CN114657813A - 一种高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法，包括以下步骤：S1.制备二氧化钛基材料浆，然后进行无机包膜，包膜层由内至外，包括硅酸钛膜层、磷酸镁或磷酸锌膜层、磷酸铝膜层和氧化铝膜层；S2.将包膜后的料浆制备得到滤饼，然后加入柠檬酸类化合物和pH调节剂打浆，重新将滤饼制备为料浆，然后进行热处理。与现有技术相比，本发明采用多层包膜，提高钛白水浆的耐光性和留着率，并在包膜后，采用柠檬酸化合物作为分散剂，将水洗合格的滤饼打浆，然后在碱性条件下热处理，去除氧化铝膜层的羟基，进一步提高了钛白水浆的耐光性和稳定性，获得高留着率高耐光性的钛白水浆产品，可良好地用于造纸行业。

Description

一种高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法

技术领域

本发明属于钛白粉的制备技术领域，具体涉及了一种高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法。

背景技术

二氧化钛是一种重要的无机化工颜料，因折射率高、消色力和遮盖力高而成为用途最广的白色颜料，被称为“白色颜料之王”，主要应用于涂料、塑料、造纸、油墨、橡胶、化学纤维等工业生产中。全球钛白粉产量的10～15％用于造纸行业，钛白粉在造纸行业中的消耗占到钛白粉总产量的第三位。在造纸行业中，占比最大的是纸浆纤维，其次就是颜填料，颜填料主要为钛白粉、滑石粉、碳酸钙、高岭土等。

装饰纸行业是钛白粉在造纸领域中主要应用的行业，装饰纸又叫层压纸，主要用于人造板贴面，装饰纸对颜料耐光性、遮盖力等指标要求非常高，而二氧化钛却存在一定的晶格缺陷，在其表面存在许多光化学点，在有水分存在并在紫外光照射下，二氧化钛晶格上的氧离子会失去两个电子变为氧原子，放出的电子被Ti⁴⁺所捕获，并将其还原为Ti³⁺离子，而新生态的氧原子具有极强的活性，会使有机物发生断链、降解，使纸张发生变灰，甚至变黑现象，从而使制品失去使用性能和减少使用寿命，钛白粉的这种光化学活性是造成体系耐候性降低的内在因素，因此，层压纸领域使用颜料钛白粉必须进行表面处理，以掩盖二氧化钛表面光活化点，阻止氧原子与有机物的反应，达到钛白粉应用体系高耐光的需求。

随着国家环保政策的改变，油性化体系逐渐向水性化体系转变，造纸行业钛白粉使用量约占总量10～15％左右，该行业基本都在水性体系中应用，未来水性领域应用钛白粉所占比重必然会有大幅度提升。

传统的钛白粉生产工艺为：制备钛白粉初品浆料、然后经砂磨、无机表面处理、熟化、过滤、水洗、闪蒸干燥、汽流粉碎及包装工序，以获得干粉钛白粉。然而，国内外大部分钛白粉厂商为提高钛白粉的分散性，闪蒸干燥后的钛白粉粉料经过汽流粉碎工序进行粉碎时加入了有机包膜剂以保证钛白粉粉体的流动性及分散性，但由于添加的是有机物，在水性体系进行搅拌分散时会产生起泡，应用时会影响应用性能，而不经汽流粉碎的钛白粉，会因包膜、洗涤及干燥引起的团聚导致在应用系统会有大颗粒、团聚，直接影响应用性能及美观度。

同时对于造纸领域的下游客户，干粉钛白粉需要进行再次打浆、分散及研磨等工序，无形中增加了成本，并且增加了由料浆→干粉→料浆的操作工序，而对于生产过程而言，干粉处理及打浆过程均会存在粉尘飞扬的问题，不仅损耗了部分物料、浪费成本，还繁琐了操作过程，因此浆料钛白产品的开发，不但可以减少粉尘飞扬、浪费物料，而且可以节省用于研磨分散的能耗。

