CN110157219A - 一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,包括混合制浆,初次均化,二次均化,碱液调制,水洗,闪蒸干燥及汽粉成型等七个步骤。本发明一方面方法在包膜过程中,通过特殊的表面处理方式形成稳定致密的四面体型的磷酸铝结构,代替以往的氢氧化铝结构,从而减少了铝膜中结合水与自由水的含量,杜绝高加工温度下膜撕裂现象发生,突破了色母粒抗裂孔性和水洗触变的技术难关;同时这种特殊的包膜方式还可以提供较优的耐光性和遮盖力;另一方面可以实现快速水洗,且滤饼不发粘触变,提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,属于钛白粉生产技术领域。
背景技术
钛白粉在塑料制品中的应用,除了利用它的高遮盖力、高消色力等颜料性能外,它还能提高塑料制品的耐热、耐光、耐候性能,使塑料制品免受UV光的侵袭,改善塑料制品的机械性能和电性能。塑料行业作为钛白粉的第二大应用领域,涉及国计民生的方方面面,如塑型门窗,家装家具,食品包装,农业覆膜等,故对其的研发有着重大意义。
色母粒做为塑料行业的一大龙头,在其加工过程中,由于温度过高,少量低分子物质(主要是结合水、自由水、小分子有机物质)的引入就会产生微泡,导致后期薄膜裂孔的出现,造成膜撕裂,影响生产,而这就对色母粒用钛白粉中的低分子物质含量有了更为严格的要求,目前这还是一个技术难点;其次因为色母粒在加工过程中会加入大量的树脂进行稀释,造成颜料体积浓度比较低,所以较高的二氧化钛含量(也就是较低的无机包覆量)可以提供较高的遮盖力,但是较低的无机包覆往往会引起触变,从而影响生产效率。而常见的色母粒用钛白粉很难同时做到以上两点,故而不能满足客户的需求。
本发明主要是为了突破以上几个技术难题,通过特殊的包膜方式来制备兼具优良的抗裂孔性、耐光性、遮盖力和分散性的高性能色母粒专用钛白粉。
发明内容
本发明目的就在于克服上述不足,提供一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
为实现上述目的,本发明是通过以下技术方案来实现:
一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,包括以下步骤:
S1,混合制浆,首先未经包覆的钛白粉浆液加入占二氧化钛总量0.01-1.2%的分散剂并混合均匀,然后对混合物进行研磨分级,得到粒径为0.15-0.30μm的浆料;
S2,初次均化,将S1步骤制备得到的浆料匀速升温至50-80℃,然后在10—30分钟调制pH值为4.0-7.0,然后超声波均质10—30分钟;
S3,二次均化,对S2步骤均化后的浆料与调节液以0.1—1米/秒速度并流30-90分钟,并使并流后浆料pH值为4.0-7.0,然后超声波均质30—120分钟;
S4,碱液调制,对S3步骤得到的浆料用浓度为10%—35%稀碱液调制10-30分钟,使浆料pH达到7.5-8.5,然互超声波均质30-120分钟;
S5,水洗,将S4步骤制备得浆料以压力为1.1—3.5MPa、温度为0—15℃去离子水进行水洗作业,直至水洗后浆料电导率为50-120μs/cm;
S6, 闪蒸干燥,对S5步骤得到的浆料进行闪蒸,并得到含水量不大于0.5%的固体物料;
S7,汽粉成型,对S6步骤固体物料中添加占固体物料中二氧化钛总量0.01%-1%的有机表面助剂并混合均匀,然后进行汽粉作业即可得到成品。
进一步的,所述的S1步骤中,分散剂为聚羧酸盐、醇酸盐、水性铵盐、马来酸酐盐、烷基磺酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、氨基酸的其中一种。
进一步的,所述的S1步骤中,制备得到的浆量以二氧化钛计,浓度为200-500g/L;
进一步的,所述的S3步骤中,调节液为铝盐与浓度15%—35%的稀酸液或稀碱液中的任意一种的混合液,其中为铝盐与浓度15%—35%的稀酸液或稀碱液中的任意一种的混合比例为1:1—2.5,且铝盐总量为二氧化钛总量0.1-1%;其中铝盐为NaAlO2、Al2(SO4)3、AlCl3的任意一种;所述稀酸液为磷酸盐、磷酸氢二盐的其中一种或两种共用;所述稀碱液为NaOH或KOH中的任意一种。
进一步的,所述的S4步骤中,稀碱液为NaOH或KOH中的任意一种。
进一步的,所述的S6步骤和S7步骤之间时间间隔不大于5分钟。
