CN116102057A - 钛白粉包覆高岭土及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了钛白粉包覆高岭土及其制备方法和应用，属于复合钛白粉的制备技术领域。钛白粉包覆高岭土按照以下步骤制备：煅烧高岭土加入到水中配置矿浆溶液，加热至80‑90℃后，加入有机溶液作为改性剂发生插层反应，得到改性煅烧高岭土溶液；将钛白粉溶液加入到改性煅烧高岭土溶液中搅拌至均匀包覆后，进行陈化处理，水洗后干燥进行煅烧处理得到钛白粉包覆高岭土。本发明制备的钛白粉包覆高岭土可以代替钛白粉。
Description
技术领域
本发明涉及复合钛白粉的制备技术领域，更具体的涉及钛白粉包覆高岭土及其制备方法和应用。
背景技术
钛白粉主要成分为白色金属二氧化钛，是迄今为止，自然界中公认为最广泛具有优异化学结构性能特点之一的天然白色金属氧化物。是目前自然界中性能最好、结构最稳定的一种白色颜料在，自然界中其有三种结晶形态：金红石型、锐钛型和板钛型。而板钛型不稳定，在650℃以上，它就会迅速分解，变成金红石型。锐钛型材料在常温下可以保持相对稳定，但在高温下，它很有可能会变成金红石，而它的稳定性和强度，往往取决于它的煅烧工艺条件。在这些晶体中，金红石型结晶形态是最稳定的且致密的，在高温下，它的硬度、密度和折射率都比较高。由于二氧化钛介电常数高，所以其光导率高、稳定性好、耐久性好；但是，由于二氧化钛既具有其他高温半导体材料所具有的导电性，同时，它自身特有的超低电导率可以随周围空气温度的持续上升变化而变得大幅度增加，在低温下，缺氧放电特性也可能会特别地敏感，而且，二氧化钛材料本身还属于低温热敏稳定性较好的低导电性物质。二氧化钛具有非常稳定的电化学特性，是一种偏酸性的两性金属氧化物。在室温下，它很难与其它的无机元素及化合物发生反应。对氧、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫类都没有直接的影响，不能直接溶解在水电解质，也完全不溶于大多数稀酸溶液及各种无机酸、碱，只在氢氟酸中溶解。但在紫外光的照射下，钛合金的表面可以迅速地进行一系列的、稳定的、具有多种光化学活性的光氧化还原反应，尤其是在强紫外线的照射条件下，锐钛型钛白粉的合成更是如此。这种化学特性使得这种钛白表面不仅可以用作光敏氧化的催化剂，而且还可以用作一些无机金属过渡化合物的制备。
目前，钛白粉及其生产发展和复合材料应用推广中还存在严重的诸如资源、环境、需求增长和资源成本价格倒挂等的制约瓶颈问题正越来越显得突出，因此，研发一种能基本取代原有钛白粉产能或能降低现有TiO2实际耗用量水平的复合材料技术无疑是解决制约这些关键问题的一项有效解决途径。
截至目前为止，在该研究领域还没有发现能够在测定其表面折射率、遮盖性、色调和光稳定性等这一系列最为主要的测量指标性能基础上，与其天然结晶TiO2完全的相同性能或者是性能达到无限接近的一类新无机物质。因此，钛白粉代用品材料在目前已经并非仅由单一物质构成，而是指完全由这种结晶TiO2化合物的和其他一种或多种合成材料的复合加工而成。最早的钛白粉代用品之出现要早于钛白粉的工业化及生产技术的应用初期，1912年，美国“钛颜料公司”发现了以硫酸法工艺方法生产可得的一种由仅含铬量25％以上的A型钛白粉及其它与含有铬约75％以下的硫酸钡粉相组成的复合型钛白粉具有保持着相对较高程度的光学遮盖力和化学稳定性，在几乎整个欧洲20世纪初期高纯性的TiO2颜料开始被人类广泛，并用于制造生产和使用之前，就已经被认为它是颜料市场中的一种主导产品。
随着工业技术的进步和社会经济的快速发展，TiO2含量大于90％的钛白粉产品获得广泛应用，但市场上对价格低廉的钛白粉代用品的关注和期盼始终如一，以颗粒表层为TiO2、颗粒核芯部分为其他无机物的复合颗粒组成的复合材料，其具有与TiO2相同或相似的性能，这样便可减少钛白粉的使用量，从而降低成本，以达到利益最大化。因此，本发明提供一种制备钛白粉包覆高岭土以替代原有钛白粉的新思路。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种钛白粉包覆高岭土及其制备方法和应用，提供了一种替代钛白粉的新思路。
本发明的第一个目的是提供一种钛白粉包覆高岭土的制备方法，按照以下步骤制备：
步骤1、煅烧高岭土加入到水中配置矿浆溶液，加热至80-90℃后，加入有机溶液作为改性剂发生插层反应，得到改性煅烧高岭土溶液；
步骤2、将钛白粉溶液加入到改性煅烧高岭土溶液中搅拌至均匀包覆后，进行陈化处理，水洗后干燥进行煅烧处理得到钛白粉包覆高岭土。
优选的，步骤1中，有机溶液为乙二醇、乙二酸、乙二胺中的一种。
优选的，步骤1中，将有机溶液稀释得到的改性剂溶液，加入到矿浆溶液中；其中，矿浆溶液与改性剂溶液体积比的100：5-20，矿浆溶液与改性剂溶液的质量百分数之比为5％-20％：5％-7％；改性时间为30-40min。
优选的，步骤2中，搅拌时间为10-15min。
优选的，步骤2中，改性煅烧高岭土与钛白粉溶液的体积比为5:1，改性煅烧高岭土与钛白粉溶液的质量百分数之比为5％-20％：3％。
优选的，步骤2中，陈化处理是在80-90℃下陈化4-5h。
优选的，步骤2中，煅烧处理是在750-850℃下煅烧3-5h。
本发明的第二个目的是提供上述制备方法制备得到的钛白粉包覆高岭土。
本发明的第三个目的是提供上述钛白粉包覆煅烧高岭土在制备涂料、造纸中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用化学沉积法，以煅烧高岭土和钛白粉为原料，以乙二酸、乙二醇或乙二胺为改性剂改性煅烧高岭土，发生化学接枝反应，以便钛白粉在其表面水解并形成结晶均匀包覆，制备得到钛白粉包覆高岭土，在满足白度、吸油值等各项性能指标的前提下，不断增加煅烧高岭土的用量，降低制品成本；
本发明制备的钛白粉包覆高岭土可以代替钛白粉，从而可以降低生产成本，用于涂料、造纸、印刷等行业。
附图说明
图1为钛白粉粒度分布图；
图2为煅烧高岭土粒度分布图；
图3为矿浆溶液为5％时，不同改性剂制备的钛白粉包覆高岭土的性能，其中，图3a为白度值，图3b为吸油值；
图4为矿浆溶液为10％时，不同改性剂制备的钛白粉包覆高岭土的性能，其中，图4a为白度值，图4b为吸油值；
图5为矿浆溶液为15％时，不同改性剂制备的钛白粉包覆高岭土的性能，其中，图5a为白度值，图5b为吸油值；
图6为矿浆溶液为20％时，不同改性剂制备的钛白粉包覆高岭土的性能，其中，图6a为白度值，图6b为吸油值；
图7为实施例14以乙二酸为改性剂制备的钛白粉包覆高岭土的XRD图；
图8为实施例18以乙二醇为改性剂制备的钛白粉包覆高岭土的XRD图；
