CN114163844B - 一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法 - Google Patents

一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，该方法是在气相氧化条件下包锆膜，然后将二氧化钛粉体打浆，用甲基丙烯酸钠分散剂分散二氧化钛，砂磨后，用碱式铝盐在酸性条件下湿法在二氧化钛表面包覆第二层氧化铝包膜，用酸式铝盐控制反应条件；再进行聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯有机包膜，洗涤、过滤、干燥，进行气粉处理，气粉时加入有机处理剂，得到高消色力、高耐候性二氧化钛粉体。工艺简单合理，包覆的锆膜，膜层连续、致密且均匀；通过包覆聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯解决气粉时粘壁的现象，产品细度小，具有良好的消色力，并且产品的耐候性好，适合涂料行业使用。

Description

一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法
技术领域
本发明涉及一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法。
背景技术
涂料行业是钛白粉最重要的应用领域之一。目前，涂料行业内一般采用湿法在碱性条件下对二氧化钛进行二氧化锆和氧化铝包膜，如CN 104119702 A，公开了“一种高光泽、高耐候性金红石型钛白粉的锆铝包膜工艺”，该方法是在碱性条件下包二氧化锆和氧化铝膜。但是碱性包膜存在的不足之处是：产品的消色力偏低，造成二氧化钛添加量加大，影响最终产品的性能，不能满足产品的使用要求。
由于湿法包锆膜工艺的局限性，包覆均匀性并不理想，为了保证钛白粉的耐候性，湿法包锆膜的量一般为1％～3％，膜层较厚，其成本相对较高，且影响二氧化钛产品的其它指标。并且，由于二氧化钛应用体系的需求，保证二氧化钛的分散性和相容性，需要在气粉时加入有机处理剂，但是经过锆铝包膜后的二氧化钛产品，在气粉时会出现粘壁的现象，造成产品团聚，影响二氧化钛产品的质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，工艺简单合理，包覆的锆膜，膜层连续、致密且均匀；通过包覆聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯解决气粉时粘壁的现象，产品细度小，具有良好的消色力，并且产品的耐候性好，适合涂料行业使用。
本发明的技术方案是：
一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，其特征在于：
包括以下步骤：
1)将精四氯化钛与氧气通入氧化反应发生器内气相氧化反应，控制反应温度、压力以及四氯化钛和氧气的流量，反应生成的气固混合物进入氧化反应发生器的冷却段，在冷却段通入气相精四氯化锆，与气固混合物中的氧气进行气相氧化反应，在二氧化钛表面包覆第一层二氧化锆膜层，气相氧化反应完成后，经冷却导管进入袋滤器，进行气固分离，获得二氧化锆包覆的钛白粉；
其中，氧气加入量为精四氯化钛和精四氯化锆氧化反应的理论反应量之和的1.3～1.4倍；
2)将二氧化锆包覆的钛白粉在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量0.1％～0.5％甲基丙烯酸钠分散剂，搅拌0.5h后，砂磨，配制成二氧化钛质量浓度为20％～30％的浆料；
3)将浆料升温至50～70℃，并保持整个包膜过程都在此温度下；
4)用碱式铝盐在酸性条件下在二氧化钛表面包覆第二层氧化铝包膜，用酸式铝盐控制反应条件；
5)向浆料中加入占二氧化钛质量的0.3％～0.8％的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，熟化0.5h，进行第三层有机剂包膜；
6)洗涤、过滤、干燥，进行气粉处理，气粉时加入有机处理剂，得到高消色力、高耐候性二氧化钛粉体。
