品的步骤能够引起颗粒聚集。随后的微粒化步骤确保在干燥的处理的产品中的颗粒是分开的，使得恢复所需要的颗粒尺寸分布。
因此照惯例，总是将二氧化钛微粒化以便产生适合于作为在涂料、油墨或类似物中使用的白色颜料的所需要的颗粒尺寸分布，其中在涂料或油墨的制备过程中机械能输入低。
在涂料或其他含颜料的产品中的颗粒尺寸分布确定通过含颜料的产品实现的遮盖力。
平均颗粒尺寸(当使用Brookhaven BI-XDCW X射线盘式离心机系统或OD方法确定时)应该位于从0.29至0.32微米的范围内，且有小于1.45的几何标准差。如技术人员将意识到的，将颗粒尺寸分布作为对数正态分布建模。
可以如下确定使用Brookhaven BI-XDCW X射线盘式离心机系统(XDC)的颗粒尺寸分布测量：将干燥的TiO2材料(0.92g)与1/16％硅酸钠溶液(16.80g)及去离子水(5.28g)在Bosch研磨罐中混合以产生～4％固体的稀悬浮液。用两滴氢氧化钠溶液(2％)将pH调节至10和10.5之间。然后使用Bosch高速旋转混合器将样品剧烈研磨10分钟。设计此方法以代表在大多数的涂料和油墨的生产中使用的机械能。
可以如下确定使用OD(光学密度)方法B的颗粒尺寸分布测量：将干燥的TiO2材料(0.92g)与1/16％硅酸钠溶液(16.80g)及去离子水(5.28g)在Bosch研磨罐中混合以产生～4％固体的稀悬浮液。用两滴氢氧化钠溶液(2％)将pH调节至10和10.5之间。然后使用Bosch高速旋转混合器将样品剧烈研磨10分钟。设计此方法以代表在大多数的涂料和油墨的生产中使用的机械能。然后将分散体稀释至例如用于避免多重散射的浓度。然后使用UV/Vis分光计在一系列波长处测量此稀释的分散体的光学密度。将这些测量值与在这些波长处使用Mie理论计算的球形颗粒的对数正态分布所预计的光学密度对比。在实验结果和理论结果之间的最佳拟合给出几何体积平均颗粒尺寸(PS(OD)或OD颗粒尺寸)和几何标准差(GSD(OD))。
还可以需要颗粒尺寸分布不具有长的“尾部(tail)”，换句话说，不存在显著量的大尺寸颗粒。例如，通常需要90重量％或更多的颗粒应该具有小于0.5微米的颗粒尺寸。大于0.5微米的高浓度颗粒将对涂料或油墨的光泽有害。使用X射线沉积能够确定颗粒尺寸直径。理想地，还是99重量％或更多的颗粒具有小于1.5微米的颗粒尺寸直径(当使用X射线沉积确定时)的情况。
如上指出，处理和干燥产品的步骤能够引起颗粒聚集，这意味着在传统二氧化钛颜料制备途径中通常需要流体能量研磨(微粒化)，以便将颗粒回复至所需要的尺寸。否则，当随后将最终产品分散(例如通过高速分散)在载色剂中例如形成涂料或油墨时，含有二氧化钛颗粒的所得产品将不具有所需要的尺寸分布但是反而将具有过高水平的尺寸过大的颗粒。
在流体能量研磨机(或微粒机)中进行流体能量研磨。大多数流体能量研磨机在以下基础构造上变化：由两个通常平行的限定轴壁的圆形板和确定外围壁的环形边缘封闭而成的盘形研磨室，且该室的轴向长度或高度基本上小于直径。围绕研磨机的周长设置有许多间隔一致的用于注入研磨流体的喷口，其连同用于供给待粉碎的粒状材料的供给喷嘴一起供应用于粉碎的额外能量。使喷口取向，使得将研磨流体和粒状材料切向地注入至小于室周长的圆的周长。能够通过与研磨室成切向的侧进口或以与顶部成角度(通常与研磨室的平面成30°角)引入向研磨室的供给。侧供给微粒机通常产生较好的研磨分散体，而顶部供给微粒机能够产生较高速率。
在研磨室内，通过研磨流体(例如压缩气)经过供给进口或经过位于围绕研磨室外围的环形构造中的流体喷嘴的引入来形成漩涡。切向地供给至室外围中的研磨流体(压缩气，例如空气、蒸汽、氮等)当其在研磨室内移动时形成高速漩涡。高速漩涡扫起粒状材料，其导致高速颗粒与颗粒碰撞以及与研磨室壁的内部分的碰撞。在二氧化钛的微粒化中，研磨流体通常是过热蒸汽。
清楚地，较重的颗粒具有在漩涡内较长的停留时间。较轻的颗粒随着气体漩涡移动直至到达排出导管。典型地，流体能量研磨机能够产生细小的(小于10微米直径)和超细小的(小于5微米直径)颗粒。然而，在研磨过程中，有时依然能够发现不需要地大的颗粒尺寸逸入产品中。
通常，在白色颜料产业中，特别需要降低过早地进入所得的颜料产品中的尺寸过大材料的量。因此与将其他产品微粒化时对比，在微粒化过程中研磨的强度典型地增加。其具有就流体使用、能量消耗和每个研磨机降低的容量而言的较高成本的后果。
进一步，采用这样的工艺，可以降低尺寸过大材料的量，但是可以存在对颜料性质的不利影响。
特别的关注在于传统的颜料精加工工艺是高度能量密集的工艺。在精加工中最高的能量消耗操作通常是使用过热蒸汽的干燥产品的流体能量研磨。
一旦获得具有所需要的颗粒尺寸分布的最终二氧化钛白色颜料产品，就通常将其再制浆。
通常，提供的商业产品是处于含水分散体的形式的二氧化钛白色颜料产品。这将一般为相对浓缩的分散体，并且可以被称为颜料浓缩物。
本发明提供用于获得这样的颜料浓缩物的改进方法。
发明内容
在一方面，本发明提供用于制备二氧化钛产品的方法，其包含以下步骤：
-提供包含二氧化钛颗粒的分散体，其中分散体含有从50g/l至600g/l的TiO2；
并且然后，以任何顺序，
-向二氧化钛颗粒施加无机涂层，同时在涂覆步骤之前和/或在涂覆步骤过程中采取一个或多个步骤以维持胶体稳定性；
-浓缩分散体：通过使分散体经受横流式过滤的作用并且持续横流式过滤工艺直至分散体处于含有800g/l或更多TiO2的浓缩形式；
从而提供处于涂覆颗粒的浓缩分散体形式的二氧化钛产品。
此方法的好处是不存在二氧化钛颗粒的干燥。在该方法的全部步骤过程中，颗粒保持处于湿的形式，即处于分散。
避免颗粒的干燥具有降低成本的好处，因为不需要与传统的干燥工艺相关的加热。
另外，如上指出，包含处理和干燥产品的传统工艺能够引起颗粒聚集，这意味着在传统二氧化钛颜料制备途径中通常需要流体能量研磨(微粒化)。因此避免颗粒的干燥具有避免初始发生的聚集。本发明的方法中使用的涂覆步骤还不会导致颗粒的聚集，因为在实施涂覆时维持了胶体稳定性。
因此避免对能量密集的微粒化步骤的需要，并且因此该方法是能量和成本更高效的。
在本领域中存在倾向：为了最终二氧化钛产品具有足够的耐久性以便适合于在涂料或油墨的制备中使用，需要将涂层干燥至颗粒上。因此看上去涂覆和干燥是必要的。
因此以下是传统的：将降低光催化活性的涂层施加至在处于初始的分散体形式时的颗粒，并且然后将颗粒干燥以便通过将涂层凝结至颗粒上来提供有效的表面处理，从而赋予那些颗粒耐气候性。这样的降低二氧化钛的光催化活性(因此当所述产品经受太阳辐射时延长其中纳入二氧化钛的含有颜料的产品的使用期)的表面处理在本领域中是众所周知的。