图9为实施例24以乙二胺为改性剂制备的钛白粉包覆高岭土的XRD图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所用煅烧高岭土来自山西怀仁，钛白粉购自于河南佰利联新材料有限公司，为氯化法制备所得。钛白粉和煅烧高岭土的粒度分布如图1-2所示，由图1可知，D10＝0.099μm，D50＝0.132μm，D90＝0.175μm，则粒径小于0.175μm的颗粒占90％，即钛白粉的粒度为0.175μm。由图2可知，D10＝0.744μm，D50＝1.941μm，D90＝4.812μm，则粒径小于0.175μm的颗粒占90％，即煅烧高岭土的粒度为4.812μm。
试验方法
(1)取一定量的煅烧高岭土加水制成悬浮液并搅拌，在一定温度下，配制一定浓度的有机改性剂，然后称取一定量的改性剂加入到煅烧高岭土溶液中并控制反应过程的温度，最后加入不同百分比含量的钛盐溶液，反应结束后将产物进行干燥、煅烧，研磨至一定粒度再进行白度、吸油值等测试，找出最佳条件。
(2)在一定温度条件下，用不同改性剂处理煅烧高岭土，然后将一定量钛盐溶液加入其中并不断搅拌，探究白度和吸油值，包覆量或包覆率，找出最佳实验条件。
(3)根据上述试验方法，找出最佳反应条件以及影响因素，进行图像分析，确定最佳条件。用紫外XRD衍射仪直接对包覆的药品粉末进行物相分析，检测二氧化钛的存在或形态状况；用台式白度仪测量样品白度；用邻苯二甲酸丁二酯测吸油量。
(1)白度：用恒压粉末成型器制备较细包覆样品，然后用WSB-2白度仪测定样品白度值。白度越大，则改性包覆效果越好。
白度测定方法如下：
①开机预热
接连接上电源，按下显示器后面的电源，待仪器显示屏中出现数字，预热时间约30秒钟。
②校零
将黑筒放在仪器显示屏底部的试样座面上，等其显示值基本稳定下来后，调节仪器面板上的自动调零显示旋钮，使其显示屏值显示值为00.0。
③传递工作标板白度值
将黑筒取出，放上工作标准白板在试样座上，待数字显示完全稳定后，调整校正旋钮，让数显显示的数值与白板上的白度基本相符，然后将工作白板移开，放上参比标准白板上，待数显屏显示的数值稳定后，就可以记录下白度。在此之后，它可以被用作测量和校准样本的重要参考数值，并将工作标准白板放置在一个装有硅胶介质液体的真空干燥器中。
④校正
在每一次样品的测定之前，还要分别对标准黑色圆筒和参照标准白板进行调整和修正，这些标准白板已精确地传送了试验结果。如果有一些需要连续的控制样本，并且对比较数据的精度有很高的要求，那么在测试的时候，要尽量使用参照式的标准白板来进行比较和修正，这样就可以避免由于仪器本身的显示值的变化而造成的重复误差。
(2)吸油率：称取1g样品放在铁架台的玻璃底座上，用盛装邻苯二甲酸二丁酯的滴定管进行滴定，测定样品的吸油率。对于用于复合材料中的无机填料，则吸油值越低，越容易与树脂体系混合或者可以提高填料的填充比例。
吸油值测定
称取每1g干样品，放在一个洁净干燥的玻璃板上，用酸式滴定管均匀盛装好邻苯二甲酸二丁酯，缓慢定量向干燥样品容器中依次滴加，同时注意不断用干燥的玻璃棒搅拌，使干样品迅速与游离邻苯二甲酸二丁酯混合物充分溶解混合至均匀，待至其混合成团，无少量游离的干燥样品时，即确定为滴定终点。
吸油率计算公式：
A＝V/M(mL/g)
式中A—吸油率
V—所用邻苯二甲酸二丁酯的体积
M—样品的质量。
具体实施例如下所示。
实施例1
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为5％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入5ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例2
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为5％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入10ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例3
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为5％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min，得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例4
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为5％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min，得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例5
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为5％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入5ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例6
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为5％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入10ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min，得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例7
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为5％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例8
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为5％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例9
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为5％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入5ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例10