进一步的，用碱液调节浆料pH值5.0～6.5，熟化0.5h；在0.5～1h加入碱式铝盐，碱式铝盐的加入量以碱式铝盐中Al2O3占TiO2质量的1.0％～2.5％计，同时用酸式铝盐维持浆料pH值5.0～6.5，然后，再熟化时间0.5～1h。
进一步的，氧化反应发生器内，精四氯化钛流量为5500～6500Kg/h、压力为0.5～0.8MPa；氧气流量为1210～1545Kg/h、压力为1.2～1.4Mpa。
进一步的，冷却段气相氧化四氯化钛产物的温度为1500～1600℃；加入预热后的气相精四氯化锆，精四氯化锆流量为13.2～46.6Kg/h、压力为1.0～1.2MPa。
进一步的，精四氯化锆预热时，在300kPa～900kPa的压力下，将精四氯化锆预热至870℃～990℃。
进一步的，所述碱液可为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；所述碱液浓度为10％～20％。
进一步的，所述碱式铝盐为偏铝酸钠、偏铝酸钾中的一种或两种；所述酸式铝盐为硫酸铝、氯化铝中的一种或两种。
进一步的，所述碱式铝盐浓度按Al2O3计为170～200g/L，酸式铝盐浓度按Al2O3计为90～110g/L。
进一步的，在步骤6)中，有机处理剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，聚醚改性聚二甲基硅氧烷加入量占二氧化钛质量的0.3％～0.5％；气粉时选择加入亲水的聚醚改性聚二甲基硅氧烷作为有机处理剂，降低了颗粒表面张力，提高了颗粒在应用体系中的分散性和相容性。
本发明采用气相条件下包锆膜，然后将二氧化钛粉体打浆，用有机物分散二氧化钛后砂磨，湿法包铝膜，再进行有机包膜，其有益效果是：
(1)氧化反应发生器冷却段通入气相精四氯化锆直接进行气相包二氧化锆膜，工序简单，且膜层连续、致密且均匀，膜层厚度可控制在3～5nm，为纳米级别，为最终产品细度提供保证。气相包锆膜较液相包膜省去了熟化脱羟基的过程。连续、致密且均匀的气相包锆膜较液相包膜产品在消色力和耐候性上有显著提升。一方面均匀的氧化锆膜层的包覆，为提高产品消色力奠定了基础。另一方面，连续、致密的氧化锆膜层的包覆，有效堵塞二氧化钛的光活化点，提高产品耐候性。上述结论可以通过包覆膜层的透射电镜图像和产品消色力及失光率得以验证。
(2)通过有机分散剂甲基丙烯酸钠，进一步提高产品的消色力。
(3)无机铝包膜后的有机包膜选择亲水的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，其具有很高的表面活性，良好的增溶和润湿功能。不仅有效降低颗粒表面活性，而且平衡了颗粒表面的不饱和价键。且可以降低气粉时产生的静电，减轻粘壁和团聚，提高气粉流动性。使气粉后颗粒的粒度分布更窄，进而提高产品消色力。
本发明方法提高了二氧化钛粉体的消色力，并且使产品具有高耐候性和高分散性，消色力可以达到105～107；耐候性通过失光率来衡量，失光率低于41％；细度可以达到10～12μm。
附图说明
图1是本发明对应实施例3气相氧化锆包膜透射电镜图；
图2是本发明对应实施例3最终产品透射电镜图；
图3是本发明对应对比例3气相氧化锆包膜透射电镜图；
图4是本发明对应对比例3最终产品透射电镜图。
具体实施方式
实施例1
该高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，步骤如下：
1、在800kPa的压力下，将四氯化钛预热至550℃，氧气预热至750℃，分别引入至高温氧化反应器中；控制氧化反应发生器内精四氯化钛流量：5500Kg/h，压力：0.5MPa。控制氧气流量：1210Kg/h，氧气压力：1.2Mpa。
用甲苯燃烧产生的热量将热氧在高温氧化反应器中二次预热至1700℃，使四氯化钛与氧气发生气相氧化反应，同时加入三氯化铝、氯化钾及去离子水，其中，四氯化钛与三氯化铝、氯化钾、去离子水的质量比分别为1000:10、1000:1、1000:6(去离子水的量用计量泵控制)，三氯化铝的加入方式为用铝粉和氯气在三氯化铝发生器中反应，生成的三氯化铝与四氯化钛气流共同引入至氧化反应器中；去离子水的加入方式为利用载气将去离子水在喷枪中雾化后加入至氧化反应器内的热氧气流中；氯化钾的加入方式为将氯化钾与三氯化铝及四氯化钛在三氯化铝发生器中共同混合后引入至高温氧化反应器中。