传统造纸用钛白水浆的制备，一般采用水洗至滤液电导率合格的滤饼进行打浆，打浆过程通常在室温下，加碱、分散剂(硅酸钠、单异丙醇胺或聚羧酸钠盐中的一种或几种)、水或粉体进行打浆分散，由于钛白水浆打浆过程中添加了分散剂，钛白颗粒表面会吸附更多的阴离子表面活性剂，因此有更强的静电屏蔽作用，同时打浆后还需进行研磨，使颗粒的粒径及其分布更加均匀，从而具有更强的涂膜遮盖力；由于打浆过程分散剂的添加，与固体成品钛白粉相比它具有更好的分散性和优异的贮存稳定性；另外由于水浆中钛白颗粒分散均匀，故在抄纸时具有更强的钛白颗粒自身抗团聚性能。但是由于水浆制备过程中未经过钛白粉制备过程中的闪蒸汽粉的高温脱水的干燥处理，表面铝膜层沉积有较多的水分，具有较多的活性羟基，造成水浆产品耐光性较差。专利CN108587245A公开了一种造纸用钛白水浆制备方法，用三洗滤饼加水、分散剂进行打浆，通过控制固含及砂磨机二次研磨，得到高固含、分散性好的造纸用钛白水浆。专利CN113527913A采用减水剂对压榨后的滤饼重新加水打浆、研磨过筛，得到高分散、高固含量的浆料钛白。专利CN110964346B将经无机包膜的二氧化钛滤饼通过加入有机分散剂、无机分散剂和水进行打浆分散，再进行砂磨处理，制备成二氧化钛分散水浆。专利CN 109705630B采用在包膜前使用含柠檬酸根的有机物质作为湿磨分散剂，不仅分散效果好，且柠檬酸根水解结合在二氧化钛基体表面，增加包膜层与基体的结合力，进而提高耐光性，但是包膜前添加柠檬酸在三洗阶段会出现触变的现象。

虽然利用滤饼制钛白水浆可提高钛白粉遮盖力，但由于滤饼中沉积的无机氧化物含有很多结合水，因此，对造纸钛白粉而言，水洗滤饼制成的浆料，耐光性较差。另外一方面，为了提高纸张白度、不透明度等性能并减少生产成本，应尽可能提高钛白颗粒在纸张中的留着率，留着率主要取决于二氧化钛与纸张纤维的结合水平。因此，提高造纸用钛白水浆的耐光性和留着率是目前亟需解决的问题。

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高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法。

本发明的目的是以下述技术方案实现的：

一种高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法，至少包括以下步骤：

S1.制备二氧化钛基材料浆，然后进行无机包膜，在二氧化钛颗粒表面形成包膜层，所述包膜层由内至外，包括硅酸钛膜层、磷酸镁或磷酸锌膜层、磷酸铝膜层和氧化铝膜层；

S2.将包膜后的料浆经水洗、脱水制备得到滤饼，然后加入柠檬酸类化合物和pH调节剂打浆，重新将滤饼制备为料浆，控制料浆pH为8.0～9.0，然后进行热处理；在打浆过程中根据滤饼中固含量和产品要求固含量值，添加水分或成品钛白粉体；所述热处理采用70～90℃处理2～4h，或150～250℃处理2～4h；

S3.研磨，得到造纸用钛白水浆。

优选的，步骤S1所述硅酸钛膜层经以下步骤制备形成：首先将所述二氧化钛基材料浆升温至70～90℃，同时加入可溶性硅酸源、钛源，控制料浆pH为4～6，然后均化，得到所述硅酸钛膜层；所述可溶性硅酸源加入量，以SiO₂计，为所述二氧化钛基材质量的1～3％，所述钛源加入量，以TiO₂计，为所述二氧化钛基材质量的0.5～3％。

