CN109111764A - 纳米粉体二氧化钛包膜新材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工领域，具体涉及纳米粉体二氧化钛包膜新材料及其制备方法，包括以下步骤：先将二氧化钛半成品干粉均匀分散在液体介质中，进行重新打浆时并添加润湿分散剂，制得二氧化钛浆料；用卧式砂磨机对二氧化钛浆料进行湿磨处理，为了进一步确保能够获得需要的粒径和粒度分布的二氧化钛粉体颗粒，需要对湿磨后的二氧化钛浆料再次进行分级，分级后的粗颗粒返回到卧式砂磨机进行多次湿磨；对分级后的二氧化钛浆料进行表面处理，可以得到致密的铝膜；包膜后进行水洗，然后再进行干燥和粉碎包装即可得到纳米粉体二氧化钛包膜新材料；本发明制备的纳米粉体二氧化钛包膜新材料具有高折射率、耐热、化学性质稳定，白度高，分散性强，不凝聚等特点。

Description

纳米粉体二氧化钛包膜新材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工领域，具体涉及纳米粉体二氧化钛包膜新材料及其制备方法。
背景技术
钛白粉作为白色颜料之王，特别是其白度遮盖力和着色力等颜料指标远远高于其它的白色颜料，因而成为不可替代品，主要用于涂料、塑料造低油墨和化纤等领域，近年来随着世界经济的发展和人类科技的进步。其应用领域深入到了国民经济的各个角落，其消费水平也慢慢灰飞烟灭了衡量一个国家经济发展水平和人民生活水平高低的一个重要标志，所以钛白粉的生产和应用技术在我们国家有了长足进步。
目前我们国家的钛白粉产量每年200万吨，虽然我们是钛白粉的生产大国，但我们只能生产大众产品。附加值低，许多专用途的钛白粉还是以进口为主，亚纳米级的化纤钛白粉更是如此，且长期以来被外国垄断，价格昂贵。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明针对上述存在的问题，提供一种纳米粉体二氧化钛包膜新材料及其制备方法，制备的纳米粉体二氧化钛包膜新材料具有高折射率、耐热、化学性质稳定，白度高，分散性强，不凝聚等特点，应用性能极佳，使用操作方便，在粉碎技术及其表面改性处理上有特色。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
纳米粉体二氧化钛包膜新材料的其制备方法，包括以下步骤：
(1)先将二氧化钛半成品干粉均匀分散在液体介质中，进行重新打浆时并添加润湿分散剂，制得二氧化钛浆料；
(2)用卧式砂磨机对二氧化钛浆料进行湿磨处理，为了进一步确保能够获得需要的粒径和粒度分布的二氧化钛粉体颗粒，需要对湿磨后的二氧化钛浆料再次进行分级，分级后的粗颗粒返回到卧式砂磨机进行多次湿磨；
(3)对分级后的二氧化钛浆料进行表面处理，将计量好的硫酸铝溶液加入到分散好的浆液中，然后用氢氧化钠溶液进行中和，通过控制中和的速度、中和时的pH值和中和温度，可以得到致密的铝膜；
(4)包膜后进行水洗，然后再进行干燥和粉碎包装即可得到纳米粉体二氧化钛包膜新材料。
优选的，所述步骤(1)中液体介质为乙醇水溶液或者去离子水，润湿分散剂为六偏磷酸钠溶液。
优选的，所述步骤(2)中对二氧化钛浆料进行分级处理采用的时卧式螺旋卸料沉降式离心机。
优选的，所述步骤(3)中pH值的范围处于6.5～7.5，中和温度为40～90℃。
优选的，所述步骤(4)中对二氧化钛浆料采用喷雾干燥方式。
优选的，所述步骤(4)中粉碎包装采用高强度、纯不锈钢的机械粉碎机。
(三)有益效果
本发明制备的纳米粉体二氧化钛包膜新材料具有高折射率、耐热、化学性质稳定，白度高，分散性强，不凝聚等特点，应用性能极佳，使用操作方便，在粉碎技术及其表面改性处理上有特色。本发明的制备方法，可以节省项目投入，降低劳动成本，节约能源，增加企业效益的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的制备流程框图；
图2为本发明二氧化钛半成品干粉的技术指标。
图3为本发明二氧化钛浆料成品的技术指标。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1中，打浆分散，就是将图2技术指标的二氧化钛半成品干粉，再均匀分散在液体介质中，将二氧化碳重新打浆时添加润湿分散剂，分散剂对降低高浓度二氧化钛浆料体系黏度有非常显著的作用。由于润湿分散后的物料要进行砂磨，要提高砂磨的效率必须提高进砂磨机的浆料浓度，所以润湿分散剂的作用的对于后续工序非常重要。
湿磨，湿磨的目的就是用来将分散后浆液中仍然存在的聚集体颗粒在湿法环境下进一步磨碎，以确保后处理包膜时能够在单一的颗粒上，本发明用的是卧式砂磨机。可直接高速推动研磨介质来磨细物料的，搅拌器的高速回转使得研磨腔内的物料和研磨介质在整个筒体内不规则翻滚，产生不规则运动，使研磨介质之间产生相互撞击和研磨的双重作用，致使物料磨得很细，并得到均匀分散的良好效果。产品的最终研磨和分散效果是通过调节进料的流量控制物料在研磨腔内的滞留时间来保证的。