在精四氯化钛气相氧化反应后，生成的气固混合物进入氧化反应器的冷却段，冷却段气相氧化四氯化钛产物的温度在1500℃，加入预热后的精四氯化锆，精四氯化锆流量：13.2Kg/h；压力：1.0MPa；精四氯化锆预热时，在300kPa的压力下，将精四氯化锆预热至990℃。气相氧化反应完成后，经冷却导管进入袋滤器，进行气固分离后，得到二氧化锆包覆的钛白粉。
2、将表面包有二氧化锆膜的金红石型二氧化钛在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量(通过四氯化钛计算得到二氧化钛的理论量，下面涉及的二氧化钛质量都是通过该理论计算获得)0.1％甲基丙烯酸钠分散剂，搅拌0.5h后砂磨，配制成二氧化钛质量浓度为20％的浆料。
3、将浆料升温至50℃，并保证整个包膜过程在此温度下进行。用10％氢氧化钠调pH至5.0，熟化0.5h。将偏铝酸钠加入浆料中，同时用硫酸铝控制pH值为5.0，偏铝酸钠加入量按Al2O3/TiO2计为1.0％，偏铝酸钠加料时间0.5h，所述偏铝酸钠浓度按Al2O3计为170L，硫酸铝浓度按Al2O3计为110g/L。然后，再熟化0.5h。
4、加入占二氧化钛质量0.3％聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，熟化0.5h后，完成全部包膜；洗涤，过滤，将滤饼在130℃条件下烘干，气粉时加入占二氧化钛质量0.3％聚醚改性聚二甲基硅氧烷，即得高消色力、高耐候性、高分散性的二氧化钛颜料。
实施例2
该高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，步骤如下：
1、在800kPa的压力下，将四氯化钛预热至550℃，氧气预热至750℃，分别引入至高温氧化反应器中；控制氧化反应发生器内精四氯化钛流量：6500Kg/h，压力：0.8MPa。控制氧气流量：1545Kg/h，氧气压力：1.4Mpa。
用甲苯燃烧产生的热量将热氧在高温氧化反应器中二次预热至1800℃，使四氯化钛与氧气发生气相氧化反应，同时加入三氯化铝、氯化钾及去离子水，其中，四氯化钛与三氯化铝、氯化钾、去离子水的质量比分别为1000:10、1000:1、1000:6(去离子水的量用计量泵控制)，三氯化铝的加入方式为用铝粉和氯气在三氯化铝发生器中反应，生成的三氯化铝与四氯化钛气流共同引入至氧化反应器中；去离子水的加入方式为利用载气将去离子水在喷枪中雾化后加入至氧化反应器内的热氧气流中；氯化钾的加入方式为将氯化钾与三氯化铝及四氯化钛在三氯化铝发生器中共同混合后引入至高温氧化反应器中。反应生成的气固混合物，进入冷却段经过冷却、气固分离后得到二氧化钛。
在精四氯化钛气相氧化反应后，生成的气固混合物进入氧化反应器的冷却段，冷却段气相氧化四氯化钛产物的温度在1600℃，加入预热后的精四氯化锆，精四氯化锆流量：46.6Kg/h；压力：1.2MPa；精四氯化锆预热时，在900kPa的压力下，将精四氯化锆预热至870℃。气相氧化反应完成后，经冷却导管进入袋滤器，进行气固分离后，得到二氧化锆包覆的钛白粉。
2、将表面包有二氧化锆膜的金红石型二氧化钛在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量(通过四氯化钛计算得到二氧化钛的理论量，下面涉及的二氧化钛质量都是通过该理论计算获得0.5％甲基丙烯酸钠分散，搅拌0.5h后砂磨，配制成二氧化钛质量浓度为30％的浆料。
3、将浆料升温至70℃，并保证整个包膜过程在此温度下进行。用20％氢氧化钠调pH至6.5，熟化1h。将偏铝酸钾加入浆料中，同时用氯化铝控制pH值为6.5，偏铝酸钾加入量按Al2O3/TiO2计为2.5％，偏铝酸钾加料时间1h，所述偏铝酸钾浓度按Al2O3计为200g/L，氯化铝浓度按Al2O3计为90g/L。然后，再熟化1h。
4、加入占二氧化钛质量0.8％聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，熟化0.5h后洗涤，完成全部包膜；过滤，将滤饼在130℃条件下烘干，气粉时加入占二氧化钛质量0.5％聚醚改性聚二甲基硅氧烷，即得高消色力、高耐候性、高分散性的二氧化钛颜料。
实施例3