出人意料地，在本发明的方法中使用的表面处理提供在二氧化钛颗粒上有效降低二氧化钛的光催化活性的涂层，因此赋予其中纳入二氧化钛的含有颜料的产品(例如涂料或油墨)优良的耐久性，即使从来没有干燥此涂层。当二氧化钛颗粒处于分散体的形式时进行表面处理，并且在处理之后任何时刻不存在干燥二氧化钛颗粒的要求。因此在表面处理和获得颜料浓缩物(其为处于涂覆颗粒的浓缩分散体形式的二氧化钛产品)之间不存在干燥步骤。换句话说，从提供包含二氧化钛颗粒的分散体的初始步骤直至获得适合于在涂料和油墨中使用的最终二氧化钛产品的步骤，二氧化钛颗粒保持处于分散体的形式。
因此在不需要干燥的情况以及不需要随之发生的微粒化的情况下可获得适合于在涂料或油墨中使用的颜料浓缩物。因此该方法是能量和成本更高效的。
如通过该方法获得的适合于在涂料或油墨中使用的颜料浓缩物可以容易分散在载色剂中以给出包含二氧化钛颜料的含有颜料的产品(例如涂料或油墨产品)。二氧化钛颜料具有降低的光催化活性，并且因此含有颜料的产品具有优良的耐久性。换句话说，甚至当含有颜料的产品经受太阳辐射时，含有颜料的产品的使用期仍是优良的。
在一个实施方案中，随后将所获得的颜料浓缩物分散在载色剂中，以提供包含分散在所述载色剂中的含有颜料的二氧化钛颗粒的含有颜料的产品，例如涂料或油墨产品。分散体可以是通过机械搅拌或手动搅拌、或通过高速分散、或通过任何其他合适的方式。对于待实现的分散体不存在特别要求；在本发明的方法中，在不需要施加任何显著力的情况下容易使颜料颗粒分散。
因此可以使用本发明的方法以获得具有优良的耐久性的含有颜料的产品，例如涂料或油墨产品。
附图说明
图1为显示以微米计的颗粒尺寸(使用光学密度方法确定)和以mS/cm计的电导率值的图表，其在用于制备如实施例1中描述的根据本发明具有两个致密氧化硅涂层的金红石氧化钛颗粒的方法过程中进行记录。
图2为显示在氧化硅涂层的施加之前在实施例1中使用的金红石氧化钛晶体的电子显微照片。
图3为显示在氧化硅涂层的施加之后实施例1的金红石氧化钛晶体的电子显微照片。
发明详细说明
在本发明的方法中初始提供包含二氧化钛颗粒的分散体。在此分散体中存在从50g/l至600g/l的TiO2，例如从50g/l至500g/l的TiO2；例如可以存在从100g/l至600g/l的TiO2、或从100g/l至550g/l的TiO2、或从150g/l至550g/l的TiO2、或从150g/l至500g/l的TiO2。
在一个实施方案中，在初始的分散体中存在从200g/l至500g/l的TiO2，例如从200g/l至450g/l的TiO2、或从250g/l至450g/l的TiO2、或从250g/l至400g/l的TiO2、或从300g/l至400g/l的TiO2。
设想在初始的分散体中的TiO2的浓度范围用于上面提到的各种下限和上限的全部可能的结合。
分散体可以任选地被稀释或可以被浓缩以提供具有二氧化钛颗粒的所述浓度的分散体。
如下更详细地讨论的，可以通过任何传统的步骤获得包含二氧化钛颗粒的分散体。通常，获得二氧化钛颗粒的初始分散体是标准的并且没有被本发明改变。作为本领域中传统的，考虑到二氧化钛的预期用途(例如作为在涂料或油墨中的颜料)及因此就尺寸等而言的颗粒的相关特性将获得分散体。
其中提供二氧化钛颗粒的分散体中的液体载体优选为极性的。
在一个实施方案中，液体载体是含水的；其可以是水或含水溶液。然而还可考虑用于颗粒的其他极性载体，例如它们可以选自极性有机溶剂或醇类。液体载体还可以是两种或更多种极性载体的混合物，例如其可以是水和醇的混合物。
在本发明的方法中将无机涂层施加至二氧化钛颗粒。可以在通过横向过滤(cross-filtration)将分散体浓缩之前或在通过横向过滤将分散体浓缩之后施加此涂层。
因此将二氧化钛颜料颗粒表面处理从而用无机材料涂覆。施加处理以降低二氧化钛的光催化活性，因此当产品经受太阳辐射时延长其中纳入二氧化钛的含有颜料的产品的使用期。技术人员将知道用于二氧化钛颗粒的这样的表面处理在本领域中是已知的。然而，如上指出，传统地认为这样的处理需要随后的干燥步骤以实现有效的涂层。与此相反，在本发明中，在处理之后没有干燥涂覆的颗粒。在本发明中确定，当在涂覆步骤过程中维持胶体稳定性的同时施加涂层时，能够在不需要随后干燥步骤的情况下实现有效的涂层。
适合于使用的涂覆剂包括无机氧化物与水合氧化物。一般地使用这些材料将无机氧化物或水合氧化物涂覆至颗粒的表面上。可以提及的用作涂覆剂的典型无机氧化物与水合氧化物包括硅、铝、钛、锆、镁、锌、铈、磷或锡的一种或多种氧化物和/或水合氧化物。
例如，涂覆剂可以是Al2O3、SiO2、ZrO2、CeO2、P2O5、硅酸钠、硅酸钾、铝酸钠、氯化铝、硫酸铝、或其混合物。还可以提及硅酸。
涂层可以是致密的或非致密的。例如，可以使用致密或非致密的氧化硅涂层和/或可以使用致密或非致密的氧化铝涂层。
在一个实施方案中，涂覆剂包含以致密形式施加的二氧化硅。在一个这样的实施方案中，涂层包含如在US 2885366中描述的类型的致密氧化硅涂层。
可以仅施加一层涂层，或可以施加多于一层的涂层(例如两层或三层)。当施加多于一层的涂层时，每层可以是相同的或不同的。
在一个实施方案中，仅添加一层致密的氧化硅涂层。在另一个实施方案中，添加两层致密的氧化硅涂层。在另一个实施方案中，添加一层致密的氧化硅涂层和一层致密的氧化铝涂层。
在一个实施方案中存在用于涂覆颗粒的两种或更多种涂层材料。可以同时地在单个操作中施加或连续地施加这些涂层。如果同时施加，可以组合使用不同的涂层材料以产生单一层。如果接连施加，可以分别地使用不同的涂层材料以产生两个或更多个层，每层具有不同的组成。
例如，在一个实施方案中，用氧化硅(例如致密的氧化硅)涂覆颗粒以产生一层并且还用氧化锆涂覆以产生另一层。
涂覆在二氧化钛的表面上的涂层的量可以为涂层(例如无机氧化物和/或水合氧化物)相对于二氧化钛的总重量的约0.1重量％至约20重量％。在一个实施方案中涂覆剂的量为相对于二氧化钛的总重量的约0.1至约15重量％或约0.1至约10重量％。
例如，可以用处于至多约7重量％水平的涂覆剂涂覆颗粒，例如从约0.1重量％至约7重量％，或例如从约0.5重量％至约7重量％，或例如从约0.5重量％至约6重量％，或例如从约1重量％至约6重量％(相对于二氧化钛的总重量)。可以用处于从约0.1％重量至约5重量％水平的涂覆剂涂覆颗粒，或例如从约0.5重量％至约5重量％，并且特别地从约1重量％至约5重量％(相对于二氧化钛的总重量)。
