CN107936619A - 一种复合钛白粉及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合钛白粉及其制造方法，属于复合钛白粉领域，复合钛白粉由如下重量份数比的原料制成，矿物粉体80‑90份、1000‑2000目的TiO260‑70份、活化剂4‑6份、增白剂0.5‑1份、离子复合5‑6份、硅酸钠5‑6份、碳酸钙80‑90份、80‑90份滑石和80‑90份白云石。本发明的制备方法在结合了干法和湿法工艺优点的同时，在制备过程中的不同阶段还分别使用了有利于各物料成分能充分、快速反应的活化剂，超分散剂和离子复合剂等成分，使复合钛白粉的性能得到了很大提升。

Description

一种复合钛白粉及其制造方法
技术领域
本发明涉及复合钛白粉，具体涉及一种复合钛白粉及其制造方法。
背景技术
所说的钛白粉替代品，是指具有钛白粉的性能且成本比钛白粉底，能够部分或全部替代钛白粉被应用的无机粉体材料。从20世纪70年代起，钛白粉替代品就已开始了研究和开发，并取得了很好的经济效益。如日本将复合SiO2钛白粉用于了合成纤维；英国和德国将制成的滑石复合钛白粉已用于造纸；美国将云母、高岭土分别与TiO2制备出复合钛白产品，广泛应用于化妆品行业。选择一些外观为白色粉末，质地松软的矿物粉体与TiO2得到的复合钛白粉，可以满足对于白度要求高的行业，作为钛白粉的替代品使用。
采用无机粉体包覆方法生产复合钛白粉，根据处理工艺不同，目前一般可以分为干法和湿法两种，干法一般是采用机械力化学法对无机粉体颗粒进行表面活化处理，引发阴阳离子结合。如公开号CN101100561A文献报道了采用干法生产，用旋风粉碎机对粉体高速剪切，在一定温度下，使粉体引进阴阳离子结合，得到一种复合钛白粉。湿法是在液体状态下通过化学助剂或者机械研磨，使两种粉体包覆复合得到复合物。如公开号 CN1724595A文献对白色矿物粉体-TiO2复合白色颜料的制备，采用将无机矿物粉体制浆后与TiO2的悬浮液在化学助剂的帮助下实现化学反应包覆，形成复合物。公开号CN101775239A文献对一种具有高遮盖力的无机复合白色颜料的制备，是将钛白粉和白色矿物粉料通过加入一定的助剂，在湿法超细研磨设备中将两种粉体复合得到复合物。目前干法生产的工艺虽然简单，但包覆效果不理想。湿法生产工艺比干法生产工艺包覆效果理想，但工艺较为复杂，会有废液产生，对环境也有污染。而且，单纯采用干法或者湿法工艺制备，其复合物的实际包覆率与理论值都仍有一定差距，因而使制备的复合钛白粉产品在性能上与钛白粉相比仍存在较大差距。
传统的钛白粉替代品，是指具有钛白粉的性能且成本比钛白粉低，能够部分或全部替代钛白粉被应用的无机粉体材料。从20世纪70年代起，钛白粉替代品就已开始了研究和开发，并取得了一定的经济效益。如日本将复合钛白粉用于合成纤维，英国和德国将制成的滑石复合钛白粉已用于造纸，美国将云母、高岭土分别与TiO2制备出复合钛白产品，部分的应用于化妆品行业。同时，绝大多数复合钛白的制备都是选择一些单一的、外观为白色粉末，质地松软的矿物粉体如云母、高岭土、滑石、硅灰石、碳酸钙等与TiO2得到的复合钛白粉，可以在一定程度上满足对于白度要求高的行业，作为钛白粉的替代品使用。但是在性能方面目前还没有一种复合钛白粉体能够在市场上很好的代替纯钛白粉的作用，比如遮盖力下降、耐候性不足，消色力表现不能令人满意等等问题，所以说目前的钛白粉技术在一定程度上是以牺牲部分钛白粉应有的性能而进行的取代钛白粉，还不能达到完全取代钛白粉。
发明内容
本发明需要解决上述针对的问题，提供一种复合钛白粉及其制造方法。
一种复合钛白粉由如下重量份数比的原料制成，矿物粉体80-90份、 1000-2000目的TiO260-70份、活化剂4-6份、增白剂0.5-1份、离子复合5-6份、硅酸钠5-6份、碳酸钙80-90份、80-90份滑石和80-90份白云石。
进一步地，复合钛白粉由如下重量份数比的原料制成，矿物粉体 85-88份、1000-2000目的TiO265-68份、活化剂5-6份、增白剂0.8-1 份、离子复合5.5-6份、硅酸钠5.5-6份、碳酸钙85-90份、滑石85-90 份和白云石85-90份。
一种复合钛白粉的制造方法，包括如下步骤：
步骤1：将矿物粉体与活化剂充分混合搅拌均匀，对矿物粉体进行表面活化处理；
步骤2：上步活化处理后的物料与水混合成固形物重量含量50％～ 60％的浆料后，加入超分散剂于120℃～130℃充分混合均匀后，再加入离子复合剂，于120℃～130℃继续搅拌充分混合；
