CN107500348A - 一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法 - Google Patents

一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法 Download PDF

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Abstract

一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法，属于装饰原纸钛白粉的技术领域，通过盐处理和煅烧进行控制，包括以下步骤：A、以漂白后浆料为原料，向其中加入二氧化钛溶胶，加入量控制二氧化钛溶胶中TiO2与偏钛酸中TiO2的比例为2‑6％，水洗，将水洗后的浆料稀释成300‑400g/L TiO2浆料；B、向稀释后的浆料中K2O/P2O51.3‑4.0比例的钾磷溶液，搅拌；然后按Al2O3/TiO2比例0.3‑0.9％加入含铝化合物溶液，搅拌；C、将上述步骤B处理后的料液加压过滤，至滤饼固含量45‑55％，D、将上述步骤C的滤饼进行煅烧，煅烧温度为200‑950℃，煅烧时间8‑10h。通过对盐处理和煅烧工艺的控制，提高装饰原纸钛白粉初品耐候性，进而提高了装饰原纸钛白粉的耐候性。

Description

一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法
技术领域
本发明属于装饰原纸钛白粉的技术领域，涉及装饰原纸钛白粉耐候性问题的研究，具体涉及一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法。本发明方法摒弃了现有从钛白粉后处理包膜来提高耐候性的惯性思维，通过对盐处理和煅烧工艺的控制，提高装饰原纸钛白粉初品耐候性，进而提高了装饰原纸钛白粉的耐候性，开辟了一条全新的思路。
背景技术
钛白粉生产方法有两种，即硫酸法和氯化法。全球硫酸法和氯化法产能基本上各占50％，中国硫酸法占95％。偏钛酸煅烧前盐处理和偏钛酸煅烧是硫酸法钛白粉生产工艺中关键工序之一。
偏钛酸盐处理有锌盐和铝盐两个体系，锌盐体系生产的钛白粉耐候性较差。铝盐体系引起了钛白行业的广泛关注，但有关研究和应用较少，存在产品白度低、耐候性提高不大、能耗高等问题。
装饰原纸是以优质木浆和钛白粉(30％左右)为主要原料加工的一种工业特种纸，主要用于人造板贴面纸，对装饰原纸的耐候性(耐热、耐光性能)要求较高。
提高装饰原纸钛白粉的耐候性研究比较多，相关专利也较多，但这些专利全是关于钛白粉后处理包膜的相关内容。这些现有的提高耐候性的方法思想过于约束，引导人们只是向钛白粉包膜处理去进行开发和研究。
发明内容
本发明开辟了一种新的思路，通过对盐处理和煅烧工艺的控制，来提高装饰原纸钛白粉初品的耐候性，进而提高硫酸法装饰原纸钛白粉的耐候性，取得了优异的效果，提供了一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法。
本发明为实现其目的采用的技术方案是：
一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法，通过盐处理和煅烧进行控制，包括以下步骤：
A、以漂白后的偏钛酸浆料为原料，向其中加入二氧化钛溶胶，加入量控制二氧化钛溶胶中TiO2与偏钛酸中TiO2的质量比为2-6％，水洗，将水洗后的浆料稀释成300-400g/LTiO2浆料；
B、向稀释后的浆料中加入K2O/P2O51.3-3.0质量比的钾磷溶液，搅拌；然后按Al2O3/TiO2质量比0.3-0.9％加入含铝化合物溶液，搅拌；搅拌时间控制为10-60min；
C、将上述步骤B处理后的料液加压过滤，至滤饼固含量45-55％；
D、将上述步骤C的滤饼进行煅烧，煅烧温度为200-950℃，煅烧时间8-10h。
步骤A中二氧化钛溶胶浓度为90-130g/L，即1L二氧化钛溶胶中TiO2的含量为90-130g。
步骤A中，控制偏钛酸中Fe2O3≤30ppm。
步骤A中，水洗进行两次。
步骤B中，所述钾磷溶液由含钾化合物和含磷化合物事先按K2O/P2O51.3-4.0质量比配置好的溶液，或是先按P2O5/TiO2比例0.15-0.30％加入含磷化合物，搅拌；然后按K2O/TiO2比例0.2-0.6％加入含钾化合物，搅拌所得。
所用含钾化合物的浓度为K2O 400-500g/L，所用含铝化合物溶液的浓度为Al2O3浓度100±10g/L，含磷化合物是浓度为80-85％磷酸。
加入含磷化合物，搅拌时间控制为10-60min；加入含钾化合物，搅拌时间控制为10-60min；加入含铝化合物溶液，搅拌时间控制为20-30min。
步骤C中，控制加压过滤的过滤压力为0.4-0.6MPa。
煅烧时，煅烧温度达到200℃时进料煅烧，然后升温至300℃，保温1-1.5h，然后升温至400℃，保温1-1.5h，然后升温至500℃，保温1-1.5h，然后升温至600℃，保温1-1.5h，然后升温至700℃，保温1-1.5h，然后升温至800℃，保温1-1.5h，然后升温至900-950℃，保温1-1.5h，总煅烧时间控制为8-10h。
本发明的有益效果是：