在本发明中，当提及在二氧化钛颗粒上涂层的添加水平时，其作为w/w量给出，即添加的涂层材料的总重量相对于处理的二氧化钛颗粒的总重量。例如因此当考虑了氧化硅涂层，可以说“SiO2的添加水平对TiO2是1.5％w/w”。
通过将涂层材料添加至分散体或通过将分散体添加至涂层材料，涂层材料可以用于处理在提供的分散体中的二氧化钛颗粒。优选地，使用本领域中已知的传统混合装置进行涂层材料和分散体的混合。
可以进行混合持续任何合适长度的时间，例如1分钟或更长、2分钟或更长、3分钟或更长、4分钟或更长、或者5分钟或更长。可以进行混合持续不多于3小时，例如不多于2小时、例如1小时或更短。在一个实施方案中进行混合持续从5分钟至1小时，例如从10分钟至45分钟、例如从20分钟至40分钟。
在一个实施方案中，可以施加涂层如下：将包含二氧化钛的颗粒的含水分散体引入用于搅拌的槽内。然后调节分散体的温度(例如到75至90℃)并且调节其pH(例如至约10.5)。然后将涂层材料以足够产生所需要的涂层的量引入搅拌的槽内。例如为了产生1重量％致密的氧化硅涂层，在30分钟周期内添加1％氧化硅(对二氧化钛的％wt/wt)至搅拌的槽并且然后混合30分钟；同时为了产生3重量％致密的氧化硅涂层，以相同的方式添加3％氧化硅(对二氧化钛的％wt/wt)。在一个实施方案中，可以将氧化硅以作为涂层材料的硅酸钠的形式添加至搅拌的槽。例如通过将硫酸添加至搅拌的槽，调节pH以将致密的氧化硅涂层沉淀至颗粒上。在一个特别的实施方案中，在60分钟周期内添加硫酸以使pH达到约8。
技术人员将当然意识到根据需要此方法能够容易被改变以添加不同量的涂层。本发明不在于涂层自身的施加；在本领域中这样的涂层已经是已知的并且能够容易地实施。
在本发明的方法中实现所述涂层同时维持二氧化钛颗粒在分散体内的胶体稳定性。这是本发明的关键方面。如技术人员将意识到的，这能够通过控制因素(例如分散体中的电解质浓度和分散体的pH)来实现。
可以在开始涂覆工艺之前采取步骤以维持胶体稳定性和/或可以在涂覆过程中采取步骤；例如在第一涂层和第二涂层的施加之间。
在一个实施方案中，通过控制以下因素中的一个或多个来实现涂层同时维持二氧化钛颗粒在分散体内的胶体稳定性：
(a)在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中降低分散体中的电解质浓度；
(b)降低在涂覆步骤过程中添加的可溶性盐的水平；
(c)在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中添加空间稳定剂；
(d)在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中调节分散体的pH离开二氧化钛的等电点；
(e)通过在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中分散剂的添加，调节二氧化钛的等电点离开所述分散体的pH。
在这点上，胶体稳定性需要在碰撞颗粒之间的排斥力。然而，在水或其他溶剂中的二氧化钛颗粒自然地相互吸引。在颗粒上的电荷导致屏蔽此吸引的静电排斥力。如果将存在胶体稳定性，这样的静电排斥因此是所需要的。此静电排斥的强度取决于具有高表面电荷及低电解质浓度；在高电解质浓度下静电力的范围降低并且因此吸引力的屏蔽不太有效。通过H+离子/OH-离子的吸附确定二氧化钛颗粒上的表面电荷；因此通过其中分散有颗粒的溶液的pH来影响颗粒上的净表面电荷。在某一pH(所述等电点)下颗粒将不携带净电荷(并且将不存在静电排斥力)；当pH从此pH向上增加时，颗粒将越来越多地变成带负电荷的并且胶体稳定性将改进。相似地，当pH降低时，颗粒将越来越多地带正电荷并且胶体稳定性将改进。
(a)在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中降低分散体中的电解质浓度
分散体中的电解质(盐)的浓度影响发生絮凝的程度。因此在一个优选实施方案中，在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中降低分散体中的电解质浓度。优选地其在开始涂覆步骤之前降低。如果存在施加大于一层涂层，则任选地其可以在施加这些涂层之间降低。
通过使用渗滤合适地降低分散体中的电解质浓度。在本领域中此超滤膜技术是众所周知的。其包含使用小分子可透过的过滤器去除可透过的分子(如盐)。所述工艺选择地使用多孔膜过滤器以基于溶液和悬浮液的组分的分子尺寸将它们分离。较小的分子例如盐自由通过超滤膜，该超滤膜挡住较大分子。
可以使用超滤装置(例如Axium 250 L“超滤中试设备”)实现渗滤。选择合适的膜(例如具有6.6m2的膜面积的“Koch SUPER-”管状膜)确保以去除相关的电解质。
在一个实施方案中，分散体电导率降低0.5mS/cm或更高，例如1mS/cm或更高、或1.5mS/cm或更高、或2mS/cm或更高，例如2.5mS/cm或更高。换句话说，此为作为处理(例如渗滤)结果出现的分散体电导率的下降。因此其通过从处理之前分散体电导率减去处理之后分散体电导率来计算。
在一个实施方案中，降低分散体电导率使得处理之后(例如在渗滤之后)分散体电导率为5mS/cm或更低，例如4.5mS/cm或更低、或4mS/cm或更低、或3.5mS/cm或更低。可以降低分散体电导率至处于3mS/cm或更低的水平，例如2.5mS/cm或更低、或2mS/cm或更低、或1.5mS/cm或更低，例如其可以为从0.1至2mS/cm或从0.5至1.5mS/cm。
在一个实施方案中，降低分散体电导率使得在施加涂层之前分散体电导率为5mS/cm或更低，例如4.5mS/cm或更低、或4mS/cm或更低、或3.5mS/cm或更低、或3mS/cm或更低，例如2.5mS/cm或更低、或2mS/cm或更低、或1.5mS/cm或更低。可以任选地在维持分散体电导率在5mS/cm或更低的水平的同时施加涂层。
在一个实施方案中，降低分散体电导率使得在施加涂层之前分散体电导率为从0.05至3mS/cm，例如从0.1至2.5mS/cm，例如从0.15至2mS/cm，或从0.2至1.5mS/cm，或从0.25至1mS/cm。
甚至允许在无机材料的单一涂覆过程中电解质水平的增加，使用这些水平将确保分散体电导率维持在对于颗粒足够保留胶体稳定性的水平。