步骤3：充分搅拌下向上步混合物料中逐渐加入TiO2至全部加完，继续于120℃～130℃充分混合均匀；
步骤4：充分搅拌下向上步混合物料中加入增白剂并充分均匀混合后，在继续搅拌下除尽物料中的液体，干燥后的固体物粉碎至500-700目粉体；
步骤5：将原料80-90份滑石与80-90份白云石混合研磨后得到平均粒径为1-1.5um的细粉混合物；
步骤6：步骤5将得到的细粉混合物与分散剂、研磨介质、助磨剂及水加入到研磨设备中，湿法搅拌打浆使浆料与分散剂、助磨剂完全混合并通过研磨设备进行研磨得到平均粒径大小为0.5-0.8um的浆料，所述研磨介质为磨球；
步骤7：将步骤6：的浆料经过压力泵碳化反应5-30min后送入碳化反应罐，碳化反应罐中的氢氧化钙精浆浓度为20-28g/L，在温度为 90-100℃的条件下继续反应60-70min，在反应的同时通入二氧化碳，二氧化碳的流量为5-30L/min，当碳化罐中浆液的PH值达到6-8时反应结束；
步骤8：碳酸钙制备，将生石灰加水得Ca(OH)2浆液，过200～325 目筛，备用；
步骤9：将步骤4中的粉体、步骤7中的浆料、Ca(OH)2浆液和硅酸钠按10：20:1:0.3的比例加入到研磨设备中混合，同时研磨，研磨设备中的研磨介质为磨球，研磨设备的转速为500-1000r/min，研磨时间为 65-70min；所得水溶液的浓度为60-65％的钛白粉水溶液；
步骤10：将得到的钛白粉水溶液过滤，滤饼水洗，干燥，粉碎，即得。
本发明的有益效果：
1、本发明是一种表面覆盖长碳链阴离子表面活性剂的复合钛白，该复合钛白粉体表面带有(-C15-20H30-40)长链基团、以及偶联剂水解可能产生的醇类基团经过缩合反应形成自聚合基团，这样复合钛白表面接枝上具备一种很高的表面活性物质，本发明制备的超细活性复合钛白粉可用于塑料行业，特别是PVC型材、PVC扣板这一类塑料。
2、由于本发明的制备方法在结合了干法和湿法工艺优点的同时，在制备过程中的不同阶段还分别使用了有利于各物料成分能充分、快速反应的活化剂，超分散剂和离子复合剂等成分，使复合钛白粉的性能得到了很大提升。试验结果显示，本发明方法制备的复合钛白粉产品与普通钛白粉的性能指标比较效果很好，表明本的复合钛白粉完全可以作为普通钛白粉的优异替代产品，应用于涂料，塑料，造纸等行业，用途范围广泛。同时，由于本发明制备方法的流程简单，工艺稳定，生产效率高，成本低，无污染，有利于实现环保节能型材料的生产和推广。
具体实施方式
下面所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
一种复合钛白粉，由如下重量份数比的原料制成，矿物粉体85份、 1000-2000目的TiO265份、活化剂5份、增白剂0.8份、离子复合5.5 份、硅酸钠5.5份、碳酸钙85份、85份滑石和85份白云石。
上述原料中的矿物粉体是颗粒度2000-3000目且白度≥90的碳酸钙、高岭土、石英粉、立德粉、滑石粉中的至少一种；活化剂为聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、三乙醇胺中的任意一种；超分散剂是聚丙烯酸钠、硬脂酸钠、硬脂酸钙中的一种与聚乙二醇按1∶1形成的复配体系；离子复合剂为氧化锌、氧化铝、氢氧化锌、氢氧化铝中的至少一种；增白剂为水溶性荧光增白剂TA-4(1，2二氨基萘磺酸钠缩俣产物)、OB-1(2.2′-(4，4′-二苯乙烯基-)双苯并恶唑)、EBF(邻氨基苯酚与2，5-二羧酸噻吩的缩合物)等其中的一种。
一种复合钛白粉的制造方法，包括如下步骤：
步骤1：将矿物粉体与活化剂充分混合搅拌均匀，对矿物粉体进行表面活化处理。
步骤2：上步活化处理后的物料与水混合成固形物重量含量55％的浆料后，加入超分散剂于125℃充分混合均匀后，再加入离子复合剂，于 125℃继续搅拌充分混合。
步骤3：充分搅拌下向上步混合物料中逐渐加入TiO2至全部加完，继续于125℃充分混合均匀。
步骤4：充分搅拌下向上步混合物料中加入增白剂并充分均匀混合后，在继续搅拌下除尽物料中的液体，干燥后的固体物粉碎至600目粉体；
步骤5：将原料85份滑石与85份白云石混合研磨后得到平均粒径为 1um的细粉混合物。
步骤6：步骤5将得到的细粉混合物与分散剂、研磨介质、助磨剂及水加入到研磨设备中，湿法搅拌打浆使浆料与分散剂、助磨剂完全混合并通过研磨设备进行研磨得到平均粒径大小为0.6um的浆料，所述研磨介质为磨球.