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为5％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入10ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例11
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为5％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例12
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为5％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
由图3可以看出，当乙二酸用量为10mL，改性包覆效果最佳，白度值为92.2，吸油值40mL/100g；乙二醇、乙二胺用量为15mL时，白度值分别为92.3、92.2,吸油值均为35mL/100g。
实施例13
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为10％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入5ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；，然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例14
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为10％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入10ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例15
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为10％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例16
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为10％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例17
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为10％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入5ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例18
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为10％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入10ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例19
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为10％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例20
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为10％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例21
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为10％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入5ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例22
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为10％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入10ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例23
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为10％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例24
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为10％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
由图4可知，当乙二酸、乙二醇用量均为10mL,改性包覆效果最佳，白度值均为92.5，吸油值均为40mL/100g；乙二胺用量为20mL时，吸油值为40mL/100g。
实施例25
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为15％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入5ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例26
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为15％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入10ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例27
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为15％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例28
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为15％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例29
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为15％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入5ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例30
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为15％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入10ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例31
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为15％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例32
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为15％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例33
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为15％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入5ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例34
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为15％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入10ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例35
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为15％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例36
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为15％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
由图5可知，三种改性药剂的用量均为15mL时，改性效果相对较好，白度值分别为92.4、92.3和91.7，吸油值分别为35mL/100g、35mL/100g、30mL/100g。
实施例37
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入5ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例38
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入10ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例39
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例40
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例41
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入5ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例42
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入10ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例43
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例44
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例45
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入5ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例46
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入10ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例47
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例48
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
由图6可知，当乙二酸、乙二醇用量为15mL时，改性效果最佳，白度值分别为92.5、92.4，吸油值分别为40mL/100g、35mL/100g；乙二胺用量为20mL时，白度值为92.4，吸油值为40mL/100g。
实施例49
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为10％的矿浆溶液，加热至90℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为6％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理40min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌15min至均匀包覆，在90℃下陈化4h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，750℃下煅烧5h。即得到钛白粉包覆高岭土。
实施例50
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为15％的矿浆溶液，加热至85℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为7％的乙二胺改性剂溶液，搅拌10min，改性处理35min得到改性煅烧高岭土溶液；然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌12min至均匀包覆，在85℃下陈化4.5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，850℃下煅烧4h。即得到钛白粉包覆高岭土。