如上指出，如果施加多于一个无机材料涂层，可需要在这些涂覆层的施加之间降低分散体电导率。换句话说，在一个实施方案中在施加每个涂覆层之前存在分散体电导率的降低。每个降低可以低至上面指出的水平。然而，每个降低不需要是相同的；在每个涂层施加开始之前将可能达到不同水平的分散体电导率。
如技术人员将意识到的，通过确定两个电极之间的溶液电阻来测量溶液的电导率。这在室内温度和压力下使用电导率仪测量。大范围的这样的仪器是可商购的。
(b)降低在涂覆步骤过程中添加的可溶性盐的水平
在分散体中的电解质(盐)的浓度影响发生絮凝的程度。盐的一个来源能够来自涂覆剂自身。
能够通过添加低水平的处于盐形式的涂覆剂降低在涂覆过程中添加的可溶性盐的水平。
因此能够通过使用处于盐(例如硅酸钠)形式的涂覆剂但利用相对低水平的涂覆剂来降低在涂覆步骤过程中添加的可溶性盐的水平。
因此在一个实施方案中用处于以下水平的涂覆剂涂覆颗粒：至多约4重量％，例如从约0.1重量％至约4重量％，或例如从约0.5重量％至约3重量％，或例如从约0.5重量％至约2.5重量％(相对于二氧化钛的总重量)。
在一个优选实施方案中用处于从约0.5重量％至约2重量％水平的涂覆剂涂覆颗粒，例如从约1至约1.5％(相对于二氧化钛的总重量)。
或者或此外，能够通过选择不处于盐形式的涂覆剂来降低在涂覆步骤过程中添加的可溶性盐的水平。
例如可以选择“活性氧化硅”(硅酸)作为涂覆剂。通过使硅酸钠向下通过离子交换柱能够产生“活性氧化硅”。此在本领域中是已知的并且在例如US 2885366的实施例21中得到描述。
(c)在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中添加空间稳定剂
通过添加空间稳定剂能够降低絮凝的程度，并且因此能够维持胶体稳定性。能够在开始涂覆步骤之前或在发生涂覆步骤的同时添加所述稳定剂。
能够添加的空间稳定剂的实例包括但不限于：聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、聚丙烯酸及其与聚丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的共聚物、聚甲基丙烯酸及其与聚丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的共聚物、及聚乙烯醇、及其组合。
可以以任何合适的量添加空间稳定剂。例如可以使用处于以下水平的空间稳定剂：0.2mg每m2的颗粒表面或更多、例如0.5mg每m2的颗粒表面或更多、及优选地1mg每m2的颗粒表面或更多、例如1.5mg每m2的颗粒表面或更多。在一个实施方案中，可以使用处于以下水平的空间稳定剂：10g每m2的颗粒表面或更少、例如7mg每m2的颗粒表面或更少、及优选地5mg每m2的颗粒表面或更少、例如4.5mg每m2的颗粒表面或更少。
可以使用处于以下水平的空间稳定剂：从0.2至10mg每m2的颗粒表面、例如从0.5至7mg每m2的颗粒表面及优选地从1至5mg每m2的颗粒表面。
(d)在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中调节分散体的pH离开二氧化钛的等电点
如上指出，在等电点(约pH 5-6)处氧化钛颗粒将不携带净电荷并且将不存在静电排斥力；然而随着pH离开此等电点pH，颗粒将越来越多地变为带电的并且胶体稳定性将改进。
因此通过调节pH，通过添加酸性材料或添加碱性材料，在开始涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中，pH能够从等电点离开。这将降低絮凝。
在一个实施方案中，添加碱性材料以提高pH并且使其从等电点离开。碱例如KOH、NaOH、NH4OH、及中和胺(例如DMAMP、AMP(氨基-2-甲基丙醇)、MEA(单乙醇胺)及DEAE(二乙氨基乙醇))可以适合用来提高pH。然而，技术人员将意识到可以合适地使用具有碱性特性的各种材料并且本发明不受限于碱性材料的选择。
例如pH可以提高至9或更高、例如9.5或更高、尤其10或更高。例如pH可以提高至从9.5至11或从10至10.5的范围内。
或者，添加酸性材料以减小pH并且使其从等电点离开。可以合适地使用酸例如HCl或HNO3来减小pH。然而，技术人员将意识到可以合适地使用具有酸性特性的各种材料并且本发明不受限于酸性材料的选择。
例如pH可以减小至4或更低、例如3.5或更低、尤其3或更低。例如pH可以减小至从2至3.5或从1.5至3的范围内。
(e)通过在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中分散剂的添加，调节二氧化钛的等电点离开所述分散体的pH
如上指出，在等电点(约pH 5-6)氧化钛颗粒将不携带净电荷并且将不存在静电排斥力；然而随着pH离开此等电点pH，颗粒将越来越多地变为带电的并且胶体稳定性将改进。
因此通过调节等电点，在开始涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中，等电点能够从分散体的pH离开。这将降低絮凝。
通过使用分散剂调节等电点在本领域是已知的。一种合适的分散剂是α-羟基羧酸，例如柠檬酸。
在一个优选实施方案中，通过控制一个或多个(例如两个或更多个，或全部三个)的以下因素在维持二氧化钛颗粒在分散体内的胶体稳定性的同时实现涂层：
(a)在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中降低分散体中的电解质浓度；
(b)降低在涂覆步骤过程中添加的可溶性盐的水平；
(c)在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中添加空间稳定剂。
任选地还可以使用因素(d)和/或因素(e)。
在一个优选实施方案中，通过控制以下因素在维持二氧化钛颗粒在分散体内的胶体稳定性的同时实现涂层：
(a)在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中降低分散体中的电解质浓度。
任选地还可以使用因素(b)至因素(e)中的一个或多个。例如还可以使用因素(b)和/或因素(c)。
在本方法中通过横流式过滤浓缩分散体。其可以在施加涂层之前或在施加涂层之后进行。在一个实施方案中在施加涂层之前能进行浓缩步骤并且在施加涂层之后能进行浓缩步骤。
