CN107722676A - 改性聚二甲基硅氧烷用作钛白粉有机处理剂的用途及方法 - Google Patents

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刘婵
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Abstract

本发明属于钛白粉有机表面改性领域，涉及一种改性聚二甲基硅氧烷用作钛白粉有机处理剂的用途及处理方法。本发明采用被羟基、羧基取代的C1～C12烷基、巯基、羟基取代的C1～C12烷基、C1～C2烷氧基、卤素、C1～C2烷氧基硅基或C1～C2烷基改性的聚甲基硅氧烷作为钛白粉有机处理剂处理钛白粉后，能够得到分散性好、耐温的钛白粉。

Description

改性聚二甲基硅氧烷用作钛白粉有机处理剂的用途及方法
技术领域
本发明属于钛白粉有机表面改性领域，涉及一种改性聚二甲基硅氧烷用作钛白粉有机处理剂的用途及方法。
背景技术
二氧化钛由于其折射率高、白度和光泽度好而且无毒的特点，被认为是世界上最好的白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、化纤、橡胶等工业领域。在各种应用体系中，钛白粉的分散性、遮盖力、耐温性、耐候性等指标是其性能好坏的主要指标。在分散性和耐温性方面，有机处理剂起到决定作用。二氧化钛在加热条件下能够与周围有机物发生反应，导致其应用体系如涂料、塑料的黄变。在粉末涂料和色母粒领域经常需要将原料保持在150℃或280℃的高温，这造成很多二氧化钛发生色变。因此，开发高耐温钛白粉较为迫切。
目前耐温钛白粉用有机处理剂主要是聚二甲基硅氧烷，但其与钛白粉表面作用力弱，在储存及使用中容易从钛白粉表面脱落，造成钛白粉的储存稳定性及分散性较差。CN102199367 B及CN 104194409 A中均使用小分子有机处理剂，CN 106118140 A使用了耐温性较好的聚二甲基硅氧烷，但由于作用力弱，钛白粉的储存稳定性及分散性较差。由于本发明使用改性的聚二甲基硅氧烷作为有机处理剂，增强了有机处理剂与钛白粉之间的作用力，在保持钛白粉高耐温性的同时，提高了钛白粉的分散性及储存稳定性。
发明内容
本发明针对目前钛白粉有机处理剂存在耐温性差或在应用体系中分散性较差的问题，提出了使用改性聚二甲基硅氧烷对钛白粉进行有机处理，得到同时具有高耐温性、高分散性及储存稳定性的钛白粉。
本发明所要解决的第一个技术问题是提供改性聚二甲基硅氧烷用作钛白粉有机处理剂的用途，所述的改性聚二甲基硅氧烷的结构式如下式Ⅰ所示：
其中，R1，R2，R3中至少一个为C1～C2烷氧基硅基或羧基取代的C1～C12烷基；其余基团独立的为羟基、羧基取代的C1～C12烷基、巯基、羟基取代的C1～C12烷基、C1～C2烷氧基、卤素、C1～C2烷氧基硅基或C1～C2烷基；所述改性聚二甲基硅氧烷分子量为500～15000。对m、n没有特别限定，只要能满足分子量即可。
优选的，上述改性聚二甲基硅氧烷用作钛白粉有机处理剂的用途中，所述R3为C1～C2烷氧基硅基或羧基取代的C1～C12烷基。
进一步的，上述改性聚二甲基硅氧烷用作钛白粉有机处理剂的用途中，所述R3为C1～C2烷氧基硅基。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述改性聚二甲基硅氧烷处理钛白粉的方法。该方法包括以下步骤：无机包膜处理后的钛白粉过滤、洗涤后与改性聚二甲基硅氧烷混合均匀，干燥、粉碎即可。
优选的，上述改性聚二甲基硅氧烷处理钛白粉的方法中，所述改性聚二甲基硅氧烷占二氧化钛重量的0.02～2％。更优选为0.1～0.5％。
本发明所要解决的第三个技术问题是提供由上述改性聚二甲基硅氧烷处理钛白粉的方法处理后得到的钛白粉。
本发明方法通过大量实验，选择了带合适基团的改性过的聚二甲基硅氧烷处理钛白粉，操作简单、易行，所得钛白粉具有耐高温、高分散的优点，从而能够很好地用于后续使用过程中。
具体实施方式
本发明方法中，改性聚二甲基硅氧烷作为有机处理剂处理钛白粉的方法为常规方法，只需将常规方法中的使用的常规有机处理剂改为本发明的特殊有机处理剂改性聚二甲基硅氧烷即可。即包括以下步骤：
1)对已经进行过无机包膜处理后的钛白粉进行过滤、水洗，无机包膜物质为常规无机包膜物质，包括硅、锆、铝、钛、磷等的氧化物、氢氧化物或者盐类；
2)然后将水洗后的包膜滤饼与上述有机处理剂改性聚二甲基硅氧烷混合均匀即可；可采用常规方法混合均匀，如：a、将水洗后的包膜钛白滤饼加水打浆，在浆料中加入剂量的有机处理剂，搅拌混合均匀；或者b、在滤饼干燥工序加入，如在闪蒸干燥或者喷雾干燥前加入洗后滤饼中，搅拌混合后进干燥工序；或者c、在气流粉碎工序加入，有机处理剂可加入到粉碎蒸汽或者压缩空气中，与钛白粉混合进行粉碎，进行有机处理剂的修饰，气流粉碎完即得到所需的钛白粉产品。
有机处理剂的重量与二氧化钛重量百分比为0.02～2％，优选为0.1～0.5％。
本发明方法所采用的改性聚二甲基硅氧烷非特殊自制，而是直接购自于市场中。本发明方法中，所述C1～C2烷氧基硅基中所含的甲氧基硅基结构式为：
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
取1kg硫酸法硅铝包膜洗后滤饼，加水稀释到500g/L(以二氧化钛计)，搅拌打浆。向其中加入2g的羧基改性(R1，R2为羧基，R3为甲基)聚二甲基硅氧烷，搅拌30min后，105℃干燥12h。研磨后进气流粉碎机粉碎，得到有机处理样品1。
实施例2
取1kg硫酸法硅铝包膜洗后滤饼，加水稀释到500g/L(以二氧化钛计)，搅拌打浆。向其中加入2g的烷氧基硅基改性(R1，R2为甲基，R3为烷氧基硅基)聚二甲基硅氧烷，搅拌30min后，105℃干燥12h。研磨后进气流粉碎机粉碎，得到有机处理样品2。
实施例3
取1kg氯化法硅铝包膜洗后滤饼，加水稀释到500g/L(以二氧化钛计)，搅拌打浆。向其中加入2g的羟基、羧基改性(R1，R2为羟基，R3为羧基)聚二甲基硅氧烷，搅拌30min后，105℃干燥12h。研磨后进气流粉碎机粉碎，得到有机处理样品3。
实施例4
取1kg硫酸法硅铝包膜洗后滤饼，加水稀释到500g/L(以二氧化钛计)，搅拌打浆。向其中加入2g的羟基、烷氧基硅基改性(R1，R2为羟基，R3为烷氧基硅基)聚二甲基硅氧烷，搅拌30min后，105℃干燥12h。研磨后进气流粉碎机粉碎，得到有机处理样品4。
实施例5
取1kg氯化法硅铝包膜闪蒸干燥样品，汽粉时在汽粉机入口处向其中加入2g的羧基、烷氧基硅基改性(R1，R2为羧基，R3为烷氧基硅基)，气流粉碎后得到有机处理样品5。
对比例1
取1kg硫酸法锆铝包膜洗后滤饼，加水稀释到500g/L(以二氧化钛计)，搅拌打浆。向其中加入2g三羟甲基丙烷，搅拌30min后，105℃干燥12h。研磨后进气流粉碎机粉碎，得到有机处理样品6。
对比例2
取1kg硫酸法锆铝包膜洗后滤饼，加水稀释到500g/L(以二氧化钛计)，搅拌打浆。向其中加入2g聚二甲基硅氧烷，搅拌30min后，105℃干燥12h。研磨后进气流粉碎机粉碎，得到有机处理样品7。
性能检测方法：
1.耐温性
由于钛白粉加热会发生颜色变化，耐温性检测即基于此原理检测钛白粉加热前后的色差。将钛白粉在280度保温1h，测试加热前后的白度L*,a*,b*,计算得到色差ΔE。
2.分散性
(1)油漆制备
称取80g醇酸树脂与乙酸乙酯的混合液，加入20g钛白粉样品，高速搅拌分散，分散机转速为2000rpm，搅拌30min，得到油漆样品。
(2)测试
用调刀取少量油漆，放在刮板细度计凹槽较深一端，用刮板快速刮片后，迅速读取分散性数据(黑格曼数)，每个样品读两次，分散性值为两次结果的算术平均值。
实施例1-5及对比例1-2的耐温性及分散性列于表1中。
表1各样品的耐温性及在油漆中的分散性
样品 1 2 3 4 5 6 7
ΔE 0.56 0.45 0.72 0.44 0.52 3.74 0.78
分散性 6.75 6.75 6.75 6.50 6.75 5.50 6.00
实施例2及对比例2的储存稳定性列于表2中。
表2样品的储存稳定性
样品 2(实施例2) 7(对比例2)
初始分散性 6.75 6.00
放置1年后分散性 6.75 5.00
由实施例及对比例结果可知，根据本发明的有机处理方法所得样品耐温性优于对比例，更为显著的是，样品的油分散性有明显提升。此外，实施例样品具有比对比例更好的存储稳定性。