优选的，当所述钛白水浆产品固含量要求目标值低于所述滤饼固含量时，在打浆过程中加入一定水分；

当所述钛白水浆产品固含量要求目标值高于所述滤饼固含量时，加入一定的成品钛白粉体；所述成品钛白粉体为采用步骤S1无机包膜，然后采用常规制粉步骤获得。

优选的，所述钛源为废副二氯氧钛溶液，其盐酸含量为20～40g/L，Ti含量以TiO₂计为40～80g/L左右，V以单质计含量20～40ppm。

优选的，步骤S1总的磷酸包膜量以P₂O₅计为所述二氧化钛基材质量的1～3.5％，总的铝包膜量以Al₂O₃计，为所述二氧化钛基材质量的4.0～5.0％。

优选的，步骤S1所述磷酸镁或磷酸锌膜层经以下步骤制备形成：向硅酸钛包膜后的二氧化钛基材料浆中，同时加入可溶性磷酸源、镁源或锌源，控制料浆pH为4～6，然后均化，得到所述磷酸镁或磷酸锌膜层；～所述镁源或锌源加入量，以MgO或ZnO计，为所述二氧化钛基材质量的0.5～2％，所述可溶性磷酸源加入量，以维持并流pH为4～6为准；

步骤S1磷酸铝膜层经以下步骤制备形成：向硅酸钛、磷酸镁或磷酸锌包膜后的二氧化钛基材料浆中，同时加入可溶性磷酸源、铝源，控制料浆pH为4～6，然后均化，得到所述磷酸铝膜层；所述可溶性磷酸源加入量，以P₂O₅计，为所述磷酸总包膜量减去磷酸镁或磷酸锌膜层的磷酸包膜量；所述铝源加入量，以维持并流pH为4～6为准。

优选的，所述氧化铝膜层包膜pH为7.5～8.5。

优选的，步骤S2所述包膜后的料浆首先调节pH为4～7，均化后，再经过水洗、压滤得到所述滤饼。

优选的，步骤S2所述柠檬酸化合物加入量，以柠檬酸计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～1％。

优选的，步骤S3所述研磨介质为氧化锆或硅酸锆锆珠，所述锆珠大小为0.4～0.9mm，填充率为60～85％，所述研磨后过325～500目筛，得到所述造纸用钛白水浆。

与现有技术相比，本发明依次采用硅酸钛膜层、磷酸镁或磷酸锌膜层、磷酸铝膜层和氧化铝膜层，提高钛白水浆的耐光性和留着率，并在包膜后，采用柠檬酸化合物作为分散剂，将水洗合格的滤饼打浆，然后在碱性条件下热处理，去除氧化铝膜层的羟基，进一步提高了钛白水浆的耐光性和稳定性，获得高留着率高耐光性的钛白水浆产品，可良好地用于造纸行业。

具体实施方式

一种高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法，包括以下步骤：

S1.制备二氧化钛基材料浆，然后进行无机包膜，在二氧化钛颗粒表面形成包膜层，包膜层由内至外，包括硅酸钛膜层、磷酸镁或磷酸锌膜层、磷酸铝膜层和氧化铝膜层；

S2.将包膜后的料浆经水洗、压榨脱水制备得到滤饼，然后加入柠檬酸类化合物和pH调节剂打浆，重新将滤饼制备为料浆，控制料浆pH为8.0～9.0，然后进行热处理；在打浆过程中根据滤饼中固含量和产品要求固含量值，添加水分或成品钛白粉体；热处理采用70～90℃处理2～4h，或150～250℃高压反应釜中处理2～4h，为了增强处理效果，处理过程中可持续搅拌；