如技术人员将意识到的，“横流式”过滤工艺是一种其中分散体以与膜平行的方向通过、而压力梯度穿过所述膜的工艺。固体移动经过系统同时保留在膜之上并作为渗余物被收集，而液体通过膜并且作为渗透物被收集。
“横流式”过滤工艺的实例包括切向流过滤，以及其中通过在膜面的切向方向强烈地引起振动而引入附加剪切的横流式过滤的各种形式。
例如当进行横流式过滤以浓缩分散体时，本发明可以使用切向流过滤工艺。
在浓缩步骤之后，浓缩的分散体将具有800g/l或更多的二氧化钛颗粒浓度，例如900g/l或更多、1000g/l或更多、1100g/l或更多、1200g/l或更多、1300g/l或更多、1400g/l或更多或者1500g/l或更多。
在这点上，在浓缩步骤之后，浓缩的分散体可以合适地具有从800g/l至3000g/l的二氧化钛颗粒浓度，例如从800g/l至2700g/l、或从800g/l至2500g/l、或从800g/l至2000g/l。优选地浓缩的分散体具有从1000g/l至3000g/l的二氧化钛颗粒浓度，例如从1000g/l至2700g/l、或从1000g/l至2500g/l、或从1000g/l至2000g/l。更优选地浓缩的分散体具有从1200g/l至3000g/l的二氧化钛颗粒浓度，例如从1200g/l至2700g/l、或从1200g/l至2500g/l、或从1200g/l至2000g/l。浓缩的分散体可以具有从1400g/l至3000g/l的二氧化钛颗粒浓度，例如从1400g/l至2700g/l、或从1400g/l至2500g/l、或从1400g/l至2000g/l。
在一个实施方案中，浓缩的分散体具有从1500g/l至2000g/l的二氧化钛颗粒浓度。
在一个实施方案中在浓缩步骤之前进行涂覆步骤。
如上指出，在本发明的方法中初始提供的分散体可以是传统的。
在分散体中提供的二氧化钛颜料颗粒可以是锐钛矿、金红石、或无定形的或其混合。
在一个实施方案中，二氧化钛基本上处于金红石晶体习性。因此根据一个实施方案，基于粒状材料的总重量，大于90重量％的二氧化钛、优选地大于95重量％的二氧化钛、且甚至更优选地大于99重量％的二氧化钛处于金红石晶体习性。可以通过任何已知方法(例如通过测量X射线衍射花样)确定处于金红石晶体习性的二氧化钛的百分比。然而，在一些实施方案中粒状材料可以包含锐钛矿晶体形式的二氧化钛。
如技术人员知晓的，晶体尺寸与颗粒尺寸不同。晶体尺寸涉及组成粒状材料的基础晶体的尺寸。这些晶体随后可以聚集至一定程度以形成较大的颗粒。例如处于金红石晶体形式的传统二氧化钛具有约0.17μm-0.29μm的晶体尺寸以及约0.25μm-0.40μm的颗粒尺寸，而处于锐钛矿晶体形式的传统二氧化钛具有约0.10μm-0.25μm的晶体尺寸以及约0.20μm-0.40μm的颗粒尺寸。因此颗粒尺寸受因素例如晶体尺寸以及在制备过程中使用的研磨技术(例如干法研磨、湿法研磨或合并(incorporative)研磨)和引起晶体聚集的随后处理的影响。
二氧化钛的颗粒尺寸可以因此大于或约等于晶体尺寸。
可以通过对于本领域技术人员众所周知的方法确定二氧化钛的晶体尺寸和颗粒尺寸。例如可以通过在擦掉的样品上的透射电子显微镜法与所得照片的图像分析来确定晶体尺寸。通过引用，使用乳胶NANOSPHERETM尺寸标准(从Thermo Scientific可获得)可以进一步验证晶体尺寸的结果。可以用于确定二氧化钛的颗粒尺寸的方法是X射线沉积。
其中提供二氧化钛颗粒的分散体中的液体载体优选地为极性的。
在一个实施方案中，液体载体是含水的；其可以是水或含水溶液。然而还能考虑用于颗粒的其他极性载体，例如它们可以选自极性有机溶剂或醇类。液体载体还可以是两种或更多种极性载体的混合物，例如其可以是水和醇的混合物。
为了生产二氧化钛，可以使用天然矿石(例如钛铁矿及金红石矿)、富集矿石(例如钛矿渣及精选钛铁矿)或其混合物作为起始原料。可以通过任何合适的方式(例如硫酸盐工艺或氯化物工艺)加工这些矿石以生产具有所需的纯度和尺寸的二氧化钛晶体。然而，将意识到能够通过任何合适的技术最终获得在本发明的方法中以分散体形式提供的二氧化钛，并且本发明不受限于任何制造方法。
如上指出，颗粒尺寸与晶体尺寸是不相同的。作为在本领域中传统的，可以研磨二氧化钛以确保获得所需要的颗粒尺寸分布。
因此可以已经研磨在本发明的方法中提供的分散体形式的二氧化钛以确保在那样的二氧化钛分散体中获得所需要的颗粒尺寸分布。
在这点上，在分散成分散体形式之前可以干法研磨二氧化钛颗粒。或者或此外，可以例如在细介质研磨机中在湿状态下研磨了处于分散体形式的二氧化钛颗粒。在任一情况下，本发明在于包含在本发明的方法中提供的二氧化钛颗粒的分散体具有用于预期最终用途所需要的颗粒尺寸分布。
包含在本发明的方法中提供的二氧化钛颗粒的分散体可以含有满足下列尺寸标准中的一个或多个的二氧化钛颗粒：
a)平均颗粒尺寸(当使用Brookhaven BI-XDCW X射线盘式离心机系统确定时)为从0.29至0.32微米，且有小于1.45的几何标准差。
b)90重量％或更多的颗粒具有小于0.5微米的颗粒尺寸(直径)。
c)99重量％或更多的颗粒具有小于1.5微米的颗粒尺寸(直径)。
优选地包含在本发明的方法中提供的二氧化钛颗粒的分散体含有满足那些尺寸标准中的两个或更多个的二氧化钛颗粒；最优选地其含有满足全部那些尺寸标准的二氧化钛颗粒。
如上讨论，本发明的好处在于不存在可引起二氧化钛颗粒的聚集的干燥步骤。因此保持所需要的颗粒尺寸特性。因此能够使用最终二氧化钛产品来制备具有合适的特性(例如优良的遮盖力和光泽性质)的含有颜料的产品，例如涂料或油墨产品。
本发明的方法在任何阶段都不包括干燥分散体的步骤。
因此在一个实施方案中在室温或接近室温下进行本方法的全部步骤。例如，可以在从10至30℃的温度(例如从15至25℃，例如从18至23℃)下进行本方法的全部步骤。
可以使用处于涂覆颗粒的浓缩分散体(颜料浓缩物)形式的二氧化钛产品作为将会通常使用的二氧化钛颜料浓缩物。
在一个实施方案中，将涂覆颗粒的浓缩分散体包装在用于储存的容器内。在浓缩步骤之后可以直接进行此步骤；不需要干燥步骤。
本发明因此提供包含在包装容器内容纳的涂覆二氧化钛颗粒的浓缩分散体的包装产品。
清楚地，包装容器应该适合于容纳分散体。优选地其是防水的。
本发明还提供用于制备包含在包装容器内容纳的涂覆二氧化钛颗粒的浓缩分散体的包装产品的方法，所述方法包含：