湿磨，湿磨的目的就是用来将分散后浆液中仍然存在的聚集体颗粒在湿法环境下进一步磨碎，以确保后处理包膜时能够在单一的颗粒上，本发明用的是卧式砂磨机。可直接高速推动研磨介质来磨细物料的，搅拌器的高速回转使得研磨腔内的物料和研磨介质在整个筒体内不规则翻滚，产生不规则运动，使研磨介质之间产生相互撞击和研磨的双重作用，致使物料磨得很细，并得到均匀分散的良好效果。产品的最终研磨和分散效果是通过调节进料的流量控制物料在研磨腔内的滞留时间来保证的，二氧化钛浆料成品的技术指标如图3。
表面处理，先进行无机表面处理，后进行有机表面处理。无机表面处理的目的就是隔绝二氧化钛颗粒与空气，特别是与氧气的接触避免光照射下发生的光催化反应。同时通过无机氧化物对二氧化钛颗粒表面的包覆，修整颗粒的表面缺陷，提高产品的光学性能，大大地改善钛白粉的耐候性能。本发明用的无机包膜是氧化铝包覆，就是将离心后的钛白粉浆液加入可溶性的盐类，然后通过调节浆液的pH值，使可溶性盐沉积在二氧化钛颗粒的表面，形成一层氧化物薄膜包覆，既隔绝了二氧化钛可能与空气的接触，同时又由于这层薄膜而透明，保持了二氧化钛的本来颜色，具体操作就是将计量好的硫酸铝溶液加入到分散好的浆液中，然后用氢氧化钠溶液进行中和，通过控制中和的速度、中和时的pH值和中和温度，pH值的范围处于6.5～7.5，中和温度为40～90℃，即可以得到致密的铝膜。
水洗，是指包膜后的水洗用去离子水洗，以保证所得产品的电阻率足够高。
干燥本发明用喷雾干燥器来干燥二氧化钛浆液，这种干燥器在主高速分散盘中离心分散成雾粒，使其在干燥室中与逆流热空气接触进行干燥，由于物料被分散得极细，比表面积大，蒸发面积大，物料中的水分在瞬间被蒸发。物料在喷雾干燥器中的干燥时间极短，可避免物料过热，干燥后的物料呈空心粉末状。由于热风和物料直接接触，所以必须严格控制热源的质量。所以我们用天然气作为能源，防止燃气中的杂质与物料直接接触产生污染。喷雾干燥的优点是干燥的时间短，干燥速度快，生产能力大，对进行有机包覆的物料几乎没有任何伤害。
粉碎包装，由于干燥过程中分子间作用力的存在，干燥后的钛白粉又都重新聚结在一起，成为较大的颗粒，所以要进行超微粉碎。由于产品要求杂质含量极低，因此对粉碎设备要求非常高，除了要有良好的粉碎效果以外，还要求与物料接触的粉碎介质耐磨性好，对物料没有任何的污染，特别是不能带进去Fe等显色杂质。所以本发明用高强度、纯不锈钢的机械粉碎机。这种粉碎机自带分级的功能，所以粉碎出来的成品粒径细而均匀。整个系统在负压的形式下进行粉碎，所以工作环境好。
本发明实施例制备的纳米粉体二氧化钛包膜新材料具有高折射率、耐热、化学性质稳定，白度高，分散性强，不凝聚等特点，应用性能极佳，使用操作方便，在粉碎技术及其表面改性处理上有特色。本发明的制备方法，可以节省项目投入，降低劳动成本，节约能源，增加企业效益的优点。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.纳米粉体二氧化钛包膜新材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)先将二氧化钛半成品干粉均匀分散在液体介质中，进行重新打浆时并添加润湿分散剂，制得二氧化钛浆料；
(2)用卧式砂磨机对二氧化钛浆料进行湿磨处理，为了进一步确保能够获得需要的粒径和粒度分布的二氧化钛粉体颗粒，需要对湿磨后的二氧化钛浆料再次进行分级，分级后的粗颗粒返回到卧式砂磨机进行多次湿磨；
(3)对分级后的二氧化钛浆料进行表面处理，将计量好的硫酸铝溶液加入到分散好的浆液中，然后用氢氧化钠溶液进行中和，通过控制中和的速度、中和时的pH值和中和温度，可以得到致密的铝膜；
(4)包膜后进行水洗，然后再进行干燥和粉碎包装即可得到纳米粉体二氧化钛包膜新材料。
2.如权利要求1所述纳米粉体二氧化钛包膜新材料，其特征在于：所述步骤(1)中液体介质为乙醇水溶液或者去离子水，润湿分散剂为六偏磷酸钠溶液。
3.如权利要求1所述的纳米粉体二氧化钛包膜新材料，其特征在于：所述步骤(2)中对二氧化钛浆料进行分级处理采用的时卧式螺旋卸料沉降式离心机。
4.如权利要求1所述的纳米粉体二氧化钛包膜新材料，其特征在于：所述步骤(3)中pH值的范围处于6.5～7.5，中和温度为40～90℃。
5.如权利要求1所述的纳米粉体二氧化钛包膜新材料，其特征在于：所述步骤(4)中对二氧化钛浆料采用喷雾干燥方式。
6.如权利要求1所述的纳米粉体二氧化钛包膜新材料，其特征在于：所述步骤(4)中粉碎包装采用高强度、纯不锈钢的机械粉碎机。
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