CN114656805A - 一种低磨耗里印油墨用钛白颜料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低磨耗里印油墨用钛白颜料及制备方法，该钛白颜料，包括位于内核的二氧化钛基材以及位于所述二氧化钛基材表面的包膜层，所述包膜层由内至外，至少包括硫酸钙膜层和硫酸钡膜层。本发明采用硫酸钙和硫酸钡包膜，在保证钛白颜料应用性能的基础上，可降低磨耗，从而降低下游客户印刷过程中出现刀线风险的概率，可良好应用于里印油墨使用，以及其他对钛白颜料磨耗要求较高的场景使用。同时，该钛白颜料制备工艺简单，原料低廉，废副少，环境友好。

Description

一种低磨耗里印油墨用钛白颜料及制备方法
技术领域
本发明属于钛白粉的制备技术领域，具体涉及了一种低磨耗里印油墨用钛白颜料及制备方法。
背景技术
钛白粉是高级油墨中不可缺少的白色颜料，作为钛白粉第四大用户，含有钛白粉的油墨耐久不变色，表面润湿性好，易于分散，主要用在食品包装、塑料薄膜、铝箔、折叠纸箱、纸袋子、瓦楞纸箱、标签纸等。
油墨用钛白粉除了关注正常的应用性能，比如遮盖力、粘度等外，非常关注刀线问题，反应到钛白粉就是表征钛白粉在体系中的磨耗。这一点对油墨厂商至关重要，特别是网辊和光辊相结合的油墨印刷工艺，不仅会影响到油墨厂家的生产效率，而且会提升油墨厂家的印刷事故率。
降低磨耗最直接的办法就是减少钛白粉中大颗粒和硬颗粒的产生。大颗粒可以通过多级分级技术进行去除，但是硬颗粒的去除除了钛白粉基料在煅烧工段减少烧结几率和烧结量外，无机表面处理也至关重要。性能优异的里印油墨用钛白粉通常是硅铝包膜，但二氧化硅的莫氏硬度偏高，高达7，很容易造成磨耗偏高。本发明为解决这一问题，提出了一种低磨耗里印油墨用钛白粉及制备方法。
发明内容
本发明的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种低磨耗里印油墨用钛白颜料及制备方法。
本发明的目的是以下述技术方案实现的：
一种低磨耗里印油墨用钛白颜料，包括位于内核的二氧化钛基材以及位于所述二氧化钛基材表面的包膜层，所述包膜层由内至外，至少包括硫酸钙膜层和硫酸钡膜层。
优选的，所述硫酸钙膜层是由在二氧化钛基材料浆中，加入可溶性钙源和可溶性硫酸源，然后经均化形成的，所述可溶性钙源加入量，以Ca元素计，为所述二氧化钛基材质量的2～3％。
优选的，所述硫酸钡膜层是由在包膜硫酸钙膜层的二氧化钛基材料浆中，加入可溶性钡源和可溶性硫酸源，然后经均化形成的，所述可溶性钡源加入量，以Ba元素计，为所述二氧化钛基材质量的2～3％。
优选的，所述包膜层还包括位于所述硫酸钡膜层之外的氧化铝膜层。
如上所述的低磨耗里印油墨用钛白颜料的制备方法，至少包括以下步骤：
S1.制备二氧化钛基材料浆，进行硫酸钙包膜；
S2.然后进行硫酸钡包膜。
优选的，步骤S1进一步包括：
将所述二氧化钛基材料浆调节pH为7.5～8.5，温度调节为40～60℃，然后加入可溶性钙源，均化后，再加入可溶性硫酸源，均化，形成硫酸钙膜层；所述可溶性钙源加入量，以Ca元素计，为所述二氧化钛基材质量的2～3％。
优选的，所述可溶性钙源加入时间为10～15min，加入后均化时间为4～10min；所述可溶性硫酸源加入时间为30～50min，加入后均化时间为5～15min；所述可溶性硫酸源加入量，以摩尔量计，为所述可溶性钙源加入量的0.9～1.1倍。
优选的，步骤S2进一步包括：