-进行第一方面的方法(其包括上面描述的任选步骤的任何一个或多个)；并且然后
-将涂覆二氧化钛颗粒的浓缩分散体放置在包装容器内。
因此本发明提供用于制备包含在包装容器内容纳的涂覆二氧化钛颗粒的浓缩分散体的包装产品的方法，所述方法包含以下步骤：
-提供包含二氧化钛颗粒的分散体，其中分散体含有从50g/l至600g/l的TiO2；
并且然后，以任何顺序，
-向二氧化钛颗粒施加无机涂层，同时在涂覆步骤过程中维持胶体稳定性；
-浓缩分散体：通过使分散体经受横流式过滤的作用并且持续横流式过滤工艺直至分散体处于含有800g/l或更多TiO2的浓缩形式；
从而提供处于涂覆颗粒的浓缩分散体形式的二氧化钛产品；
并且然后
-将涂覆颗粒的浓缩分散体放置在包装容器内。
在另一个实施方案中，将涂覆颗粒的浓缩分散体分散至载色剂内以获得所需要的含有颜料的产品。可以在浓缩步骤之后直接进行此步骤；不需要干燥步骤。
载色剂可以是在其中能够分散粒状材料的任何组分或组分组合，并且包括但不限于树脂、载体、粘合剂或其混合物。
本发明因此提供包含分散在载色剂中的涂覆二氧化钛粒状材料的颜料产品。
本发明还提供用于制备包含分散在载色剂中的涂覆二氧化钛粒状材料的颜料产品的方法，所述方法包含：
-进行第一方面的方法(其包括上面描述的任选步骤的任何一个或多个)；并且
-将涂覆颗粒的浓缩分散体分散在载色剂内。
因此本发明提供用于制备包含分散在载色剂中的二氧化钛粒状材料的颜料产品的方法，所述方法包含以下步骤：
-提供包含二氧化钛颗粒的分散体，其中分散体含有从50g/l至600g/l的TiO2；
并且然后，以任何顺序，
-向二氧化钛颗粒施加无机涂层，同时在涂覆步骤过程中维持胶体稳定性；
-浓缩分散体：通过使分散体经受横流式过滤的作用并且持续横流式过滤工艺直至分散体处于含有800g/l或更多TiO2的浓缩形式；
从而提供处于涂覆颗粒的浓缩分散体形式的二氧化钛产品；
并且然后
-将涂覆颗粒的浓缩分散体分散在载色剂内以获得颜料产品。
例如，二氧化钛粒状材料可以以基于颜料产品的总体积的从约1体积％至约40体积％(例如从2％至35％或从5％至30％)的浓度存在于颜料产品中。
在一个实施方案中，载色剂为合成的或天然的树脂。所述树脂可以是但不限于聚烯烃树脂、聚氯乙烯树脂、ABS树脂、聚苯乙烯树脂、甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚酰胺树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、蜜胺树脂、氟聚合物或环氧树脂。
在另一个实施方案中，载色剂为载体。载体可以是但不限于含水溶剂。例如载体可以是水或可以基本上由水组成。
然而，载体可以任选地包含非水溶剂，例如其可以是或可以包含有机溶剂，例如石油馏分、醇、酮、酯、二醇醚及类似物。
在又一个实施方案中，载色剂为粘合剂。粘合剂可以是金属硅酸盐粘合剂，例如铝硅酸盐粘合剂。粘合剂还可以是聚合物粘合剂，例如丙烯酸类聚合物或共聚物粘合剂。
颜料产品可以任选地包括一种或多种通常的添加剂。适合于使用的添加剂包括但不限于增稠剂、稳定剂、乳化剂、调质剂(texturizer)、助粘剂、UV稳定剂、去光泽剂(de-glossing agent)、分散剂、消泡剂、润湿剂、聚结剂、间隔颗粒(spacer particle)及杀虫剂/杀真菌剂。
含有粒状材料的颜料产品可以在任何类型的施加中使用，并且可以施加至材料或基材的任何一个或多个表面。
例如，颜料产品可以是涂料、清漆、油墨、塑料、涂层、橡胶或类似物或可以在涂料、清漆、油墨、塑料、涂层、橡胶或类似物中使用。
此外，可以将颜料产品施加(通过任何已知方式)至的材料基材和它们的表面基本上是无限制的；这些包括但不限于建筑物表面、汽车、水塔、便携式容器、路面、织物、飞行器、艇、船、其他类型的船舶、窗户型材、壁板、指示牌、家具、栅栏、盖板及栏杆。
颜料产品还可以用作为独立(stand alone)组合物，能够由其形成制品。
现在将参考下列实施例以非限制的方式进一步描述本发明。
对比实施例1
通过氯化物途径生产金红石二氧化钛颗粒。随后使这些二氧化钛颗粒经受实验室规模的细介质研磨以实现目标颗粒尺寸分布。
起始分散体具有0.31微米的颗粒尺寸及1.42的几何标准差。起始材料的TiO2浓度为390g/l。
然后通过使用超滤中空纤维滤芯(Ultrafiltration Hollow Fiber Cartridge，UFP-500-E-4MA GE Healthcare)的实验室规模横流式过滤来浓缩分散体。
测量pH、TiO2浓度和颗粒尺寸分布。使用如上描述的OD(光学密度)方法确定后者。
在浓缩之后分散体具有下列性质：
对比实施例2
通过氯化物方式生产金红石二氧化钛颗粒。随后使这些二氧化钛颗粒经受实验室规模的细介质研磨以实现目标颗粒尺寸分布。
起始分散体具有0.31微米的颗粒尺寸及1.42的几何标准差。起始材料的TiO2浓度为350g/l。
使用在附录1中描述的方法将3％氧化硅涂层(SiO2在TiO2颗粒上的w/w添加水平)施加至这些颗粒。在涂覆步骤结束时测量的电导率为8.4mS/cm。
然后通过使用超滤中空纤维滤芯(Ultrafiltration Hollow Fiber Cartridge，UFP-500-E-4MA GE Healthcare)的实验室规模横流式过滤来浓缩分散体。
测量pH、TiO2浓度和颗粒尺寸分布。使用如上描述的OD(光学密度)方法确定后者。
在浓缩之后分散体具有下列性质：
能够看出对比实施例2的问题是在涂覆和浓缩之后颗粒尺寸的增加。认为这由絮凝所致。
实施例1
通过氯化物途径生产金红石二氧化钛颗粒。随后使这些二氧化钛颗粒经受工厂规模的细介质研磨以实现目标颗粒尺寸分布。
起始分散体具有使用如上描述的OD(光学密度)方法确定的0.31微米的颗粒尺寸及1.42的几何标准差。
使用此细介质研磨反应器排出物(取自生产蒸汽)的分散体作为用于此实施例的起始材料。
起始材料的TiO2浓度为350g/l。
然后通过添加NaOH使此涂层供给材料的pH增加至10。
pH调节过的材料的电导率为3.97mS/cm。然后使用实验室规模横流式渗滤将其降低至0.93mS/cm，从而维持胶体稳定性。然后通过附录1的方法施加1.5％致密的氧化硅涂层(SiO2在TiO2颗粒上的w/w添加水平)。
在涂覆之后电导率增加至4.8mS/cm。然后使用横流式渗滤使电导率降低至0.5mS/cm，从而维持胶体稳定性。然后通过附录1的方法施加第二1.5％氧化硅涂层(SiO2在TiO2颗粒上的w/w添加水平)。