Claims (7)

1.改性聚二甲基硅氧烷用作钛白粉有机处理剂的用途，所述的改性聚二甲基硅氧烷的结构式如下式Ⅰ所示：
其中，R1，R2，R3中至少一个为C1～C2烷氧基硅基或羧基取代的C1～C12烷基；其余基团独立的为羟基、羧基取代的C1～C12烷基、巯基、羟基取代的C1～C12烷基、C1～C2烷氧基、卤素、C1～C2烷氧基硅基或C1～C2烷基；所述改性聚二甲基硅氧烷分子量为500～15000。
2.根据权利要求1所述的改性聚二甲基硅氧烷用作钛白粉有机处理剂的用途，其特征在于：所述R3为C1～C2烷氧基硅基或羧基取代的C1～C12烷基。
3.根据权利要求2所述的改性聚二甲基硅氧烷用作钛白粉有机处理剂的用途，其特征在于：所述R3为C1～C2烷氧基硅基。
4.改性聚二甲基硅氧烷处理钛白粉的方法，其特征在于：包括以下步骤：无机包膜处理后的钛白粉过滤、洗涤后，滤饼与改性聚二甲基硅氧烷混合均匀，干燥、粉碎即可。
5.根据权利要求4所述的改性聚二甲基硅氧烷处理钛白粉的方法，其特征在于：所述改性聚二甲基硅氧烷占二氧化钛重量的0.02～2％。
6.根据权利要求5所述的改性聚二甲基硅氧烷处理钛白粉的方法，其特征在于：所述改性聚二甲基硅氧烷占二氧化钛重量的0.1～0.5％。
7.由权利要求4～6任一项所述的改性聚二甲基硅氧烷处理钛白粉的方法处理后得到的钛白粉。
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