该高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，步骤如下：
1、在800kPa的压力下，将四氯化钛预热至550℃，氧气预热至750℃，分别引入至高温氧化反应器中；控制氧化反应发生器内精四氯化钛流量：6000Kg/h，压力：0.65MPa。控制氧气流量：1373Kg/h，氧气压力：1.3Mpa。
用甲苯燃烧产生的热量将热氧在高温氧化反应器中二次预热至1750℃，使四氯化钛与氧气发生气相氧化反应，同时加入三氯化铝、氯化钾及去离子水，其中，四氯化钛与三氯化铝、氯化钾、去离子水的质量比分别为1000:10、1000:1、1000:6(去离子水的量用计量泵控制)，三氯化铝的加入方式为用铝粉和氯气在三氯化铝发生器中反应，生成的三氯化铝与四氯化钛气流共同引入至氧化反应器中；去离子水的加入方式为利用载气将去离子水在喷枪中雾化后加入至氧化反应器内的热氧气流中；氯化钾的加入方式为将氯化钾与三氯化铝及四氯化钛在三氯化铝发生器中共同混合后引入至高温氧化反应器中。反应生成的气固混合物，进入冷却段经过冷却、气固分离后得到二氧化钛如图1所示。
在精四氯化钛气相氧化反应后，生成的气固混合物进入氧化反应器的冷却段，冷却段气相氧化四氯化钛产物的温度在1550℃，加入预热后的精四氯化锆，精四氯化锆流量：28.7Kg/h；压力：1.1MPa；精四氯化锆预热时，在600kPa的压力下，将精四氯化锆预热至900℃。气相氧化反应完成后，经冷却导管进入袋滤器，进行气固分离后，得到二氧化锆包覆的钛白粉。
2、将表面包有二氧化锆膜的金红石型二氧化钛在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量(通过四氯化钛计算得到二氧化钛的理论量，下面涉及的二氧化钛质量都是通过该理论计算获得0.3％甲基丙烯酸钠分散，搅拌0.5h后砂磨，配制成二氧化钛质量浓度为25％的浆料。
3、将浆料升温至60℃，并保持整个包膜过程都在此温度下。用15％氢氧化钠调pH至5.7，熟化1h。将偏铝酸钠加入浆料中，同时用硫酸铝控制pH值为5.7，偏铝酸钠加入量按Al2O3/TiO2计为1.7％，偏铝酸钠加料时间1h，所述偏铝酸钠浓度按Al2O3计为180g/L，硫酸铝浓度按Al2O3计为100g/L。然后，再熟化1h。
4、加入占二氧化钛质量0.5％聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，熟化0.5h后洗涤，完成全部包膜；过滤，将滤饼在130℃条件下烘干，气粉时加入占二氧化钛质量0.4％聚醚改性聚二甲基硅氧烷，即得高消色力、高耐候性、高分散性的二氧化钛颜料。如图2所示。
对比例1
对比例选择酸性条件下包锆膜、碱性条件下包铝膜，步骤如下：
1、将氯化法生产的金红石型二氧化钛在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量0.3％甲基丙烯酸钠分散，搅拌0.5h后砂磨，配制成二氧化钛质量浓度为25％的浆料。
2、将浆料升温至60℃，并保证整个包膜过程在此温度下进行。用15％氢氧化钠调溶液pH值至5.0，在2.5h内并流加入硫酸锆和氢氧化钠，用氢氧化钠控制溶液pH在5.0。其中硫酸锆与二氧化钛的质量比按ZrO2/TiO2计为0.6％，硫酸锆溶液浓度按ZrO2计为106g/L。
3、熟化1h后，用15％氢氧化钠调节溶液pH至8.2，熟化1h。将偏铝酸钠加入浆料中，同时用硫酸铝控制pH值为8.2，偏铝酸钠加入量按Al2O3/TiO2计为1.7％，偏铝酸钠加料时间1h，所述偏铝酸钠浓度按Al2O3计为180g/L，硫酸铝浓度按Al2O3计为100g/L。然后，再熟化1h。
4、加入占二氧化钛质量0.5％聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，熟化0.5h，完成全部包膜；洗涤，过滤，将滤饼在130℃条件下烘干，气粉时加入占二氧化钛质量0.4％聚醚改性聚二甲基硅氧烷，即得对比例产品。
对比例2
对比例选择碱性条件下包锆膜、酸性条件下包铝膜，步骤如下：