在每个涂覆之前和在每个涂覆之后的不同时刻，使用如上描述的OD(光学密度)方法测量颗粒尺寸分布。还测量在这些时刻的每个的电导率。
在图1中显示对于涂层记录的颗粒尺寸和电导率。
能够看到避免了如在对比实施例2中看到的在涂覆过程中颗粒尺寸的增加。因此通过维持胶体稳定性、通过保持分散体的电导率小于5mS/cm，解决了絮凝问题。
电子显微照片显示在施加氧化硅涂层之前(图2)和之后(图3)的TiO2晶体。
然后将含有涂覆颗粒的分散体洗涤至1mS/cm的电导率，并且然后使用横流式过滤浓缩至1300g/l。
测量pH、TiO2浓度和颗粒尺寸分布。使用如上描述的OD(光学密度)方法确定后者。
在浓缩之后分散体具有下列性质：
在实施例的全部步骤过程中颗粒保持处于湿的形式，即处于分散。
因此能够意识到当涂覆时通过维持胶体稳定性，在此情况下通过确保在涂覆工艺过程中分散体的电导率保持小于5mS/cm，能够在不引起颗粒尺寸的任何显著增加的情况下施加氧化硅涂层。然后能够成功地将颗粒浓缩以形成适合直接在最终应用中使用的涂覆颗粒的浓缩分散体(颜料浓缩物)。
实施例2
用于此实施例的起始材料与在实施例1中描述的相同。起始材料的TiO2浓度为390g/l。
通过在使用具有6.6m2膜面积的“Koch SUPER-COR”管状膜的Axium 250L“超滤中试设备”上稀释来洗涤分散体。此洗涤将分散体电导率从3.5mS/cm降低至1mS/cm，从而维持胶体稳定性。
然后通过稀释将在洗涤的分散体内的TiO2浓度调节至350g/l。
然后涂覆颗粒。在这点上，将分散体的pH调节至10并且将它的温度升高至90℃。在45分钟内将硅酸钠添加至分散体并且允许混合30分钟。SiO2的添加水平为对TiO2 1.5w/w％。通过添加硫酸在90分钟周期内将分散体的pH从10降低至8。然后将分散体冷却至室温。
在涂覆之后洗涤分散体以产生1mS/cm的电导率。
然后使用“Koch SUPER-COR”膜将分散体浓缩至1000g/l。
额外的浓缩步骤：使用具有1.4m2的膜面积的“Koch ABCOR-FEG”管状膜将一部分此浓缩物进一步浓缩至1800g/l。
使用如上描述的Brookhaven BI-XDCW X射线盘式离心机系统(XDC)方法和OD(光学密度)方法两者测量颗粒尺寸分布。
在浓缩之后分散体具有下列性质(对于两种浓缩物)：
20
在实施例的全部步骤过程中颗粒保持处于湿的形式，即处于分散。
因此能够意识到当涂覆时通过维持胶体稳定性，在此情况下通过确保在涂覆工艺过程中分散体的电导率保持小于5mS/cm，能够在不引起颗粒尺寸的任何增加的情况下施加氧化硅涂层。然后能够成功地将颗粒浓缩以形成适合直接在最终应用中使用的涂覆颗粒的浓缩分散体(颜料浓缩物)。
对比实施例3
用于此实施例的起始材料与在实施例1中描述的相同。起始材料的TiO2浓度为390g/l。
通过在使用具有6.6m2膜面积的“Koch SUPER-COR”管状膜的Axium 250L“超滤中试设备”上稀释来洗涤分散体。此洗涤将分散体电导率从3.5mS/cm降低至1mS/cm，从而维持胶体稳定性。
然后通过稀释分散体将在洗涤的分散体内的TiO2浓度调节至350g/l。然后涂覆颗粒。在这点上，将分散体的pH调节至10并且将它的温度升高至90℃。在45分钟内将硅酸钠添加至分散体并且允许混合30分钟。SiO2的添加水平为对TiO2 1.5％w/w。通过添加硫酸在90分钟周期内将分散体的pH从10降低至8。然后将分散体冷却至室温。
在涂覆之后洗涤分散体以产生1mS/cm的电导率。
然后使用“Koch SUPER-COR”膜将分散体浓缩至1000g/l。
换句话说，进行与实施例2相同的方法以获得涂覆颗粒的分散体，其中将分散体浓缩至1000g/l。
然后将此浓缩的分散体喷雾干燥并且然后经受双重流体能量研磨机(FEM)微粒化处理。
使用如上描述的Brookhaven BI-XDCW X射线盘式离心机系统(XDC)方法和OD(光学密度)方法两者测量颗粒尺寸分布。
在喷雾干燥和微粒化之后分散体具有下列性质：
因此能够看出不需要在当前工艺中是传统的喷雾干燥和微粒化的额外步骤。出人意料地，在不需要干燥和微粒化颗粒的情况下本发明的方法给出用于涂覆颗粒的所需要的颗粒尺寸性质。
因此本发明的方法使在没有干燥步骤的情况下能够直接在最终应用中使用的待获得的涂覆颗粒的浓缩物成为可能。
实施例3：应用测试
使用在附录2中给出的改进配方将来自实施例1、实施例2以及对比实施例1和2的浓缩物连同来自对比实施例3的微粒化的颜料的每一个制成涂料。
将涂料施加至金属板上并且经受加速的气候老化。
通过测量如附录3中描述的耐久性比(Durability Ratio)评估了颜料的光催化活性。
涂料的耐久性比如下：
使用以下颗粒制作的涂料 耐久性比
对比实施例1 3.06
对比实施例2 1.47
实施例1 0.91
实施例2 1.1
对比实施例3 1.49
作为参比点，使用相同的测试测量三种商用耐久颜料的耐久性比。在此测试中这三种商用耐久颜料的平均(均)耐久性比为0.86。
因此能够意识到由根据本发明的涂覆颗粒的浓缩物制作的涂料具有商用可接受的耐久性比。
根据本发明，实施例2中的从未干燥的分散体样品具有低于对比实施例3的干燥且微粒化的样品的耐久性比，其表明在颜料制备中干燥步骤对于氧化硅涂层降低光催化活性的能力不是关键性的。因此本发明提供一种方法，其允许在没有任何干燥步骤的情况下制作有用的产品，因此降低能量需求和成本并且使工艺更高效。在全部步骤过程中颗粒保持处于湿的形式，即处于分散。
如在实施例1中显示的，根据本发明生产的更加重度涂覆的样品具有优于对比实施例2(其具有与实施例1相似的涂覆水平，但是在涂覆过程中没有控制胶体稳定性)的耐久性比。
所有涂覆产品具有低于对比实施例1的未涂覆颜料的耐久性比。
附录1-致密氧化硅涂层配方
附录2-涂料组成的制剂
漆浆
来自BASF的N40溶液(现在以AA 4140的名称出售)是用于水性涂覆系统的分散剂并且尤其适合用于分散无机颜料。其为丙烯酸类聚合物的钠盐在水中的溶液。
将2.6g的此分散剂添加至300g的处于880g/l浓度的颜料分散体。将其搅拌5分钟然后放置在手推车(trundler)上。搁置其以混合过夜。然后将223g此分散体添加至合适的不锈钢研磨罐内。
