CN109824083B - 一种提高氯化法钛白粉耐候性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钛白粉制备技术领域，公开了一种提高氯化法钛白粉耐候性的方法，包括以下步骤：1）将氯化法钛白粉基料进行打浆，打浆温度为50‑100℃，打浆过程中加入Al3+固定剂，制得浓度为300‑800g/L的料浆，调节料浆的pH为3.0‑11.2；2）在40‑90℃的温度下，对步骤1）得到的料浆均化4‑6h；3）将步骤2）所得料浆进行研磨分级，控制钛白粉粒径为0.28‑0.40μm；4）将步骤3）得到的料浆进行无机包膜；5）将步骤4）所得料浆进行洗涤净化，干燥，粉碎，得到钛白粉成品。本发明方法增加了钛白粉基料的稳定性，弥补了因后期无机膜层的缺陷导致产品耐候性差，从而提高产品整体耐候性。
Description
技术领域
本发明属于钛白粉制备技术领域，具体涉及一种提高氯化法钛白粉耐候性的方法。
背景技术
钛白粉主要生产工艺有两种，一种是硫酸法工艺，一种是氯化法工艺；氯化法工艺较硫酸法工艺生产流程短、工序少、占地面积小、生产技术先进、生产能力大、产品质量高、三废排放量少等，因此氯化法工艺的发展前景好。
氯化法生产过程中AlCl3作为晶型转化剂兼成核剂，TiO2附在Al2O3上长大，Al2O3作为晶核，TiO2在其上面生长，也就是说Al2O3存在TiO2晶格中。文献报道氯化法钛白粉基料中Al2O3含量与TiO2晶粒尺寸及晶粒尺寸分布的关系较多，很少有研究基料中Al2O3与钛白粉耐候性之间的关系。
目前氯化法生产厂家通常采用从氧化炉下来的氯化法基料直接制浆，从氧化炉下来的基料温度高，含有未反应完的氯气，氯气溶在水中，生产H+、ClO-和Cl-，酸度较大，能够在瞬间溶解TiO2晶格表面Al2O3，使得钛白粉表面的晶格缺陷增多，也就意味着钛白粉表面光活化点增多，从而降低了钛白粉基料的耐候性。
发明内容
本发明的发明人研究发现：Al2O3作为晶核时，Al2O3不是全部进入TiO2晶格中，有一部分析出附在TiO2晶格表面，TiO2晶格表面的Al2O3对氯化法基料的耐候性起到至关重要的作用。TiO2晶格表面的Al2O3是在高温下生成的，结构稳定，比后期无机表面处理包覆的Al2O3，化学稳定性高；在TiO2晶格表面的Al2O3由于自身的稳定性好，可更好的弥补TiO2晶格缺陷，从而提高TiO2基料的耐候性。
基于上述发现，本发明的目的是提供一种提高氯化法钛白粉耐候性的方法，通过在特定温度下，以磷酸、磷酸盐或磷酸类衍生物与钛白粉表面析出的Al3+反应生成磷酸铝牢牢的固定在TiO2晶格表面，阻止了TiO2晶格表面Al2O3的进一步溶解，减少钛白粉表面的晶格缺陷，增加了钛白粉基料的稳定性，弥补了因后期无机膜层的缺陷导致产品耐候性差，从而提高产品整体耐候性。
本发明提供了一种提高氯化法钛白粉耐候性的方法，包括以下步骤：
1）将氯化法钛白粉基料进行打浆，打浆温度为50-100℃，打浆过程中加入Al3+固定剂，制得浓度为300-800g/L的料浆，调节料浆的pH为3.0-11.2；
2）在40-90℃的温度下，对步骤1）得到的料浆均化4-6h；
3）将步骤2）所得料浆进行研磨分级，控制钛白粉粒径为0.28-0.40μm；
4）将步骤3）得到的料浆进行无机包膜；
5）将步骤4）所得料浆进行洗涤净化，干燥，粉碎，得到钛白粉成品。
本发明中，所述氯化法钛白粉基料的原级粒子为0.18-0.31μm，基料中总Al2O3的含量为0.70-2.0wt%。
根据本发明，通过Al3+固定剂将钛白粉表面析出的Al3+牢牢的固定在TiO2晶格表面，从而阻止TiO2晶格表面Al2O3的进一步溶解，减少钛白粉表面的晶格缺陷，有效的锁住TiO2晶格表面高稳定性的Al2O3，增加钛白粉基料的稳定性，弥补因后期无机膜层的缺陷导致产品耐候性差，以提高产品整体耐候性。优选地，所述Al3+固定剂选自磷酸、磷酸盐和磷酸类衍生物中的一种或几种。
进一步优选地，所述Al3+固定剂的添加量为TiO2总量的0.01-5.0wt%。