一般由包膜后的料浆经水洗、压榨脱水后制备得到的滤饼中固含量为55～75％左右，钛白水浆产品要求目标值一般为40～90％，当钛白水浆产品固含量要求目标值低于滤饼固含量时，在制浆过程中可加入一定水分，稀释水浆，使水浆中固含量满足要求；当钛白水浆产品固含量要求目标值高于滤饼固含量时，加入一定的成品钛白粉体，使水浆中固含量得以提高；为了尽量保持钛白水浆产品的性能，该成品钛白粉体同样采用步骤S1无机包膜，包膜后的料浆采用常规制粉方法(一般步骤为水洗、闪蒸、汽粉，且汽粉过程中不添加有机包膜剂，因为若添加有机包膜剂，打浆过程会产生大量气泡，影响后续的抄纸)制得成品钛白粉体；

S3.研磨，得到造纸用钛白水浆。

本申请首次在二氧化钛颗粒表面进行硅酸钛包膜，硅酸钛包膜层由硅酸根和钛盐双水解形成；具体的，硅酸根在酸性条件下水解、聚合反应得到可溶性胶体产物聚硅酸，具有较大分子量的聚硅酸带负电荷，当pH＞2时，其主要存在形式为H₃SiO₄ ^-和H₄SiO₄，由于随pH升高而羟离子增多，羟离子的催化作用使聚合加速，聚硅酸以Si-O-Si形成正四面体结构，具有很强的吸附架桥作用；另一方面，由于钛盐在较低pH下就会水解聚合为多核高分子产物，起到吸附电中和的作用，因此硅酸根离子与钛盐的双水解，形成网状结构的聚合物，起到网捕桥连的作用，能与基体以Ti-O-Si键合的形式沉积基体上，相比普通的氧化钛包膜或磷酸钛包膜，可更好的提高与二氧化钛基材的附着力，而且网状结构硅酸钛聚合物还能良好的提高产品的遮盖力和耐光性，同时，网状结构硅酸钛聚合物具有絮凝作用，可提高钛白留着率；从生产成本来说，硅酸盐相对于磷酸盐，具有明显的价格优势。然后在硅酸钛膜层表面包膜磷酸镁或磷酸锌膜层，可进一步掩盖TiO₂的光活化位点，提高耐光性。再在磷酸镁或磷酸锌膜层的基础上包膜磷酸铝膜层，进一步提高耐光性，最后在最外层包膜氧化铝，保证产品分散性。

在上述包膜的基础上，将包膜后的料浆经水洗、压榨脱水制备得到滤饼，在滤饼打浆过程中添加柠檬酸类化合物作为分散剂，通过柠檬酸化合物羧基上所带的负电荷与外层氧化铝结合，在包膜层的外层形成一层有机膜，通过位阻作用阻止颗粒之间的碰撞，也有一部分用作中和胶粒电荷，进入扩散层，使得扩散层增厚，Zeta电位升高，胶粒之间的静电力作用增强，不易团聚沉降，起到良好的分散作用。而且，常规钛白水浆产品采用无机表面处理后的钛白经水洗后直接进行打浆，由于没有经过闪蒸、汽粉，颜料表面的羟基造成耐光性较差，而本申请在滤饼打浆过程中，通过使用柠檬酸类化合物作为分散剂，且打浆过程加碱调节pH至8.0～9.0，在高温的情况下，含有羧基的柠檬酸类化合物可与颗粒表面的羟基键合来除去羟基，达到提高耐光性的目的。同时该柠檬酸类化合物作为分散剂通过打浆、调节pH、热处理即通过包膜的方式键合到TiO₂表面，分散及料浆储存稳定性好，能进一步解决造纸用钛白水浆耐光性差的问题。另外由于该分散剂是在水洗后滤饼中添加，可避免包膜前添加造成的水洗过程中出现触变的风险。最后经过研磨，使水洗后凝聚在一起的团聚体颗粒重新分散，得到高留着高耐光造纸专用钛白水浆。

二氧化钛基材料浆可采用硫酸法钛白或氯化法钛白制备获得，其中硫酸法二氧化钛基材料浆制备步骤为：按常规方法经盐处理、煅烧后获得的落窑品，经加分散剂湿磨、砂磨至二氧化钛颗粒达到原级粒径；氯化法二氧化钛基材料浆制备步骤为：按常规方法经氯化、精制得到高纯度的精制四氯化钛，再经氧化工段，将二氧化钛从氯气中分离出来，然后经打浆槽打浆并砂磨至二氧化钛颗粒达到原级粒径。