1、将氯化法生产的金红石型二氧化钛在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量0.3％甲基丙烯酸钠分散，搅拌0.5h后砂磨。配制成质量浓度为25％的浆料，将浆料升温至60℃，并保证整个包膜过程在此温度下进行。用15％氢氧化钠调溶液pH值至10.5，在2.5h内并流加入硫酸锆和氢氧化钠，用氢氧化钠控制溶液pH在10.5。其中硫酸锆与二氧化钛的质量比按ZrO2/TiO2计为0.6％，硫酸锆溶液浓度按ZrO2计为106g/L。
2、熟化1h后，用15％盐酸调节溶液pH至5.7，熟化1h。将偏铝酸钠加入浆料中，同时用硫酸铝控制pH值为5.7，偏铝酸钠加入量按Al2O3/TiO2计为1.7％，偏铝酸钠加料时间1h，所述偏铝酸钠浓度按Al2O3计为180g/L，硫酸铝浓度按Al2O3计为100g/L。然后，再熟化1h。
3、加入占二氧化钛质量0.5％聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，熟化0.5h后洗涤，过滤，将滤饼在130℃条件下烘干，气粉时加入占二氧化钛质量0.4％聚醚改性聚二甲基硅氧烷，即得对比例产品。
对比例3
对比例选择酸性条件下包锆膜和铝膜，步骤如下：
1、将氯化法生产的金红石型二氧化钛在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量0.3％甲基丙烯酸钠分散，搅拌0.5h后砂磨。配制成质量浓度为25％的浆料，将浆料升温至60℃，并保证整个包膜过程在此温度下进行。用15％氢氧化钠调溶液pH值至5.0，在2.5h内并流加入硫酸锆和氢氧化钠，用氢氧化钠控制溶液pH在5.0。其中硫酸锆与二氧化钛的质量比按ZrO2/TiO2计为0.6％，硫酸锆溶液浓度按ZrO2计为106g/L。熟化1h后，用15％氢氧化钠调pH至5.7，熟化1h。如图3所示。
2、将偏铝酸钠加入浆料中，同时用硫酸铝控制pH值为5.7，偏铝酸钠加入量按Al2O3/TiO2计为1.7％，偏铝酸钠加料时间1h，所述偏铝酸钠浓度按Al2O3计为180g/L，硫酸铝浓度按Al2O3计为100g/L。然后，再熟化1h。
3、加入占二氧化钛质量0.5％聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，熟化0.5h后洗涤，过滤，将滤饼在130℃条件下烘干，气粉时加入占二氧化钛质量0.4％聚醚改性聚二甲基硅氧烷，即得对比例产品，如图4所示。
对比例4
对比例选择碱性条件下包锆膜和铝膜，步骤如下：
1、将氯化法生产的金红石型二氧化钛在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量0.3％甲基丙烯酸钠分散，搅拌0.5h后砂磨。配制成质量浓度为25％的浆料，将浆料升温至60℃，并保证整个包膜过程在此温度下进行。用15％氢氧化钠调溶液pH值至10.5，在2.5h内并流加入硫酸锆和氢氧化钠，用氢氧化钠控制溶液pH在10.5。其中硫酸锆与二氧化钛的质量比按ZrO2/TiO2计为0.6％，硫酸锆溶液浓度按ZrO2计为106g/L。
2、熟化1h后，用15％盐酸调节溶液pH至8.2，熟化1h。将偏铝酸钠加入浆料中，同时用硫酸铝控制pH值为8.2，偏铝酸钠加入量按Al2O3/TiO2计为1.7％，偏铝酸钠加料时间1h，所述偏铝酸钠浓度按Al2O3计为180g/L，硫酸铝浓度按Al2O3计为100g/L。然后，再熟化1h。
3、加入占二氧化钛质量0.5％聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，熟化0.5h后洗涤，过滤，将滤饼在130℃条件下烘干，气粉时加入占二氧化钛质量0.4％聚醚改性聚二甲基硅氧烷，即得对比例产品。
对比例5
对比例选择气相包锆膜后，用六偏磷酸钠作分散剂，其他同实施例3，步骤如下：
1、控制氧化反应发生器内精四氯化钛流量：6000Kg/h，压力：0.65MPa。控制氧气流量：1373Kg/h，氧气压力：1.3Mpa。四氯化钛与三氯化铝、氯化钾、去离子水的质量比分别为1000:10、1000:1、1000:6。反应温度为1750℃。在精四氯化钛气相氧化反应后冷却段的位置，该位置气相氧化四氯化钛产物的温度在1550℃，加入预热后的精四氯化锆，精四氯化锆流量：28.7Kg/h；压力：1.1MPa。气相氧化反应完成后经冷却导管进入袋滤器。