将硫酸钙包膜后的二氧化钛基材料浆中加入可溶性钡源，均化后，再加入可溶性硫酸源，均化，形成硫酸钡膜层；所述可溶性钡源加入量，以Ba元素计，为所述二氧化钛基材质量的2～3％。
优选的，所述可溶性钡源加入时间为10～15min，加入后均化时间为4～10min；所述可溶性硫酸源加入时间为30～50min，加入后均化时间为5～15min；所述可溶性硫酸源加入量，以摩尔量计，为所述可溶性钡源加入量的0.9～1.1倍。
优选的，在步骤S2硫酸钡包膜后还包括氧化铝包膜，所述氧化铝包膜量，以氧化铝计，为所述二氧化钛基材质量的3～5％。
本发明采用硫酸钙和硫酸钡包膜，在保证钛白颜料应用性能的基础上，可降低磨耗，从而降低下游客户印刷过程中出现刀线风险的概率，可良好应用于里印油墨使用，以及其他对钛白颜料磨耗要求较高的场景使用。同时，该钛白颜料制备工艺简单，原料低廉，废副少，环境友好。
具体实施方式
一种低磨耗里印油墨用钛白颜料，包括位于内核的二氧化钛基材以及位于二氧化钛基材表面的包膜层，包膜层由内至外，至少包括硫酸钙膜层和硫酸钡膜层。
本申请提供的钛白颜料，放弃了常规的硅铝包膜，采用硫酸钙和硫酸钡包膜，首先，内层的硫酸钙膜层，由于硫酸钙为纤维状晶体，较为疏松，疏松缝隙在溶剂挥发之后被空气填充，可提高钛白颜料在体系中遮盖力，硫酸钙膜层之上的硫酸钡膜层具有极低的吸油量，大大降低应用体系中树脂的吸收，使钛白颜料在体系中具有较低的粘度，充分保证了钛白颜料在体系中的应用性能；其次，硫酸钙(莫氏硬度3)和硫酸钡(莫氏硬度3-3.5)硬度均较二氧化硅(莫氏硬度7)低，可良好的降低磨耗，从而降低了下游客户印刷过程中出现刀线风险的概率；另外，硫酸钙和硫酸钡膜层包膜时无需强酸或强碱环境，在中性条件下即可生成，大大减少了无机盐的产生，降低了水处理能耗，是一条绿色环保的可持续发展线路。
综上，本发明采用硫酸钙和硫酸钡包膜，在保证钛白颜料应用性能的基础上，可降低磨耗，从而降低下游客户印刷过程中出现刀线风险的概率，可良好应用于里印油墨使用，以及其他对钛白颜料磨耗要求较高的场景使用。同时，该钛白颜料制备工艺简单，原料低廉，废副少，环境友好。
优选的，硫酸钙膜层是由在二氧化钛基材料浆中，加入可溶性钙源和可溶性硫酸源，然后经均化形成的，可溶性钙源加入量，以Ca元素计，为二氧化钛基材质量的2～3％。可溶性钙源可采用氯化钙、硝酸钙等，可溶性硫酸源可采用硫酸、硫酸钠、硫酸钾等，需要注意的是，可溶性钙源和可溶性硫酸源的反应产物除了硫酸钙沉淀外，其他的反应产物需为可溶性物质，以免与硫酸钙同步沉积于二氧化钛颗粒之上，影响硫酸钙膜层的性能。
优选的，硫酸钡包膜层是由在包膜硫酸钙的二氧化钛基材料浆中，加入可溶性钡源和可溶性硫酸源，然后经均化形成的，可溶性钡源加入量，以Ba元素计，为二氧化钛基材质量的2～3％。可溶性钡源可采用氢氧化钡、氯化钡等，可溶性硫酸源可采用硫酸、硫酸钠、硫酸钾等。同样需要注意的是，可溶性钡源和可溶性硫酸源的反应产物除了硫酸钡沉淀外，其他的反应产物需为可溶性物质，以免与硫酸钡同步沉积于二氧化钛颗粒之上，影响硫酸钡膜层的性能。可溶性钡源和可溶性硫酸源优选采用氢氧化钡和硫酸，反应产物为硫酸钡和水，不产生其他副产物，进一步降低了水处理能耗。
优选的，包膜层还包括位于硫酸钡膜层之外的氧化铝膜层，进一步优选为勃姆石型氧化铝膜层，可保证钛白颜料的分散性。
如上所述的低磨耗里印油墨用钛白颜料的制备方法，至少包括以下步骤：
S1.制备二氧化钛基材料浆，首先进行硫酸钙包膜；
S2.然后进行硫酸钡包膜。
优选的，由于氯化法钛白料浆中的二氧化钛颗粒偏硬，容易增加磨耗，二氧化钛基材料浆优选采用硫酸法钛白料浆，料浆浓度为250～400g/L。