优选的，步骤S1硅酸钛膜层经以下步骤制备形成：首先将二氧化钛基材料浆升温至70～90℃，同时加入可溶性硅酸源、钛源，控制料浆pH为4～6，然后均化，得到硅酸钛膜层；可溶性硅酸源加入量，以SiO₂计，为二氧化钛基材质量的1～3％，钛源加入量，以TiO₂计，为二氧化钛基材质量的0.5～3％。将可溶性硅酸源和钛源并流加入，硅酸和钛同时沉积，可得到硅酸钛膜层。

优选的，可溶性硅酸源、钛源同时加入时间为30～60min，均化时间为20～40min。

优选的，钛源为废副二氯氧钛溶液，其盐酸含量为20～40g/L，Ti含量以TiO₂计为40～80g/L左右，V含量20～40ppm。

优选的，可溶性硅酸源为硅酸钠和/或硅酸钾，优选为硅酸钠，采用溶液形式加入，溶液浓度为80～200g/L。

优选的，步骤S1总的磷酸包膜量(即磷酸镁或磷酸锌膜层、以及磷酸铝膜层中磷酸包膜量)以P₂O₅计为二氧化钛基材质量的1～3.5％，总的铝包膜量(即磷酸铝包膜层、氧化铝包膜层中的铝包膜量)以Al₂O₃计，为二氧化钛基材质量的4.0～5.0％。

优选的，步骤S1磷酸镁或磷酸锌膜层经以下步骤制备形成：向硅酸钛包膜后的二氧化钛基材料浆中，同时加入可溶性磷酸源、镁源或锌源，控制料浆pH为4～6，然后均化，得到磷酸镁或磷酸锌膜层；～所述镁源或锌源加入量，以MgO或ZnO计，为二氧化钛基材质量的0.5～2％，可溶性磷酸源加入量，以维持并流pH为4～6为准。

步骤S1磷酸铝膜层经以下步骤制备形成：向硅酸钛、磷酸镁或磷酸锌包膜后的二氧化钛基材料浆中，同时加入可溶性磷酸源、铝源，控制料浆pH为4～6，然后均化，得到磷酸铝膜层；可溶性磷酸源加入量，以P₂O₅计，为所述磷酸总包膜量减去磷酸镁或磷酸锌膜层的磷酸包膜量；铝源加入量，以维持并流pH为4～6为准。可溶性磷酸源和铝源同时加入，反应产生由-O-P-O-Al-O-P-构成的分子链边相互缩合边形成网状磷酸铝膜层，有助于提高产品耐光性。

优选的，氧化铝膜层包膜pH为7.5～8.5，在弱碱性条件下包膜形成了疏松勃姆石型水合氧化铝，通过该氧化铝的网状或带状结构，可提高二氧化钛颜料的分散性能及水洗过滤性能。

勃姆石型氧化铝膜层采用现有技术常规方法进行包膜即可，本申请提供一种优选的包膜方法，具体包括以下步骤：

将硅酸钛、磷酸镁或磷酸锌、磷酸铝包膜后的二氧化钛基材料浆，加入pH调节剂，调节pH为7.5～8.5，再向上述料浆中加入碱性铝盐和酸性铝盐，加入时间优选为60～180min，控制料浆pH为7.5～8.5，然后均化，得到勃姆石型氧化铝膜层，pH调节剂可采用NaOH、KOH、氨水等，优选为NaOH溶液，浓度为100～300g/L。碱性铝盐可采用铝酸钠和/或铝酸钾，酸性铝盐可采用硫酸铝和/或氯化铝等，总的加入量以Al₂O₃计，为铝包膜总量减去磷酸铝包膜层中的铝包膜量。碱性铝盐和酸性铝盐优选以溶液形式加入，碱性铝盐浓度为150～300g/L，酸性铝盐浓度50～150g/L。