浆料TiO2浓度低，反应比较均匀，但一些可溶性盐处理剂在过滤时会随滤液带走而影响盐处理效果，本发明通过K2O、P2O5、Al2O3、TiO2比例的控制，解决了上述问题；浆料浓度过高，虽然过滤流失少，但物料黏度较大，不容易分散均匀，也影响盐处理效果，因此，需要控制二氧化钛溶胶的浓度为90-130g/L。
TiO2溶胶添加在偏钛酸中可以作煅烧晶种，也可以作水解晶种，能促进晶型转化、提高产品消色力、降低转化温度、改善锻烧物粒子外形，使之较为圆滑规整，使产品疏松易于粉碎。晶种用量偏高，金红石型化的诱导期缩短，转变速度加快，形成金红石晶粒减少。
在盐处理时，加人适量的含磷化合物，可以提高钛白粉的白度和耐候性，并且使颗粒松软、容易粉碎，在生产锐钛型钛白粉时能促进其向锐钛晶型转化和防止金红石晶型生成。但是若加入的过多，则其入窑偏钛酸的酸度增大，脱硫困难，使达到最大消色力的煅烧温度移向较高温度处，提高了煅烧温度，使物料在较高温度下煅烧，容易产生烧结现象，不仅浪费燃料，而且会使煅烧物粒子坚硬，难于粉碎，钛白粉的白度和消色力降低，吸油量升高；而用量过少，不足以将全部铁转化为淡黄色的磷酸铁，而未转化的铁最终仍以红棕色的氧化铁出现，达不到提高钛白粉白度的目的。
加入含钾化合物，经煅烧后使产品具有良好的色相、光泽，较高着色力、遮盖力，较低的吸油量和合适的晶粒尺寸、性状和分散性。但是钾盐添加过多，会造成颜料亲油性能下降，消色力降低，并使水溶性盐增加，影响产品应用性能。
添加铝盐能防止二氧化钛烧结，避免颗粒过分长大，产品比较柔软，即使在1000-1100℃下锻烧，产品白度仍很好。由于添加铝盐后能在更高的温度下锻烧，产品颗粒较致密，耐光性和耐候性都很好。
在合0.4-0.6MPa的压力状态下洗涤除杂，可使除杂效果进一步提高，提高了洗涤质量，延长滤布使用寿命，减少泄漏。
煅烧时间与煅烧温度也是相互关联的，二氧化钛颜料粒子是在煅烧后形成的，在这一阶段中，物料的滞留时间对二氧化钛的晶型转化、粒子的大小和形状有决定性的影响，本发明煅烧时间与温度、及煅烧方式的控制使产品达到一定的煅烧强度。同时，煅烧温度和时间的控制，使不定型的锐态微晶结构转化为固定晶型的二氧化钛，温度和时间的控制，尤其是温度梯度的控制，可以具有优异的煅烧强度，使最终获得产品白度好，消色力高，吸油值低，颜料性能优异。
按K2O/TiO2比例0.2-0.6％加入含钾化合物，有助于粒子的成型，降低脱硫温度，提高脱硫速度，抑制粒子的生长速度和向金红石转化；先按P2O5/TiO2比例0.15-0.30％加入含磷化合物，和铁形成白色的磷酸铁和淡黄色的磷酸高铁，防止铁在煅烧时形成红棕色的氧化铁，可以改善白度；两者联用或加入由含钾化合物和含磷化合物事先按K2O/P2O51.3-3.0比例配置好的溶液，还可以使产品柔软，进一步提高产品白度、消色力和分散性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
⑴漂白后浆料加TiO2溶胶:二氧化钛溶胶浓度105.5g/L，按溶胶TiO2/偏钛酸TiO2比例2.0％，在漂白后偏钛酸浆料中加入二氧化钛溶胶。
⑵二洗后偏钛酸制浆：取二次洗涤偏钛酸1300g(TiO231.5％)，加脱盐水150ml,搅拌均匀，制成约370.3g/LTiO2浆料。
⑶加入磷酸：磷酸浓度84.6％，按0.28％P2O5比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑷加入碳酸钾溶液：碳酸钾溶液浓度485.2g/LK2O，按0.4％K2O比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑸加入硫酸铝：硫酸铝浓度97.3g/L，按0.4％Al2O3比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑹隔膜压滤：盐处理浆料隔膜压滤，滤饼固含量51.6％。
⑺煅烧：200℃进料，最高温度900℃，每个温度阶段停留75min，共10小时。
⑻自然冷却。
实施例2
⑴漂白后浆料加TiO2溶胶:二氧化钛溶胶浓度115.2g/L，按溶胶TiO2/偏钛酸TiO2比例5.0％，在漂白后偏钛酸浆料中加入二氧化钛溶胶。
⑵二洗后偏钛酸制浆：取二次洗涤偏钛酸1300g(TiO230.8％)，加脱盐水150ml,搅拌均匀，制成约359.6g/LTiO2浆料。
⑶加入磷酸：磷酸浓度84.6％，按0.20％P2O5比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑷加入碳酸钾溶液：碳酸钾溶液浓度462.8g/LK2O，按0.5％K2O比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑸加入硫酸铝：硫酸铝浓度98.6g/L，按0.5％Al2O3比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑹隔膜压滤：盐处理浆料隔膜压滤，滤饼固含量49.3％。
⑺煅烧：200℃进料，最高温度920℃，每个温度阶段停留65min，共9.75小时。
⑻自然冷却。
实施例3
⑴漂白后浆料加TiO2溶胶:二氧化钛溶胶浓度125.3g/L，按溶胶TiO2/偏钛酸TiO2比例4.0％，在漂白后偏钛酸浆料中加入二氧化钛溶胶。