优选的，步骤S1进一步包括：
将二氧化钛基材料浆调节pH为7.5～8.5，温度调节为40～60℃，然后加入可溶性钙源，均化后，再加入可溶性硫酸源，均化，形成硫酸钙膜层；可溶性钙源加入量，以Ca元素计，为二氧化钛基材质量的2～3％。
优选的，可溶性钙源加入时间为10～15min，加入后均化时间为4～10min；可溶性硫酸源加入时间为30～50min，加入后均化时间为5～15min；可溶性硫酸源加入量，以摩尔量计，为可溶性钙源加入量的0.9～1.1倍。通过控制可溶性钙源和可溶性硫酸源加入时间和均化时间，形成了疏松的硫酸钙膜层，提高了钛白颜料在体系中遮盖力。可溶性钙源优选采用浓度(以Ca元素计)为40～60g/L的溶液。可溶性硫酸源优选采用浓度(以硫酸根计)为80～120g/L的溶液。
优选的，将硫酸钙包膜后的二氧化钛基材料浆中加入可溶性钡源，均化后，再加入可溶性硫酸源，均化，形成硫酸钡膜层；可溶性钡源加入量，以Ba元素计，为二氧化钛基材质量的2～3％。
优选的，可溶性钡源加入时间为10～15min，加入后均化时间为4～10min；可溶性硫酸源加入时间为30～50min，加入后均化时间为5～15min；可溶性硫酸源加入量，以摩尔量计，为可溶性钡源加入量的0.9～1.1倍。可溶性钡源优选采用浓度(以Ba元素计)为60～80g/L的溶液。可溶性硫酸源优选采用浓度(以硫酸根计)为80～120g/L的溶液。
优选的，在步骤S2硫酸钡包膜后还包括氧化铝包膜，氧化铝包膜量，以氧化铝计，为二氧化钛基材质量的3～5％。包膜优选采用碱性铝盐和酸性铝盐并流加入料浆，或者采用碱性铝盐或酸性铝盐与pH调节剂并流加入的方法，然后经均化获得氧化铝膜层。碱性铝盐可采用浓度为80～200g/L的NaAlO2溶液，酸性铝盐可采用浓度为80～200g/L的Al2(SO4)3溶液。
优选的，氧化铝包膜后，采用稀酸调节料浆pH为6～7，然后经水洗、闪蒸和汽粉，得到钛白粉。当然也可以采用常规方法将氧化铝包膜后的料浆制备为钛白水浆。
本发明中未加以限定的工艺，例如水洗、闪蒸、汽粉等，均选用本领域的常规方式进行。
实施例1
未经包覆的硫酸法钛白粉经粉碎、湿磨、砂磨、稀释后，料浆浓度为400g/L，开启搅拌，升温至50℃；15min内加入3％的CaCl2溶液(以Ca元素质量计)，均化5min；50min内向溶液中加入7.2％的H2SO4(以SO4 2-质量计)，均化10min；10min内加入2％的Ba(OH)2溶液(以Ba元素质量计)，均化5min；30min内向溶液中加入1.4％的H2SO4(以SO4 2-计)，均化10min；同时加入3％的NaAlO2溶液和稀H2SO4溶液，保持并流pH＝8.0±0.2，加入时间40min，均化20min；用稀H2SO4调节pH＝6.6，调节30min，均化120min；水洗、闪蒸、汽粉得到产品。
实施例2
未经包覆的硫酸法钛白粉经粉碎、湿磨、砂磨、稀释后，料浆浓度为250g/L，开启搅拌，升温至50℃；10min内加入2％的CaCl2溶液(以Ca元素计)，均化5min；40min内向溶液中加入4.8％的H2SO4(以SO4 2-计)，均化10min；15min内加入3％的Ba(OH)2溶液(以Ba元素计)，均化5min；30min内向溶液中加入2.1％的H2SO4(以SO4 2-计)，均化10min；同时加入5％的NaAlO2溶液和稀H2SO4溶液，保持并流pH＝8.0±0.2，加入时间60min，均化20min；用稀H2SO4调节pH＝6.6，调节30min，均化120min；水洗、闪蒸、汽粉得到产品。