优选的，步骤S2包膜后的料浆首先调节pH为4～7，均化后，再经过水洗、压滤得到滤饼。

优选的，步骤S2柠檬酸化合物加入量，以柠檬酸计，为二氧化钛基材质量的0.1～1％。

优选的，热处理优选采用高压150～250℃处理方法，相比70～90℃热处理，可增强柠檬酸化合物中的羧基与羟基键合反应作用，产品耐光性更好。

优选的，研磨介质为氧化锆或硅酸锆锆珠，锆珠大小为0.4～0.9mm，填充率为60～85％，研磨后经过325～500目筛，得到造纸用钛白水浆。

实施例1

制备合格的氯化法钛白砂磨料浆并导入包膜罐中，加水将浓度稀释至300g/L，将料浆升温至80℃，并流加入1％的硅酸钠溶液(以SiO₂计)、0.6％废副二氯氧钛(以TiO₂计)，控制料浆的pH为4，30min加完，均化30min；60min内并流加入X1％H₃PO₄(该磷酸的加入量即X1值以维持并流pH为5为准)与1％的MgSO₄(以MgO计)，控制料浆pH为5，均化30min；60min内并流加入(2.5-X1)％H₃PO₄与Y1％NaAlO₂(该偏铝酸钠的加入量即Y1值以维持并流pH为6为准)，控制料浆的pH为6，均化30min；用Y2％的NaAlO₂(该偏铝酸钠的加入量即Y2值以调节pH至8.0为准)调节料浆的pH为8.0，均化20min；(4.0-Y1-Y2)％的Al₂O₃用铝酸钠与硫酸铝并流得到，并流pH为7.8，其中铝酸钠(以Al₂O₃计)/硫酸铝(以Al₂O₃计)质量比＝1.1，并流时间120min，均化30min；加酸调节料浆终点pH至5.0，均化2h；将上述料浆水洗至电导率50μs/cm，压榨得到滤饼；将该滤饼加0.3％柠檬酸钠(以柠檬酸计)、少许水(通过检测滤饼中固含量，以及产品固含量要求，确定加水量)及碱(添加量使料浆pH为8.5)，经绞龙进入制浆槽制浆，控制固含量为50％，然后升温至85℃，搅拌2h；通过换热器将该料浆降温至30℃，后转入砂磨机进行研磨，使PS为0.38，PSD为1.7，砂磨后过500目筛子，得到造纸专用钛白水浆。

实施例2

制备合格的氯化法砂磨料浆并导入包膜罐中，加水将浓度稀释至300g/L，将料浆升温至85℃，并流加入2％的硅酸钠溶液、1.0％废副二氯氧钛，控制料浆的pH为5，30min加完，均化30min；60min内并流加入X1％H₃PO₄与1.5％的MgSO₄，控制料浆pH为6，均化30min；60min内并流加入(3-X1)％H₃PO₄与Y1％NaAlO₂，控制料浆的pH为6，均化30min；用Y2％的NaAlO₂调节料浆的pH为8.0，均化20min；(4.5-Y1-Y2)％的Al₂O₃用铝酸钠与硫酸铝并流得到，并流pH为8.0，其中铝酸钠(以Al₂O₃计)/硫酸铝(以Al₂O₃计)质量比＝1.2，并流时间120min，均化30min；加酸调节料浆终点pH至5.2，均化3h；将上述料浆水洗至电导率45μs/cm，压榨得到滤饼；将该滤饼加0.5％柠檬酸钠、碱(添加量使料浆pH为8.7)，经绞龙进入制浆槽打浆，控制固含量为70％，并升温至90℃，搅拌3h；通过换热器将该料浆降温至40℃，后转入砂磨机进行研磨，使PS为0.39，PSD为1.8，砂磨后过500目筛子，得到造纸专用钛白水浆。