进一步的,所述的S7步骤中,物料气粉作业时间不大于5分钟。
进一步的,所述的S7步骤中,有机表面助剂为油、改性硅油、硅烷偶联剂、钛酸酯类、磷酸酯类,硅油与多元醇复合助剂的其中一种或任意几种同时使用。
与现有技术相比,本发明具有如下有益点:
1、本发明方法在包膜过程中,通过特殊的表面处理方式形成稳定致密的四面体型的磷酸铝结构,代替以往的氢氧化铝结构,从而减少了铝膜中结合水与自由水的含量,杜绝高加工温度下膜撕裂现象发生,突破了色母粒抗裂孔性和水洗触变的技术难关;同时这种特殊的包膜方式还可以提供较优的耐光性和遮盖力;
2、本发明中,这种特殊的包膜方式可以实现快速水洗,且滤饼不发粘触变,提高生产效率。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示,一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,包括以下步骤:
S1,混合制浆,首先未经包覆的钛白粉浆液加入占二氧化钛总量0.01%的分散剂并混合均匀,然后对混合物进行研磨分级,得到粒径为0.15μm的浆料;
S2,初次均化,将S1步骤制备得到的浆料匀速升温至50-80℃,然后在10分钟调制pH值为4.0,然后超声波均质10分钟;
S3,二次均化,对S2步骤均化后的浆料与调节液以0.1米/秒速度并流30分钟,并使并流后浆料pH值为4. 0,然后超声波均质30分钟;
S4,碱液调制,对S3步骤得到的浆料用浓度为10%稀碱液调制10分钟,使浆料pH达到7.5,然互超声波均质30分钟;
S5,水洗,将S4步骤制备得浆料以压力为1.1MPa、温度为0去离子水进行水洗作业,直至水洗后浆料电导率为50μs/cm;
S6, 闪蒸干燥,对S5步骤得到的浆料进行闪蒸,并得到含水量为0.5%的固体物料;
S7,汽粉成型,对S6步骤固体物料中添加占固体物料中二氧化钛总量0.01%的有机表面助剂并混合均匀,然后进行汽粉作业即可得到成品。
其中,所述的S1步骤中,分散剂为聚羧酸盐;所述的S1步骤中,制备得到的浆量以二氧化钛计,浓度为200g/L;
重点说明的,所述的S3步骤中,调节液为铝盐与浓度15%的稀酸液,其中为铝盐与浓度15%的稀酸液混合比例为1:1—2.5,且铝盐总量为二氧化钛总量0.1%;其中铝盐为NaAlO2;所述稀酸液为磷酸盐。
同时,所述的S4步骤中,稀碱液为NaOH或KOH中的任意一种。
此外,所述的S6步骤和S7步骤之间时间间隔不大于5分钟,所述的S7步骤中,物料气粉作业时间不大于5分钟。
进一步优化的,所述的S7步骤中,有机表面助剂为油。
实施例2
如图1所示,一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,包括以下步骤:
S1,混合制浆,首先未经包覆的钛白粉浆液加入占二氧化钛总量1.2%的分散剂并混合均匀,然后对混合物进行研磨分级,得到粒径为0.30μm的浆料;
S2,初次均化,将S1步骤制备得到的浆料匀速升温至80℃,然后在30分钟调制pH值为7.0,然后超声波均质30分钟;
S3,二次均化,对S2步骤均化后的浆料与调节液以1米/秒速度并流90分钟,并使并流后浆料pH值为7.0,然后超声波均质120分钟;
S4,碱液调制,对S3步骤得到的浆料用浓度为35%稀碱液调制30分钟,使浆料pH达到8.5,然互超声波均质120分钟;
S5,水洗,将S4步骤制备得浆料以压力为3.5MPa、温度为15℃去离子水进行水洗作业,直至水洗后浆料电导率为120μs/cm;
S6, 闪蒸干燥,对S5步骤得到的浆料进行闪蒸,并得到含水量为0.3%的固体物料;
S7,汽粉成型,对S6步骤固体物料中添加占固体物料中二氧化钛总量1%的有机表面助剂并混合均匀,然后进行汽粉作业即可得到成品。
其中,所述的S1步骤中,分散剂为氨基酸;所述的S1步骤中,制备得到的浆量以二氧化钛计,浓度为500g/L;
重点说明的,所述的S3步骤中,调节液为铝盐与浓度35%的稀碱液的混合液,其中为铝盐与浓度35%的稀酸液或稀碱液中的任意一种的混合比例为1: 2.5,且铝盐总量为二氧化钛总量1%;其中铝盐为Al2(SO4)3;所述稀碱液为NaOH。
同时,所述的S4步骤中,稀碱液为KOH。
此外,所述的S6步骤和S7步骤之间时间间隔不大于5分钟,所述的S7步骤中,物料气粉作业时间不大于5分钟。
进一步优化的,所述的S7步骤中,有机表面助剂为油、改性硅油、1:1.5比例混合。