对比例1
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成100ml、质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，然后加入20ml、质量百分数为3％的钛白粉溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
表1空白对照试验
| 检测指标 | 白度 | 吸油值(mL/1g) |
| 对比例1 | 90.9 | 0.5 |
由表1可得，用未经改性处理的煅烧高岭土作为基体，直接包覆，其白度值为90.9，吸油值为50mL/100g。
对比例2
配置20ml、质量百分数为5％的乙二酸改性剂溶液，在80℃下，加入20g煅烧高岭土和3g钛白粉，搅拌使其充分反应使其在煅烧高岭土基体表面均匀吸附，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
对比例3
配置20ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，在80℃下，加入20g煅烧高岭土和3g钛白粉，搅拌使其充分反应使其在煅烧高岭土基体表面均匀吸附，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
对比例4
配置20ml、质量百分数为5％的乙二胺改性剂溶液，在80℃下，加入20g煅烧高岭土和3g钛白粉，搅拌使其充分反应使其在煅烧高岭土基体表面均匀吸附，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到钛白粉包覆高岭土。
表2机械化学法改性包覆试验
| 白度 | 吸油值(mL/1g) | |
| 乙二酸 | 89.7 | 0.5 |
| 乙二醇 | 89.0 | 0.45 |
| 乙二胺 | 88.8 | 0.5 |
由表2可以得出，对比例2-4中，无论使用哪种改性剂，采用机械化学法(干法)包覆，所得钛白粉包覆高岭土的白度值均偏低，平均为89，吸油值均偏高。
对比例5
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入5ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min，然后加入20ml、质量百分数为3％的硫酸钛溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到硫酸钛溶液包覆高岭土。
对比例6
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入10ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min，然后加入20ml、质量百分数为3％的硫酸钛溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到硫酸钛溶液包覆高岭土。
对比例7
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入15ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min，然后加入20ml、质量百分数为3％的硫酸钛溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到硫酸钛溶液包覆高岭土。
对比例8
首先称取煅烧高岭土，用去离子水配制成质量百分数为20％的矿浆溶液，加热至80℃后，边搅拌边加入20ml、质量百分数为5％的乙二醇改性剂溶液，搅拌10min，改性处理30min，然后加入20ml、质量百分数为5％的硫酸钛溶液，不断搅拌10min至均匀包覆，在80℃下陈化5h，然后离心水洗，200℃下干燥2h，800℃下煅烧3h。即得到硫酸钛溶液包覆高岭土。
表3硫酸钛溶液包覆试验
| 改性剂(乙二醇/mL) | 5 | 10 | 15 | 20 |
| 白度 | 89.7 | 88.0 | 89.9 | 91.1 |
| 吸油值 | 0.4 | 0.45 | 0.4 | 0.4 |
由表3可知，对比例5-8中，用不同体积的乙二醇作为改性剂处理煅烧高岭土，对复合材料白度影响较小，吸油值基本保持平稳。即存在白度值低，吸油值大的问题。
图7-9分别是实施例14、实施例18、实施例24中制备的钛白粉包覆高岭土的xrd图，由图7可得，实施例14制备的复合材料的主要成分为红柱石Al2(SiO4)O、Ti4FeH8.5，图8可知，实施例18制备的复合材料的主要成分为Al2(Al2.8Si1.2)O9.6、(FeO)0.198(MnO)0.802，图9可知，实施例24制备的复合材料的主要成分为红柱石、硝石。
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 (9)
1.钛白粉包覆高岭土的制备方法，其特征在于，按照以下步骤制备：
步骤1、煅烧高岭土加入到水中配置矿浆溶液，加热至80-90℃后，加入有机溶液作为改性剂发生插层反应，得到改性煅烧高岭土溶液；
步骤2、将钛白粉溶液加入到改性煅烧高岭土溶液中搅拌至均匀包覆后，进行陈化处理，水洗后干燥进行煅烧处理得到钛白粉包覆高岭土。
2.根据权利要求1所述的钛白粉包覆高岭土的制备方法，其特征在于，步骤1中，有机溶液为乙二醇、乙二酸、乙二胺中的一种。
3.根据权利要求1所述的钛白粉包覆高岭土的制备方法，其特征在于，步骤1中，将有机溶液稀释得到的改性剂溶液，加入到矿浆溶液中；其中，矿浆溶液与改性剂溶液体积比的100：5-20，矿浆溶液与改性剂溶液的质量百分数之比为5％-20％：5％-7％；改性时间为30-40min。
4.根据权利要求1所述的钛白粉包覆高岭土的制备方法，其特征在于，步骤2中，搅拌时间为10-15min。
5.根据权利要求1所述的钛白粉包覆高岭土的制备方法，其特征在于，步骤2中，改性煅烧高岭土与钛白粉溶液的体积比为5:1，改性煅烧高岭土与钛白粉溶液的质量百分数之比为5％-20％：3％。
6.根据权利要求1所述的钛白粉包覆高岭土的制备方法，其特征在于，步骤2中，陈化处理是在80-90℃下陈化4-5h。
7.根据权利要求1所述的钛白粉包覆高岭土的制备方法，其特征在于，步骤2中，煅烧处理是在750-850℃下煅烧3-5h。
8.一种权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的钛白粉包覆高岭土。
9.一种权利要求8所述的钛白粉包覆煅烧高岭土在制备涂料、造纸中的应用。
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