实施例3

制备合格的氯化法砂磨料浆并导入包膜罐中，加水将浓度稀释至300g/L，将料浆升温至90℃，并流加入3％的硅酸钠溶液、1.5％废副二氯氧钛，控制料浆的pH为6，30min加完，均化30min；60min内并流加入X1％H₃PO₄与2％的MgSO₄，控制料浆pH为6，均化30min；60min内并流加入(3.5-X1)％H₃PO₄与Y1％NaAlO₂，控制料浆的pH为6，均化30min；用Y2％的NaAlO₂调节料浆的pH为8.0，均化20min；(5.0-Y1-Y2)％的Al₂O₃用铝酸钠与硫酸铝并流得到，并流pH为8.1，其中铝酸钠(以Al₂O₃计)/硫酸铝(以Al₂O₃计)质量比＝1.3，并流时间120min，均化30min；加酸调节料浆终点pH至5.5，均化3h；将上述料浆水洗至电导率40μs/cm，压榨得到滤饼；将该滤饼加0.8％柠檬酸钠、碱(添加量使料浆pH为9.0)，并添加一定量成品钛白粉体(取该实施例无机包膜、水洗合格后的料浆，经闪蒸、汽粉制备获得)，经绞龙进入制浆槽打浆，控制固含量80％，然后升温至90℃，搅拌4h；通过换热器将该料浆降温至40℃，后转入砂磨机进行研磨，使PS为0.39，PSD为1.8，砂磨后过500目筛子，得到造纸专用钛白水浆。

实施例4

无机包膜处理及打浆过程与实施例3相同，之后将料浆转入高压反应釜并在180℃搅拌3h；之后步骤与实施例3相同，得到造纸专用钛白水浆。

对比例1

无机包膜处理与实施例3相同，无机包膜、水洗合格后，直接经过闪蒸汽粉(汽粉过程中不添加有机包膜剂)的工段制备成钛白粉成品。

对比例2

处理与实施例3相同，只是打浆过程添加的柠檬酸钠分散剂换为等量的聚羧酸钠盐分散剂，其余步骤见实施例3。

对比例3

将硅酸钛包膜替换为等量的磷酸钛包膜，其他步骤同实施例3制备水浆。

应用测试对比

将实施例1～4和对比例1～3制得的浆料进行抄纸、压板，并进行应用性能检测(对比例1测试前需将钛白粉加水打浆，并调节pH，之后在高速搅拌下进行分散，制备一定固含的浆料)，具体的检测方法采用本领域常规的方法，结果如表1所示：

1、色相留着对比

表1

2、浆料的储存稳定性

将实施例1～4与对比例1～3制备的钛白水浆在60℃条件下存放，测试钛白水浆的储存稳定性，结果如表2所示：

表2

样品	0d～粘度cP	7d～粘度cP	14d～粘度cP	21d～粘度cP	28d～粘度cP
						实施例1	22.7	25.5	29.9	93.6	125.8
实施例2	21.5	23.3	26.8	85.5	110.3
						实施例3	20.1	21.5	25.7	78.3	90.2
实施例4	20.0	21.3	25.4	76.2	88.5
						对比例1	34.6	88.9	110.5	170.4	200.9
对比例2	21.9	23.0	28.7	85.5	98.6
						对比例3	22.7	24.8	28.9	90.3	95.6

由以上储存稳定性数据可知，实施例1～4钛白水浆在60℃存放1个月，流动性良好，钛白水浆的储存稳定性良好。

3、耐光评价(氙灯老化结果)

表3

样品	耐光性⊿E
		实施例1	1.29
实施例2	1.12
		实施例3	0.90
实施例4	0.81
		对比例1	0.79
对比例2	1.48
		对比例3	0.99

由以上数据可知，本发明所制备的钛白水浆在留着、遮盖、及耐晒方面都与粉体相当，较其它水浆具有较好的优势。

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)