实施例3
未经包覆的硫酸法钛白粉经粉碎、湿磨、砂磨、稀释后，料浆浓度为300g/L，开启搅拌，升温至50℃；10min内加入2.5％的CaCl2溶液(以Ca元素计)，均化5min；45min内向溶液中加入6％的H2SO4(以SO4 2-计)，均化10min；15min内加入2.5％的Ba(OH)2溶液(以Ba元素计)，均化5min；30min内向溶液中加入1.8％的H2SO4(以SO4 2-计)，均化10min；同时加入4％的NaAlO2溶液和稀H2SO4溶液，保持并流pH＝8.0±0.2，加入时间50min，均化30min；用稀H2SO4调节pH＝6.6，调节30min，均化120min；水洗、闪蒸、汽粉得到产品。
对比例1
未经包覆的硫酸法钛白粉经粉碎、湿磨、砂磨、稀释后，料浆浓度为300g/L，开启搅拌，升温至50℃；10min内加入4％的CaCl2溶液(以Ca元素计)，均化5min；40min内向溶液中加入9.6％的H2SO4(以SO4 2-计)，均化10min；同时加入5％的NaAlO2溶液和稀H2SO4溶液，保持并流pH＝8.0±0.2，加入时间60min，均化20min；用稀H2SO4调节pH＝6.6，调节30min，均化120min；水洗、闪蒸、汽粉得到产品。
对比例2
未经包覆的硫酸法钛白粉经粉碎、湿磨、砂磨、稀释后，料浆浓度为300g/L，开启搅拌，升温至50℃；15min内加入4％的Ba(OH)2溶液(以Ba元素计)，均化5min；30min内向溶液中加入2.8％的H2SO4(以SO4 2-计)，均化10min；同时加入5％的NaAlO2溶液和稀H2SO4溶液，保持并流pH＝8.0±0.2，加入时间60min，均化20min；用稀H2SO4调节pH＝6.6，调节30min，均化120min；水洗、闪蒸、汽粉得到产品。
对比例3
未经包覆的硫酸法钛白粉经粉碎、湿磨、砂磨、稀释后，料浆浓度为300g/L，开启搅拌，升温至50℃；10min内用NaOH调节料浆的pH为10.1，均化5min；20min内向料浆中加入5％的硅酸钠(以SiO2计)溶液，均化10min；120min用硫酸调节料浆的pH为6.7，均化30min；调节料浆的pH为8-8.5，调节时间10min，均化5min；同时加入5％的NaAlO2溶液和稀H2SO4溶液，保持并流pH＝8.0±0.2，加入时间60min，均化20min；用稀H2SO4调节pH＝6.6，调节30min，均化120min；水洗、闪蒸、汽粉得到产品。
对比例4
国外标样S。
将实施例和对比例制得的样品分别进行里印油墨PU配方评价实验，实验结果如表1所示：
表1
L a b 遮盖力 粘度/cP 磨耗/mg
实施例1 94.36 0.11 2.07 68.896 406 14.3
实施例2 94.34 0.09 1.99 68.937 402 14.9
实施例3 94.22 0.14 2.06 69.912 411 14.7
对比例1 94.25 0.13 2.11 68.134 463 15.2
对比例2 94.28 0.09 2.10 65.371 409 15.8
对比例3 94.30 0.11 2.09 68.549 414 21.3
对比例4 94.27 0.12 2.13 68.612 403 27