使用旋转混合器将分散体在溶解器(用于将颜料分散至涂料制剂中的高黏滞产品的溶解器，由VMA-GETZMANN制造)上以2500rpm搅拌10分钟。
然后添加下列，且在1200rpm下持续搅拌：
Tektamer 38AD(Acticide BX(N))0.5g
(含有1,2-二溴-2,4-二氰基丁烷的杀虫剂，可从Lanxess Corporat ion获得)
Foamaster NXZ 0.5g
(用于乳胶涂料的液体消泡剂，其基于苯乙烯-丁二烯、丙烯酸类、聚氯乙烯及其共聚物、乙烯乙酸乙烯酯、偏二氯乙烯和水溶性醇酸，可从BASF获得)
苯甲酸钠 0.5g
丁基溶纤剂乙酸酯 3.5g
(高沸腾、慢蒸发的酯类溶剂，可从Dow获得)
乙二醇 3.5g
然后将速度增加至2K rpm并且在大约1分钟内缓慢地添加1.2g的Methocel J75CMS增稠剂(冷水可分散的羟丙基甲基纤维素，可从Dow获得)。
然后将速度增加至2.5K持续10分钟，确保全部Methocel已溶解。
然后添加氨(28％)以确保pH>9。
然后将速度增加至3.5K rpm持续15分钟(分散阶段)。
最终涂料
将180g的漆浆转移至500ml的喷漆罐中并且使用50mm旋转混合器以750rpm搅拌。
添加208g的Primal EP2596(设计用于具有触变能力的高耐久外部半光泽和光泽涂料的丙烯酸类乳液粘合剂，可从Dow获得)。
将其搅拌5分钟然后放置在手推车上。搁置其以混合过夜。
将如此获得的涂料施加至金属基材上。
附录3-耐久性比的测量
从关于暴露在Atlas Ci65a氙弧耐气候牢度试验仪中3000小时的有涂料的金属板的质量损失数据计算耐久性比。记录在250小时内的质量损失。
对于测试颜料，从使用g表达的质量损失(ml)计算耐久性比(DR)。使用下列等式，相对于主要标准(采用已知的DR)确定耐久性比：
DR(测试)＝ml(测试)×DR(标准)/ml(标准)
因此耐久性比的较高值意指来自涂料的较大质量损失以及因此更加光化学活性的颜料。具有优良耐久性的涂料或油墨将具有较小的耐久性比。

Claims (15)

1.一种用于制备二氧化钛产品的方法，其包含以下步骤：
-提供包含二氧化钛颗粒的分散体，其中所述分散体含有从50g/l至600g/l的TiO2；
并且然后，以任何顺序，
-向所述二氧化钛颗粒施加无机涂层，同时在涂覆步骤之前和/或在涂覆步骤过程中维持胶体稳定性；
-浓缩所述分散体：通过使所述分散体经受横流式过滤的作用并且持续横流式过滤工艺直至所述分散体处于含有800g/l或更多TiO2的浓缩形式；
从而提供处于涂覆颗粒的浓缩分散体形式的二氧化钛产品。
2.一种用于制备包含在包装容器内容纳的二氧化钛粒状材料的包装产品的方法，所述方法包含以下步骤：
-提供包含二氧化钛颗粒的分散体，其中所述分散体含有从50g/l至600g/l的TiO2；
并且然后，以任何顺序，
-向所述二氧化钛颗粒施加无机涂层，同时在涂覆步骤之前和/或在涂覆步骤过程中维持胶体稳定性；
-浓缩所述分散体：通过使所述分散体经受横流式过滤的作用并且持续横流式过滤工艺直至所述分散体处于含有800g/l或更多TiO2的浓缩形式；
从而提供处于涂覆颗粒的浓缩分散体形式的二氧化钛产品；
并且然后
-将涂覆颗粒的所述浓缩分散体放置在包装容器内。
3.一种用于制备包含分散在载色剂内的二氧化钛粒状材料的颜料产品的方法，所述方法包含以下步骤：
-提供包含二氧化钛颗粒的分散体，其中所述分散体含有从50g/l至600g/l的TiO2；
并且然后，以任何顺序，
-向所述二氧化钛颗粒施加无机涂层，同时在涂覆步骤之前和/或在涂覆步骤过程中维持胶体稳定性；
-浓缩所述分散体：通过使所述分散体经受横流式过滤的作用并且持续横流式过滤工艺直至所述分散体处于含有800g/l或更多TiO2的浓缩形式；
从而提供处于涂覆颗粒的浓缩分散体形式的二氧化钛产品；
并且然后
-将涂覆颗粒的所述浓缩分散体分散在载色剂内以获得颜料产品。
4.权利要求2的方法，其中在将所述二氧化钛产品放置在包装容器内的步骤之前不干燥所述二氧化钛产品，或权利要求3的方法，其中在将所述二氧化钛产品分散在载色剂内的步骤之前不干燥所述二氧化钛产品。
5.权利要求1至4任一项的方法，其中涂覆剂选自Al2O3、SiO2、ZrO2、CeO2、P2O5、硅酸钠、硅酸钾、铝酸钠、氯化铝、硫酸铝、硅酸、及其混合物。
6.权利要求5的方法，其中所述涂覆剂选自SiO2、P2O5、硅酸钠、硅酸钾、铝酸钠、硅酸、及其混合物。
7.权利要求1至6任一项的方法，其中所述涂层为致密的氧化硅涂层或包含致密的氧化硅涂层。
8.权利要求1至7任一项的方法，其中通过控制以下因素中的一个或多个实现所述涂层同时在所述分散体内维持所述二氧化钛颗粒的胶体稳定性：
(a)在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中降低所述分散体中的电解质浓度；
(b)降低在涂覆步骤过程中添加的可溶性盐的水平；
(c)在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中添加空间稳定剂；
(d)在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中调节所述分散体的pH离开所述二氧化钛的等电点；
(e)通过在涂覆步骤之前或在涂覆步骤过程中分散剂的添加，调节所述二氧化钛的等电点离开所述分散体的pH。
9.权利要求8的方法，其中控制因素(a)-(c)中的至少一个。
10.权利要求9的方法，其中控制至少因素(a)。
11.权利要求10的方法，其中在涂覆步骤之前和/或在涂覆步骤过程中通过使用渗滤来降低所述分散体中的电解质浓度。
12.权利要求10或权利要求11的方法，其中在所述涂覆步骤之前将分散体电导率降低至5mS/cm或更低的水平，其中任选地在所述涂覆步骤过程中将所述分散体电导率维持在5mS/cm或更低的水平。
13.权利要求12的方法，其中在所述涂覆步骤之前将所述分散体电导率降低至3mS/cm或更低的水平，其中任选地在所述涂覆步骤过程中将所述分散体电导率维持在5mS/cm或更低的水平。
14.权利要求1至7任一项的方法，其中在所述浓缩步骤之后所述分散体含有从1000g/l至3000g/l的量的TiO2。
15.权利要求14的方法，其中在所述浓缩步骤之后所述分散体含有从1250g/l至2000g/l的量的TiO2。
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