根据本发明，步骤3）中，研磨采用球磨机和/或砂磨机，分级采用旋流器和/或振动筛。例如，本发明的研磨分级可选用球磨机-砂磨机-旋流器-砂磨机-振动筛联合方式、砂磨机-振动筛-砂磨机-旋流器联合方式等等，将研磨和分级采用的装置进行组合，实现料浆中钛白粉粒径的控制。
优选地，步骤5）中，包覆的无机膜层选自铝膜、硅膜、磷膜、铈膜、钙膜、锆膜、钛膜、锌膜、锡膜、锑膜、硼膜、铁膜和铜膜中的一种或多种。无机膜层的沉积采用本领域常规的方法，在此不作赘述。
优选地，干燥采用闪蒸干燥或喷雾干燥，干燥时采用的具体参数均可根据现有技术进行常规选择。
优选地，粉碎采用的设备为气流粉粹机或撞击磨。
优选地，在粉碎过程加入有机表面处理剂。
进一步优选地，所述有机表面处理剂为多元醇和有机硅中的一种或多种；以溶质计，所述有机表面处理剂的添加量为TiO2总量的0.01-1wt%。
本发明中未加以限定的工艺参数均选用本领域的常规方式进行，例如，无机包膜、粉粹等操作。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过特殊的处理方式，在特定温度下，以磷酸、磷酸盐或磷酸类衍生物与钛白粉表面析出的Al3+反应生成磷酸铝牢牢的固定在TiO2晶格表面，阻止了TiO2晶格表面Al2O3的进一步溶解，减少钛白粉表面的晶格缺陷，有效的锁住TiO2晶格表面高稳定性的Al2O3，增加了钛白粉基料的稳定性，弥补了因后期无机膜层的缺陷导致产品耐候性差，从而提高产品整体耐候性。
2、该方法因Al3+与磷酸、磷酸盐或磷酸类衍生物等小分子固定剂生成的磷酸铝以化学键合牢牢固定在TiO2颗粒表面，使TiO2保持单一颗粒的分散状态，提高了TiO2颗粒在无机表面处理体系的分散性，使得无机膜层在TiO2颗粒表面致密均匀成膜，进一步提高氯化法钛白粉的耐候性。
3、本发明方法新颖，形成了一种全新的钛白粉处理方式，最大限度的增加了TiO2晶格稳定性，阻止TiO2晶格表面Al2O3 析出溶解，操作简单，能耗低。
附图说明
图1：本发明实施例与对比例制得的钛白粉的耐候性对比图。
图1中：AY为对比例钛白粉，Y-1~Y-6为实施例1~6钛白粉。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1-6用于说明本发明的提高氯化法钛白粉耐候性的方法。
实施例1
从氧化工段出来的干基料，二氧化钛原级粒子为0.180μm，Al2O3含量2.0wt%；料浆浓度800g/L，打浆温度85℃，同时加入0.5%wt磷酸和0.01wt%焦磷酸，调节体系pH为3.0；料浆进行搅拌均化4h，保持温度在50℃；采用球磨机-砂磨机-旋流器-砂磨机-振动筛联合方式对料浆进行研磨分级，所控粒径为0.280μm；料浆进行单铝无机包膜层的沉积；然后进行洗涤净化，用喷雾干燥器和气流粉碎机对样品进行干燥和粉碎；粉碎过程加入0.1wt%TMP有机助剂；得到产品Y-1。
实施例2
从氧化工段出来的干基料，二氧化钛原级粒子为0.250μm，Al2O3含量1.4wt%；料浆浓度590g/L，打浆温度100℃，同时加入2.5wt%磷酸钠，调节体系pH为11.2；料浆进行搅拌均化6h，保持温度在90℃；采用砂磨机-振动筛-砂磨机-旋流器联合方式对料浆进行研磨分级，所控粒径为0.365μm；料浆进行硅铝无机包膜层的沉积；然后进行洗涤净化，用闪蒸干燥器和气流粉碎机对样品进行干燥和粉碎；粉碎过程加入0.6wt%聚二甲基硅氧烷有机助剂；得到产品Y-2。
实施例3
从氧化工段出来的干基料，二氧化钛原级粒子为0.310μm，Al2O3含量0.70wt%；料浆浓度300g/L，打浆温度50℃，同时加入5wt%磷酸二氢钾，调节体系pH为6.5；料浆进行搅拌均化5h，继续升温并保持在70℃；采用球磨机-砂磨机-振动筛-砂磨机-旋流器联合方式对料浆进行研磨分级，所控粒径为0.400μm；料浆进行磷铝锆无机包膜层的沉积；然后进行洗涤净化，用闪蒸干燥器和气流粉碎机对样品进行干燥和粉碎；粉碎过程加入1.0 wt %TME有机助剂；得到产品Y-3。
实施例4