步骤7：将步骤6的浆料经过压力泵碳化反应25min后送入碳化反应罐，碳化反应罐中的氢氧化钙精浆浓度为28g/L，在温度为100℃的条件下继续反应70min，在反应的同时通入二氧化碳，二氧化碳的流量为 30L/min，当碳化罐中浆液的PH值达到6-8时反应结束。
步骤8：碳酸钙制备，将生石灰加水得Ca(OH)2浆液，过325目筛，备用。
步骤9：将步骤4中的粉体、步骤7中的浆料、Ca(OH)2浆液和硅酸钠按10：20:1:0.3的比例加入到研磨设备中混合，同时研磨，研磨设备中的研磨介质为磨球，研磨设备的转速为1000r/min，研磨时间为 70min；所得水溶液的浓度为65％的钛白粉水溶液。
步骤10：将得到的钛白粉水溶液过滤，滤饼水洗，干燥，粉碎，即得。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。

Claims (3)

1.一种复合钛白粉，其特征在于，由如下重量份数比的原料制成，矿物粉体80-90份、1000-2000目的TiO260-70份、活化剂4-6份、增白剂0.5-1份、离子复合5-6份、硅酸钠5-6份、碳酸钙80-90份、80-90份滑石和80-90份白云石。
2.根据权利要求1所述的一种复合钛白粉，其特征在于：由如下重量份数比的原料制成，矿物粉体85-88份、1000-2000目的TiO265-68份、活化剂5-6份、增白剂0.8-1份、离子复合5.5-6份、硅酸钠5.5-6份、碳酸钙85-90份、滑石85-90份和白云石85-90份。
3.根据权利要求1所述的一种复合钛白粉的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将矿物粉体与活化剂充分混合搅拌均匀，对矿物粉体进行表面活化处理；
步骤2：上步活化处理后的物料与水混合成固形物重量含量50％～60％的浆料后，加入超分散剂于120℃～130℃充分混合均匀后，再加入离子复合剂，于120℃～130℃继续搅拌充分混合；
步骤3：充分搅拌下向上步混合物料中逐渐加入TiO2至全部加完，继续于120℃～130℃充分混合均匀；
步骤4：充分搅拌下向上步混合物料中加入增白剂并充分均匀混合后，在继续搅拌下除尽物料中的液体，干燥后的固体物粉碎至500-700目粉体；
步骤5：将原料80-90份滑石与80-90份白云石混合研磨后得到平均粒径为1-1.5um的细粉混合物；
步骤6：步骤5将得到的细粉混合物与分散剂、研磨介质、助磨剂及水加入到研磨设备中，湿法搅拌打浆使浆料与分散剂、助磨剂完全混合并通过研磨设备进行研磨得到平均粒径大小为0.5-0.8um的浆料，所述研磨介质为磨球；
步骤7：将步骤6：的浆料经过压力泵碳化反应5-30min后送入碳化反应罐，碳化反应罐中的氢氧化钙精浆浓度为20-28g/L，在温度为90-100℃的条件下继续反应60-70min，在反应的同时通入二氧化碳，二氧化碳的流量为5-30L/min，当碳化罐中浆液的PH值达到6-8时反应结束；
步骤8：碳酸钙制备，将生石灰加水得Ca(OH)2浆液，过200～325目筛，备用；
步骤9：将步骤4中的粉体、步骤7中的浆料、Ca(OH)2浆液和硅酸钠按10：20:1:0.3的比例加入到研磨设备中混合，同时研磨，研磨设备中的研磨介质为磨球，研磨设备的转速为500-1000r/min，研磨时间为65-70min；所得水溶液的浓度为60-65％的钛白粉水溶液；
步骤10：将得到的钛白粉水溶液过滤，滤饼水洗，干燥，粉碎，即得。
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