1.一种高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

S1.制备二氧化钛基材料浆，然后进行无机包膜，在二氧化钛颗粒表面形成包膜层，所述包膜层由内至外，包括硅酸钛膜层、磷酸镁或磷酸锌膜层、磷酸铝膜层和氧化铝膜层；

S2.将包膜后的料浆经水洗、脱水制备得到滤饼，然后加入柠檬酸类化合物和pH调节剂打浆，重新将滤饼制备为料浆，控制料浆pH为8.0～9.0，然后进行热处理；在打浆过程中根据滤饼中固含量和产品要求固含量值，添加水分或成品钛白粉体；所述热处理采用70～90℃处理2～4h，或150～250℃处理2～4h；

S3.研磨，得到造纸用钛白水浆。

2.如权利要求1所述的高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法，其特征在于，

步骤S1所述硅酸钛膜层经以下步骤制备形成：首先将所述二氧化钛基材料浆升温至70～90℃，同时加入可溶性硅酸源、钛源，控制料浆pH为4～6，然后均化，得到所述硅酸钛膜层；所述可溶性硅酸源加入量，以SiO₂计，为所述二氧化钛基材质量的1～3％，所述钛源加入量，以TiO₂计，为所述二氧化钛基材质量的0.5～3％。

3.如权利要求2所述的高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法，其特征在于，

当所述钛白水浆产品固含量要求目标值低于所述滤饼固含量时，在打浆过程中加入一定水分；

当所述钛白水浆产品固含量要求目标值高于所述滤饼固含量时，加入一定的成品钛白粉体；所述成品钛白粉体为采用步骤S1无机包膜，然后采用常规制粉步骤获得。

4.如权利要求2所述的高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法，其特征在于，

所述钛源为废副二氯氧钛溶液，其盐酸含量为20～40g/L，Ti含量以TiO₂计为40～80g/L左右，V以单质计含量20～40ppm。

5.如权利要求1所述的高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法，其特征在于，

步骤S1总的磷酸包膜量以P₂O₅计为所述二氧化钛基材质量的1～3.5％，总的铝包膜量以Al₂O₃计，为所述二氧化钛基材质量的4.0～5.0％。

6.如权利要求5所述的高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法，其特征在于，

步骤S1所述磷酸镁或磷酸锌膜层经以下步骤制备形成：向硅酸钛包膜后的二氧化钛基材料浆中，同时加入可溶性磷酸源、镁源或锌源，控制料浆pH为4～6，然后均化，得到所述磷酸镁或磷酸锌膜层；所述镁源或锌源加入量，以MgO或ZnO计，为所述二氧化钛基材质量的0.5～2％，所述可溶性磷酸源加入量，以维持并流pH为4～6为准；

步骤S1磷酸铝膜层经以下步骤制备形成：向硅酸钛、磷酸镁或磷酸锌包膜后的二氧化钛基材料浆中，同时加入可溶性磷酸源、铝源，控制料浆pH为4～6，然后均化，得到所述磷酸铝膜层；所述可溶性磷酸源加入量，以P₂O₅计，为所述磷酸总包膜量减去磷酸镁或磷酸锌膜层的磷酸包膜量；所述铝源加入量，以维持并流pH为4～6为准。

7.如权利要求1所述的高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法，其特征在于，

所述氧化铝膜层包膜pH为7.5～8.5。

8.如权利要求1所述的高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法，其特征在于，

步骤S2所述包膜后的料浆首先调节pH为4～7，均化后，再经过水洗、压滤得到所述滤饼。

9.如权利要求1所述的高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法，其特征在于，

步骤S2所述柠檬酸化合物加入量，以柠檬酸计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～1％。

10.如权利要求1所述的高留着率高耐光造纸用钛白水浆的制备方法，其特征在于，

步骤S3所述研磨介质为氧化锆或硅酸锆锆珠，所述锆珠大小为0.4～0.9mm，填充率为60～85％，所述研磨后过325～500目筛，得到所述造纸用钛白水浆。