2、将表面包有二氧化锆膜的金红石型二氧化钛在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量0.3％六偏磷酸钠分散，搅拌0.5h后砂磨。配制成质量浓度为25％的浆料，将浆料升温至60℃，并保持整个包膜过程都在此温度下。用15％氢氧化钠调pH至5.7，熟化1h。将偏铝酸钠加入浆料中，同时用硫酸铝控制pH值为5.7，偏铝酸钠加入量按Al2O3/TiO2计为1.7％，偏铝酸钠加料时间1h，所述偏铝酸钠浓度按Al2O3计为180g/L，硫酸铝浓度按Al2O3计为100g/L。然后，再熟化1h。
3、加入占二氧化钛质量0.5％聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，熟化0.5h后洗涤，过滤，将滤饼在130℃条件下烘干，气粉时加入占二氧化钛质量0.4％聚醚改性聚二甲基硅氧烷，即得产品。
对比例6
对比例选择精四氯化锆流量110Kg/h，其他同实施例3，步骤如下：
1、控制氧化反应发生器内精四氯化钛流量：6000Kg/h，压力：0.65MPa。控制氧气流量：1388Kg/h，氧气压力：1.3Mpa。四氯化钛与三氯化铝、氯化钾、去离子水的质量比分别为1000:10、1000:1、1000:6。反应温度为1750℃。在精四氯化钛气相氧化反应后冷却段的位置，该位置气相氧化四氯化钛产物的温度在1550℃，加入预热后的精四氯化锆，精四氯化锆流量：110Kg/h；压力：1.1MPa。气相氧化反应完成后经冷却导管进入袋滤器。
2、将表面包有二氧化锆膜的金红石型二氧化钛在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量0.3％甲基丙烯酸钠分散，搅拌0.5h后砂磨。配制成质量浓度为25％的浆料，将浆料升温至60℃，并保持整个包膜过程都在此温度下。用15％氢氧化钠调pH至5.7，熟化1h。将偏铝酸钠加入浆料中，同时用硫酸铝控制pH值为5.7，偏铝酸钠加入量按Al2O3/TiO2计为1.7％，偏铝酸钠加料时间1h，所述偏铝酸钠浓度按Al2O3计为180g/L，硫酸铝浓度按Al2O3计为100g/L。然后，再熟化1h。
3、加入占二氧化钛质量0.5％聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，熟化0.5h后洗涤，过滤，将滤饼在130℃条件下烘干，气粉时加入占二氧化钛质量0.4％聚醚改性聚二甲基硅氧烷，即得产品。
对比例7
对比例选择无机包膜后不加入聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，气粉时加入聚醚改性聚二甲基硅氧烷，其他同实施例3，步骤如下：
1、控制氧化反应发生器内精四氯化钛流量：6000Kg/h，压力：0.65MPa。控制氧气流量：1373Kg/h，氧气压力：1.3Mpa。四氯化钛与三氯化铝、氯化钾、去离子水的质量比分别为1000:10、1000:1、1000:6。反应温度为1750℃。在精四氯化钛气相氧化反应后冷却段的位置，该位置气相氧化四氯化钛产物的温度在1550℃，加入预热后的精四氯化锆，精四氯化锆流量：28.7Kg/h；压力：1.1MPa。气相氧化反应完成后经冷却导管进入袋滤器。
2、将表面包有二氧化锆膜的金红石型二氧化钛在蒸馏水中打浆，加入0.3％甲基丙烯酸钠分散，搅拌0.5h后砂磨。配制成质量浓度为25％的浆料，将浆料升温至60℃，并保持整个包膜过程都在此温度下。用15％氢氧化钠调pH至5.7，熟化1h。将偏铝酸钠加入浆料中，同时用硫酸铝控制pH值为5.7，偏铝酸钠加入量按Al2O3/TiO2计为1.7％，偏铝酸钠加料时间1h，所述偏铝酸钠浓度按Al2O3计为180g/L，硫酸铝浓度按Al2O3计为100g/L。然后，再熟化1h。
3、洗涤，过滤，将滤饼在130℃条件下烘干，气粉时加入0.4％聚醚改性聚二甲基硅氧烷，即得对比例产品。
对比例8
对比例选择无机包膜后加入聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，气粉时不加入有机处理剂，其他同实施例3，步骤如下：