从上表可看出，未采用硫酸钡包膜的对比例1以及未采用硫酸钙包膜的对比例2虽然磨耗与实施例比较接近，但是遮盖力数值明显低于实施例，采用常规硅铝包膜的对比例3虽然应用性能与实施例接近，但是磨耗较高，因此，可充分证明本发明提供的钛白粉具有优异的应用性能(遮盖力和粘度)及较低的磨耗。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种低磨耗里印油墨用钛白颜料，其特征在于，包括位于内核的二氧化钛基材以及位于所述二氧化钛基材表面的包膜层，所述包膜层由内至外，至少包括硫酸钙膜层和硫酸钡膜层。
2.如权利要求1所述的低磨耗里印油墨用钛白颜料，其特征在于，
所述硫酸钙膜层是由在二氧化钛基材料浆中，加入可溶性钙源和可溶性硫酸源，然后经均化形成的，所述可溶性钙源加入量，以Ca元素计，为所述二氧化钛基材质量的2～3％。
3.如权利要求1所述的低磨耗里印油墨用钛白颜料，其特征在于，
所述硫酸钡膜层是由在包膜硫酸钙膜层的二氧化钛基材料浆中，加入可溶性钡源和可溶性硫酸源，然后经均化形成的，所述可溶性钡源加入量，以Ba元素计，为所述二氧化钛基材质量的2～3％。
4.如权利要求1所述的低磨耗里印油墨用钛白颜料，其特征在于，
所述包膜层还包括位于所述硫酸钡膜层之外的氧化铝膜层。
5.如权利要求1～4任一项所述的低磨耗里印油墨用钛白颜料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
S1.制备二氧化钛基材料浆，进行硫酸钙包膜；
S2.然后进行硫酸钡包膜。
6.如权利要求5所述的低磨耗里印油墨用钛白颜料的制备方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：
将所述二氧化钛基材料浆调节pH为7.5～8.5，温度调节为40～60℃，然后加入可溶性钙源，均化后，再加入可溶性硫酸源，均化，形成硫酸钙膜层；所述可溶性钙源加入量，以Ca元素计，为所述二氧化钛基材质量的2～3％。
7.如权利要求6所述的低磨耗里印油墨用钛白颜料的制备方法，其特征在于，
所述可溶性钙源加入时间为10～15min，加入后均化时间为4～10min；所述可溶性硫酸源加入时间为30～50min，加入后均化时间为5～15min；所述可溶性硫酸源加入量，以摩尔量计，为所述可溶性钙源加入量的0.9～1.1倍。
8.如权利要求5所述的低磨耗里印油墨用钛白颜料的制备方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：
将硫酸钙包膜后的二氧化钛基材料浆中加入可溶性钡源，均化后，再加入可溶性硫酸源，均化，形成硫酸钡膜层；所述可溶性钡源加入量，以Ba元素计，为所述二氧化钛基材质量的2～3％。
9.如权利要求8所述的低磨耗里印油墨用钛白颜料的制备方法，其特征在于，
所述可溶性钡源加入时间为10～15min，加入后均化时间为4～10min；所述可溶性硫酸源加入时间为30～50min，加入后均化时间为5～15min；所述可溶性硫酸源加入量，以摩尔量计，为所述可溶性钡源加入量的0.9～1.1倍。
10.如权利要求5所述的低磨耗里印油墨用钛白颜料的制备方法，其特征在于，
在步骤S2硫酸钡包膜后还包括氧化铝包膜，所述氧化铝包膜量，以氧化铝计，为所述二氧化钛基材质量的3～5％。
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CN1062125A (zh) * 1990-12-05 1992-06-24 鲍学昭 硫酸盐部分替代钛白的钛白粉制法
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