⑵二洗后偏钛酸制浆：取二次洗涤偏钛酸1300g(TiO232.4％)，加脱盐水300ml,搅拌均匀，制成约338.0g/LTiO2浆料。
⑶加入磷酸：磷酸浓度84.6％，按0.25％P2O5比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑷加入碳酸钾溶液：碳酸钾溶液浓度495.3g/LK2O，按0.3％K2O比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑸加入硫酸铝：硫酸铝浓度105.1g/L，按0.5％Al2O3比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑹隔膜压滤：盐处理浆料隔膜压滤，滤饼固含量48.6％。
⑺煅烧：200℃进料，最高温度950℃，每个温度阶段停留85min，共8.25小时。
⑻自然冷却。
实施例4
⑴漂白后浆料加TiO2溶胶:二氧化钛溶胶浓度119.2g/L，按溶胶TiO2/偏钛酸TiO2比例5.0％，在漂白后偏钛酸浆料中加入二氧化钛溶胶。
⑵二洗后偏钛酸制浆：取二次洗涤偏钛酸1300g(TiO230.2％)，加脱盐水300ml,搅拌均匀，制成约309.1g/LTiO2浆料。
⑶加入磷酸：磷酸浓度84.6％，按0.18％P2O5比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑷加入碳酸钾溶液：碳酸钾溶液浓度457.5g/LK2O，按0.45％K2O比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑸加入硫酸铝：硫酸铝浓度106.4g/L，按0.6％Al2O3比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑹隔膜压滤：盐处理浆料隔膜压滤，滤饼固含量48.9％。
⑺煅烧：200℃进料，最高温度940℃，每个温度阶段停留60min，共9小时。
⑻自然冷却。
实施例5
⑴漂白后浆料加TiO2溶胶:二氧化钛溶胶浓度107.8g/L，按溶胶TiO2/偏钛酸TiO2比例6.0％，在漂白后偏钛酸浆料中加入二氧化钛溶胶。
⑵二洗后偏钛酸制浆：取二次洗涤偏钛酸1300g(TiO231.1％)，加脱盐水150ml,搅拌均匀，制成约364.2g/LTiO2浆料。
⑶加入磷酸：磷酸浓度84.6％，按0.18％P2O5比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑷加入碳酸钾溶液：碳酸钾溶液浓度450.3g/LK2O，按0.5％K2O比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑸加入硫酸铝：硫酸铝浓度100±10g/L，按0.7％Al2O3比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑹隔膜压滤：盐处理浆料隔膜压滤，滤饼固含量46.6％。
⑺煅烧：200℃进料，最高温度950℃，每个温度阶段停留60min，共9小时。
⑻自然冷却。
实施例6
⑴漂白后浆料加TiO2溶胶:二氧化钛溶胶浓度103.2g/L，按溶胶TiO2/偏钛酸TiO2比例5.0％，在漂白后偏钛酸浆料中加入二氧化钛溶胶。
⑵二洗后偏钛酸制浆：取二次洗涤偏钛酸1300g(TiO234.5％)，加脱盐水200ml,搅拌均匀，制成约399.3g/LTiO2浆料。
⑶加入钾磷溶液：K2O/P2O5＝2.77,P2O5浓度180.5g/L，按0.18％P2O5比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑷加入硫酸铝：硫酸铝浓度100±10g/L，按0.6％Al2O3比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑸隔膜压滤：盐处理浆料隔膜压滤，滤饼固含量48.6％。
⑹煅烧：200℃进料，最高温度940℃，每个温度阶段停留60min，共9小时。
⑺自然冷却。
参比实例
⑴漂白后浆料加TiO2溶胶:二氧化钛溶胶浓度103.2g/L，按溶胶TiO2/偏钛酸TiO2比例5.0％，在漂白后偏钛酸浆料中加入二氧化钛溶胶。
⑵二洗后偏钛酸制浆：取二次洗涤偏钛酸1300g(TiO234.5％)，加脱盐水200ml,搅拌均匀，制成约399.3g/LTiO2浆料。
⑶加入磷酸：磷酸浓度84.6％，按0.18％P2O5比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑷加入碳酸钾溶液：碳酸钾溶液浓度485.6g/LK2O，按0.5％K2O比例加入到浆料中，搅拌30min。
⑸加入氧化锌：ZnO98.5％，按0.15％ZnO比例加入到浆料中，搅拌60min。
⑹隔膜压滤：盐处理浆料隔膜压滤，滤饼固含量49.6％。
⑺煅烧：200℃进料，最高温度880℃，每100℃停留67.5min，共9小时。
⑻自然冷却。
按齐峰新材试验方法，检测上述实施例层压制耐光性。参比实例工艺是目前国内硫酸法钛白粉普遍使用的工艺。用色差计测试层压制老化前后的L*、a*、b*值，计算色差值
从上表可看出，本发明样品比传统工艺样品制备装饰纸无论是耐热、耐光性能都有很大提高。