1、控制氧化反应发生器内精四氯化钛流量：6000Kg/h，压力：0.65MPa。控制氧气流量：1373Kg/h，氧气压力：1.3Mpa。四氯化钛与三氯化铝、氯化钾、去离子水的质量比分别为1000:10、1000:1、1000:6。反应温度为1750℃。在精四氯化钛气相氧化反应后冷却段的位置，该位置气相氧化四氯化钛产物的温度在1550℃，加入预热后的精四氯化锆，精四氯化锆流量：28.7Kg/h；压力：1.1MPa。气相氧化反应完成后经冷却导管进入袋滤器。
2、将表面包有二氧化锆膜的金红石型二氧化钛在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量0.3％甲基丙烯酸钠分散，搅拌0.5h后砂磨。配制成质量浓度为25％的浆料，将浆料升温至60℃，并保持整个包膜过程都在此温度下。用15％氢氧化钠调pH至5.7，熟化1h。将偏铝酸钠加入浆料中，同时用硫酸铝控制pH值为5.7，偏铝酸钠加入量按Al2O3/TiO2计为1.7％，偏铝酸钠加料时间1h，所述偏铝酸钠浓度按Al2O3计为180g/L，硫酸铝浓度按Al2O3计为100g/L。然后，再熟化1h。
3、加入占二氧化钛质量0.5％聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，熟化0.5h后洗涤，过滤，将滤饼在130℃条件下烘干，气粉，即得对比例产品。
对比例9
对比例选择与实施例3相同的气相氧化精四氯化钛的方案，只是不加入精四氯化锆，即不包覆氧化锆膜。
从产品指标和产品表面形貌对产品性能作分析：
一、产品指标分析
分别将上述实施例和对比例中的二氧化钛粉体按60％wt比例加入到环氧树脂中，在高速搅拌下分散，制得色浆；取一定量色浆、环氧树脂及甲基氨酯固化剂，制备成颜基比为0.3的白漆刷涂在甲基酯膜和铝板上，固化成膜，分别测得对比率遮盖力和光泽(60度)。氙灯老化箱耐候性测试64小时后失光率。实施例与对比例产品的主要指标和应用指标见表1。
表1实施例与对比例产品的主要指标和应用指标
表1实施例与对比例产品的主要指标和应用指标
消色力 失光率(％) 细度(μm) 白度 对比率遮盖力(％) 光泽(60°)
实施例1 105 41 10 98.44 88.0 92.6
实施例2 107 38 12 98.51 88.5 93.2
实施例3 106 39 11 98.44 88.3 92.9
对比例1 98 52 18 98.46 86.1 90.5
对比例2 99 54 19 98.42 86.3 90.6
对比例3 102 48 18 98.43 86.6 90.3
对比例4 99 49 20 98.38 85.1 90.7
对比例5 102 46 15 98.45 87.5 91.7
对比例6 106 38 12 98.48 88.4 92.8
对比例7 102 43 16 98.46 87.3 91.4
对比例8 103 43 15 98.44 87.3 91.6
对比例9 101 72 11 98.44 85.3 91.1
从表1结果可以看出：本发明实施例1-实施例3制备的样品较液相包膜产品的消色力和分散性提高了，失光率降低了，遮盖力和光泽也有提升。
本发明方法制备的样品选择的分散剂较常规分散剂(六偏磷酸钠)消色力和分散性提高了。失光率降低了。遮盖力和光泽差异不大。本发明方法制备的样品包锆量以二氧化锆占TiO2质量计为0.3-0.9％，增加包锆量的产品指标无明显差异。无机包膜后的有机包膜和气粉时有机处理剂的加入对消色力、分散性、遮盖力和光泽都有不同程度的改进。如果不包覆锆膜，失光率显著增加。本发明实施例制备的样品白度与对比例产品均无明显差异。
二、产品表面形貌分析
将实施例3与对比例3样品作透射电镜分析，图像见图1-4。从图1中可看出，气相包锆膜层致密、连续并且均匀，膜层厚度只有3～5nm，而液相包膜膜层厚度相对较厚。从图2中可看出，再在液相下包氧化铝膜层，两层膜结合紧密，且膜层连续、均匀。从图3中可看出，而液相下包锆膜，膜层不连续且不均匀；从图4中可看出，再在液相下包氧化铝膜，两层膜结合的不好，包膜效果较差。
综上所述，本发明与现有技术对比，成功研发出了一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法。