实施例3
如图1所示,一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,包括以下步骤:
S1,混合制浆,首先未经包覆的钛白粉浆液加入占二氧化钛总量1%的分散剂并混合均匀,然后对混合物进行研磨分级,得到粒径为0.2μm的浆料;
S2,初次均化,将S1步骤制备得到的浆料匀速升温至60℃,然后在10分钟调制pH值为5.5,然后超声波均质15分钟;
S3,二次均化,对S2步骤均化后的浆料与调节液以0.5米/秒速度并流60分钟,并使并流后浆料pH值为6.0,然后超声波均质90分钟;
S4,碱液调制,对S3步骤得到的浆料用浓度为20碱液调制20,使浆料pH值为8,然互超声波均质90分钟;
S5,水洗,将S4步骤制备得浆料以压力为2.1MPa、温度为10℃去离子水进行水洗作业,直至水洗后浆料电导率为60μs/cm;
S6, 闪蒸干燥,对S5步骤得到的浆料进行闪蒸,并得到含水量为0.2%的固体物料;
S7,汽粉成型,对S6步骤固体物料中添加占固体物料中二氧化钛总量0.5%的有机表面助剂并混合均匀,然后进行汽粉作业即可得到成品。
本实施例中,所述的S1步骤中,分散剂为氨基酸,所述的S1步骤中,制备得到的浆量以二氧化钛计,浓度为200-500g/L;
需要指出的,所述的S3步骤中,调节液为铝盐与浓度23%的稀酸液的混合液,其中为铝盐与稀酸液混合比例为1:1.5,且铝盐总量为二氧化钛总量0.5%;其中铝盐为AlCl3;所述稀酸液为磷酸氢二盐。
此外,所述的S4步骤中,稀碱液为NaOH。
进一步优化的,所述的S6步骤和S7步骤之间时间间隔不大于5分钟,且所述的S7步骤中,物料气粉作业时间不大于5分钟。
进一步优化的,所述的S7步骤中,有机表面助剂为硅油与多元醇复合助剂1:2.5比例混合使用。
实施例4
如图1所示,未经包覆的硫酸法钛白粉加入0.01%羧酸盐(以TiO2计)后,通过砂磨、振动筛,控制粒径为0.15μm;然后将砂磨粒径合格的料浆导入包膜罐中,控制料浆浓度为200g/L(以TiO2计),同时升温至50℃;将NaOH加入所述料浆,调节pH=4.0,10min加完,均化10min;同时加入0.1%NaAlO2(以Al2O3计)和稀H3PO4和NaH2PO4并流,保持pH=4.0,用时为30min,之后均化30min;用稀NaOH调节浆料pH=7.5, 用时为10min,之后均化30min;三洗至电导率为50μs/cm;闪蒸控制水分≤0.5%;添加0.05%的有机硅汽粉后得到成品。
实施例5
未经包覆的硫酸法钛白粉加入0.4%醇酸盐(以TiO2计)后,通过球磨、振动筛,控制粒径为0.25μm;然后将砂磨粒径合格的料浆导入包膜罐中,控制料浆浓度为300g/L(以TiO2计),同时升温至60℃;将KOH加入所述料浆,调节pH=6.0,20min加完,均化20min;同时加入0.5%Al2(SO4)3(以Al2O3计)和Na2HPO4并流,保持pH=6.0,用时为60min,之后均化50min;用稀KOH调节浆料pH=8.0, 用时20min,之后均化90min;三洗至电导率为70μs/cm;闪蒸控制水分≤0.5%;添加0.5%的有机硅与多元醇复合助剂汽粉后得到成品。
实施例6
未经包覆的氯化法钛白粉加入1.2%水性铵盐(以TiO2计)后,通过砂磨、旋流器,控制粒径为0.30μm;然后将砂磨粒径合格的料浆导入包膜罐中,控制料浆浓度为500g/L(以TiO2计),同时升温至80℃;将NaOH加入所述料浆,调节pH=7.0,30min加完,均化30min;同时加入1.0% AlCl3(以Al2O3计)和Na2HPO4并流,保持pH=7.0,用时为90min,之后均化60min;用稀NaOH调节浆料pH=8.5, 用时为30min,之后均化120min;三洗至电导率为120μs/cm;闪蒸控制水分≤0.5%;添加1.0%的有机硅汽粉后得到成品。
对比例:正常单铝包膜产品。
样品 | 290℃灼烧减量/% | FPV/bar/kg | 抗裂孔性 | 水洗时间/min | 遮盖力 | 耐光性ΔE |
实施例4 | 0.25 | 17 | 优 | 240 | 90.12 | 0.74 |
实施例5 | 0.31 | 17 | 优 | 237 | 89.89 | 0.69 |
实施例6 | 0.32 | 15 | 优 | 220 | 89.67 | 0.52 |