从氧化工段出来的干基料，二氧化钛原级粒子为0.280μm，Al2O3含量1.3wt%；料浆浓度700g/L，打浆温度90℃，同时加入3.0wt%焦磷酸钾，调节体系pH为6.5；料浆进行搅拌均化5h，保持温度在85℃；采用球磨机-砂磨机-振动筛-砂磨机-旋流器联合方式对料浆进行研磨分级，所控粒径为0.330μm；料浆进行磷铝锆无机包膜层的沉积；然后进行洗涤净化，用闪蒸干燥器和气流粉碎机对样品进行干燥和粉碎；粉碎过程加入0.4wt%的7066有机助剂；得到产品Y-4。
实施例5
从氧化工段出来的干基料，二氧化钛原级粒子为0.300μm，Al2O3含量1.1wt%；料浆浓度550g/L，打浆温度70℃，同时加入1.2wt %磷酸钠和0.8wt %磷酸，调节体系pH为8.0；料浆进行搅拌均化4h，保持温度在60℃；采用砂磨机-砂磨机-旋流器联合方式对料浆进行研磨分级，所控粒径为0.345μm；料浆进行钛铈钙铝无机包膜层的沉积；然后进行洗涤净化，用闪蒸干燥器和气流粉碎机对样品进行干燥和粉碎；粉碎过程加入0.35wt%TMP有机助剂；得到产品Y-5。
实施例6
从氧化工段出来的干基料，二氧化钛原级粒子为0.290μm，Al2O3含量1.5wt%；料浆浓度650g/L，打浆温度50℃，同时加入1.8wt%磷酸二氢钾，调节体系pH为9.5；料浆进行搅拌均化4h，升温并保持温度在75℃；采用砂磨机-旋流器-砂磨机-振动筛联合方式对料浆进行研磨分级，所控粒径为0.305μm；料浆进行锌铁硅铝无机包膜层的沉积；然后进行洗涤净化，用闪蒸干燥器和气流粉碎机对样品进行干燥和粉碎；粉碎过程加入0.40wt%TMP有机助剂；得到产品Y-6。
对比例
该对比例的制备步骤同实施例6，不同之处在于，打浆过程中不加入磷酸二氢钾，得到产品AY。
将实施例及对比例制得的钛白粉产品在醇酸树脂中进行耐候性评价，在醇酸氨基树脂氙灯快速老化实验，60°保光率%随时间变化，结果如下表1和图1所示：
表1
由表1和图1可知，本发明所制备的钛白粉耐候性较对比例有明显提高，说明本发明制备的钛白粉具有高耐候性。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (8)
1.一种提高氯化法钛白粉耐候性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将氯化法钛白粉基料进行打浆，打浆温度为50-100℃，打浆过程中加入Al3+固定剂，制得浓度为300-800g/L的料浆，调节料浆的pH为3.0-11.2；
2)在40-90℃的温度下，对步骤1)得到的料浆均化4-6h；
3)将步骤2)所得料浆进行研磨分级，控制钛白粉粒径为0.28-0.40μm；
4)将步骤3)得到的料浆进行无机包膜；
5)将步骤4)所得料浆进行洗涤净化，干燥，粉碎，得到钛白粉成品；
所述Al3+固定剂选自磷酸、磷酸盐和磷酸类衍生物中的一种或几种；所述Al3+固定剂的添加量为TiO2总量的0.01-5.0wt％。
2.根据权利要求1所述的提高氯化法钛白粉耐候性的方法，其特征在于：所述氯化法钛白粉基料的原级粒子为0.18-0.31μm，基料中总Al2O3的含量为0.70-2.0wt％。
3.根据权利要求1所述的提高氯化法钛白粉耐候性的方法，其特征在于：步骤3)中，研磨采用球磨机和/或砂磨机，分级采用旋流器和/或振动筛。
4.根据权利要求1所述的提高氯化法钛白粉耐候性的方法，其特征在于：步骤5)中，包覆的无机膜层选自铝膜、硅膜、磷膜、铈膜、钙膜、锆膜、钛膜、锌膜、锡膜、锑膜、硼膜、铁膜和铜膜中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的提高氯化法钛白粉耐候性的方法，其特征在于：干燥采用闪蒸干燥或喷雾干燥。
6.根据权利要求1所述的提高氯化法钛白粉耐候性的方法，其特征在于：粉碎采用的设备为气流粉粹机或撞击磨。
7.根据权利要求1所述的提高氯化法钛白粉耐候性的方法，其特征在于：在粉碎过程加入有机表面处理剂。
8.根据权利要求7所述的提高氯化法钛白粉耐候性的方法，其特征在于：所述有机表面处理剂为多元醇和有机硅中的一种或多种；以溶质计，所述有机表面处理剂的添加量为TiO2总量的0.01-1wt％。
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