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，其特征在于：
包括以下步骤：
1）将精四氯化钛与氧气通入氧化反应发生器内气相氧化反应，控制反应温度、压力以及精四氯化钛和氧气的流量，反应生成的气固混合物进入氧化反应发生器的冷却段，在冷却段通入气相精四氯化锆，与气固混合物中的氧气进行气相氧化反应，在二氧化钛表面包覆第一层二氧化锆膜层，气相氧化反应完成后，经冷却导管进入袋滤器，进行气固分离，获得二氧化锆包覆的二氧化钛；
其中，氧气加入量为精四氯化钛和精四氯化锆氧化反应的理论反应量之和的1.3～1.4倍；
2）将二氧化锆包覆的二氧化钛在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量0.1%～0.5%甲基丙烯酸钠分散剂，搅拌0.5h后，砂磨，配制成二氧化钛质量浓度为20%～30%的浆料；
3）将浆料升温至50～70℃，并保持整个包膜过程都在此温度下；
4）用碱式铝盐在酸性条件下在二氧化钛表面包覆第二层氧化铝包膜，用酸式铝盐控制反应条件；
5）向浆料中加入占二氧化钛质量的0.3%～0.8%的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，熟化0.5h，进行第三层有机剂包膜；
6）洗涤、过滤、干燥，进行气粉处理，气粉时加入有机处理剂，得到高消色力、高耐候性二氧化钛粉体。
2.根据权利要求1所述的高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，其特征在于：步骤4）中用碱液调节浆料pH值5.0～6.5，熟化0.5h；在0.5～1h加入碱式铝盐，碱式铝盐的加入量以碱式铝盐中Al2O3占TiO2 质量的1.0%～2.5%计，同时用酸式铝盐维持浆料pH值5.0～6.5，然后，再熟化时间0.5～1h。
3.根据权利要求1所述的高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，其特征在于：氧化反应发生器内，精四氯化钛流量为5500～6500kg/h、压力为0.5～0.8MPa；氧气流量为1210～1545kg/h、压力为1.2～1.4Mpa；反应温度为1700～1800℃。
4.根据权利要求1所述的高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，其特征在于：冷却段气相氧化精四氯化钛产物的温度为1500～1600℃；加入预热后的气相精四氯化锆，精四氯化锆流量为13.2～46.6kg/h、压力为1.0～1.2MPa。
5.根据权利要求4所述的高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，其特征在于：精四氯化锆预热时，在300kPa～900kPa的压力下，将精四氯化锆预热至870℃～990℃。
6.根据权利要求2所述的高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，其特征在于：所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；所述碱液浓度为10%～20%。
7.根据权利要求1所述的高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，其特征在于：所述碱式铝盐为偏铝酸钠、偏铝酸钾中的一种或两种；所述酸式铝盐为硫酸铝、氯化铝中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，其特征在于：所述碱式铝盐浓度按Al2O3计为170～200 g/L，酸式铝盐浓度按Al2O3计为90～110 g/L。
9.根据权利要求1所述的高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，其特征在于：在步骤6）中，有机处理剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，聚醚改性聚二甲基硅氧烷加入量占二氧化钛质量的0.3%～0.5%。
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