对比例 | 0.45 | 28 | 一般 | 290 | 88.69 | 1.26 |
注:FPV为压滤值测试表征缩写。
结论:通过本专利方法生产的产品拥有较好的抗裂孔性、遮盖力和耐光性,同时明显缩短水洗时间,提高生产效率,节能降耗。
与现有技术相比,本发明具有如下有益点:
1、本发明方法在包膜过程中,通过特殊的表面处理方式形成稳定致密的四面体型的磷酸铝结构,代替以往的氢氧化铝结构,从而减少了铝膜中结合水与自由水的含量,杜绝高加工温度下膜撕裂现象发生,突破了色母粒抗裂孔性和水洗触变的技术难关;同时这种特殊的包膜方式还可以提供较优的耐光性和遮盖力;
2、本发明中,这种特殊的包膜方式可以实现快速水洗,且滤饼不发粘触变,提高生产效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,其特征在于:所述的高性能色母粒专用钛白粉的制备方法包括以下步骤:
S1,混合制浆,首先未经包覆的钛白粉浆液加入占二氧化钛总量0.01-1.2%的分散剂并混合均匀,然后对混合物进行研磨分级,得到粒径为0.15-0.30μm的浆料;
S2,初次均化,将S1步骤制备得到的浆料匀速升温至50-80℃,然后在10—30分钟调制pH值为4.0-7.0,然后超声波均质10—30分钟;
S3,二次均化,对S2步骤均化后的浆料与调节液以0.1—1米/秒速度并流30-90分钟,并使并流后浆料pH值为4.0-7.0,然后超声波均质30—120分钟;
S4,碱液调制,对S3步骤得到的浆料用浓度为10%—35%稀碱液调制10-30分钟,使浆料pH达到7.5-8.5,然互超声波均质30-120分钟;
S5,水洗,将S4步骤制备得浆料以压力为1.1—3.5MPa、温度为0—15℃去离子水进行水洗作业,直至水洗后浆料电导率为50-120μs/cm;
S6, 闪蒸干燥,对S5步骤得到的浆料进行闪蒸,并得到含水量不大于0.5%的固体物料;
S7,汽粉成型,对S6步骤固体物料中添加占固体物料中二氧化钛总量0.01%-1%的有机表面助剂并混合均匀,然后进行汽粉作业即可得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,其特征在于,所述的S1步骤中,分散剂为聚羧酸盐、醇酸盐、水性铵盐、马来酸酐盐、烷基磺酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、氨基酸的其中一种。
3.根据权利要求1 所述的一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,其特征在于,所述的S1步骤中,制备得到的浆量以二氧化钛计,浓度为200-500g/L。
4.根据权利要求1 所述的一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,其特征在于,所述的S3步骤中,调节液为铝盐与浓度15%—35%的稀酸液或稀碱液中的任意一种的混合液,其中为铝盐与浓度15%—35%的稀酸液或稀碱液中的任意一种的混合比例为1:1—2.5,且铝盐总量为二氧化钛总量0.1-1%;其中铝盐为NaAlO2、Al2(SO4)3、AlCl3的任意一种;所述稀酸液为磷酸盐、磷酸氢二盐的其中一种或两种共用;所述稀碱液为NaOH或KOH中的任意一种。
5.根据权利要求1 所述的一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,其特征在于,所述的S4步骤中,稀碱液为NaOH或KOH中的任意一种。
6.根据权利要求1 所述的一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,其特征在于,所述的S6步骤和S7步骤之间时间间隔不大于5分钟。
7.根据权利要求1 所述的一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,其特征在于,所述的S7步骤中,物料气粉作业时间不大于5分钟。
8.根据权利要求1 所述的一种高性能色母粒专用钛白粉的制备方法,其特征在于,所述的S7步骤中,有机表面助剂为油、改性硅油、硅烷偶联剂、钛酸酯类、磷酸酯类,硅油与多元醇复合助剂的其中一种或任意几种同时使用。
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