Claims (9)

1.一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法，其特征在于，通过盐处理和煅烧进行控制，包括以下步骤：
A、以漂白后偏钛酸浆料为原料，向其中加入二氧化钛溶胶，加入量控制为二氧化钛溶胶中TiO2与偏钛酸中TiO2的质量比为2-6％，水洗，将水洗后的浆料稀释成300-400g/L TiO2浆料；
B、向稀释后的浆料中加入K2O/P2O5 1.3-4.0质量比的钾磷溶液，搅拌；然后按Al2O3/TiO2质量比0.3-0.9％加入含铝化合物溶液，搅拌；
C、将上述步骤B处理后的料液加压过滤，至滤饼固含量45-55％；
D、将上述步骤C的滤饼进行煅烧，煅烧温度为200-950℃，煅烧时间8-10h。
2.根据权利要求1所述的一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法，其特征在于，步骤A中二氧化钛溶胶浓度为90-130g/L。
3.根据权利要求1所述的一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法，其特征在于，步骤A中，控制偏钛酸中Fe2O3≤30ppm。
4.根据权利要求1所述的一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法，其特征在于，步骤A中，水洗进行两次。
5.根据权利要求1所述的一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法，其特征在于，步骤B中，所述钾磷溶液为含钾化合物和含磷化合物事先按K2O/P2O5 1.3-4.0质量比配置好的溶液，或是先按P2O5/TiO2质量比0.15-0.30％加入含磷化合物，搅拌；然后按K2O/TiO2质量比0.2-0.6％加入含钾化合物，搅拌所得。
6.根据权利要求5所述的一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法，其特征在于，所用含钾化合物的浓度为K2O 400-500g/L，所用含铝化合物溶液的浓度为Al2O3浓度100±10g/L，含磷化合物为浓度为80-85％磷酸。
7.根据权利要求5所述的一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法，其特征在于，加入含磷化合物，搅拌时间控制为10-60min；加入含钾化合物，搅拌时间控制为10-60min；加入含铝化合物溶液，搅拌时间控制为20-30min。
8.根据权利要求1所述的一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法，其特征在于，步骤C中，控制加压过滤的过滤压力为0.4-0.6MPa。
9.根据权利要求1所述的一种提高装饰原纸钛白粉耐候性的方法，其特征在于，煅烧时，煅烧温度达到200℃时进料煅烧，然后升温至300℃，保温1-1.5h，然后升温至400℃，保温1-1.5h，然后升温至500℃，保温1-1.5h，然后升温至600℃，保温1-1.5h，然后升温至700℃，保温1-1.5h，然后升温至800℃，保温1-1.5h，然后升温至900-950℃，保温1-1.5h，总煅烧时间控制为8-10h。
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