CN1837296A - 一种高耐候性二氧化钛的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高耐候性二氧化钛的制备方法，其使用未经表面处理的硫酸法金红石型二氧化钛，采用0.1％～0.3％六偏磷酸钠、0.1％～0.2％异丙醇胺作分散剂，对二氧化钛浆料进行分散，升温到50～60℃，用稀硫酸溶液调节pH4.0～5.0，在此pH条件下分别包覆ZrO2和Al2O3，首先加入硫酸锆溶液和氢氧化钠溶液，硫酸锆的加量为以ZrO2计0.5％－1.0％；随后再加入硫酸铝溶液和NaOH溶液，硫酸铝的加量为以Al2O3计2.0％～4.5％，，水洗、干燥后加入0.1～0.3％的三羟甲基丙烷处理剂，进行汽流粉碎得到具有优良耐候性的二氧化钛。本发明的优点在于能够提高二氧化锆在二氧化钛表面的沉积率，并使二氧化钛的失光率、抗粉化性以及耐黄变性等耐候性指标得到有效改善。
Description
技术领域
本发明涉及一种高耐候性二氧化钛的制备方法，特指对二氧化钛表面进行锆铝包覆，同时使用有机物进行处理制备高耐候性二氧化钛的方法。
背景技术
二氧化钛是一种性能卓越的白色颜料，能够广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、催化剂以及高档化妆品等领域。但二氧化钛具有很强的光化学活性，极易引发应用体系中的有机介质分子发生断键和降解，从而产生粉化、失光、变色等现象，影响其使用性能。
表面处理能够遮蔽二氧化钛表面的光活化点，阻止二氧化钛直接与分散介质中的有机物接触，以改善它的耐候性。二氧化钛表面进行二氧化硅的包覆处理能够改善其耐候性，近年的研究发现表面采用ZrO2/Al2O3进行复合包覆同样能够提高产品的耐候性。通常的锆铝复合包覆方法是将二氧化钛浆料研磨分散后，加热到40～50℃，用硫酸将pH调到5，加入硫酸锆溶液，再用20％氢氧化钠缓慢调整浆液pH在8.0，接着再加入铝酸钠溶液进行Al2O3包膜。包膜后的二氧化钛颜料过滤后用去离子水洗去可溶性盐类，干燥后在汽流粉碎时加入0.3％-0.6％三羟甲基丙烷得到所需的产品。采用这种方法对二氧化钛进行ZrO2包覆，ZrO2在二氧化钛表面的沉积率较低，往往需通过增加ZrO2的理论添加量来保证在二氧化钛表面的沉积量，否则将不能实现改善二氧化钛耐候性的目的。
发明内容
本发明的目的是提出一种高耐候性二氧化钛的制备方法，采用一定比例的六偏磷酸钠及胺类表面活性剂对二氧化钛浆料进行分散，并在一定的温度和pH条件下分别包覆ZrO2和Al2O3，水洗、干燥后加入一定量的三羟甲基丙烷处理剂，进行汽流粉碎得到具有优良耐候性的二氧化钛。
实现上述目的的技术方案是：
使用未经表面处理的硫酸法金红石型二氧化钛，加入去离子水制成浓度约为700g/l左右的浆料，加入0.1％～0.3％六偏磷酸钠、0.1％～0.2％异丙醇胺作分散剂，高速分散。再将分散好的浆料加入去离子水稀释到200～300g/l，取浆料，升温到50～60℃，用稀硫酸溶液调节PH4.0～5.0，在此pH条件下缓慢加入硫酸锆溶液和氢氧化钠溶液，硫酸锆的加量为以ZrO2计0.5％～1.0％(基于TiO2计算)，在pH5.0～5.5熟化。再用氢氧化钠溶液继续缓慢调整浆料pH＝8.5～9，在pH8.5～9熟化。加热浆料至温度60～75℃，用稀硫酸将pH调整为8-8.5，保持此pH值5～10分钟，缓慢加入硫酸铝溶液和NaOH溶液，硫酸铝的加量为以Al2O3计2.0％～4.5％(基于TiO2计算)，维持pH8.0～8.5，熟化。加入NaOH溶液调节终点pH为6.5～7.5。然后进行水洗、干燥，汽流粉碎时加入0.1～0.3％有机处理剂三羟甲基丙烷，制得所需的二氧化钛产品。
本发明的优点在于能够提高二氧化锆在二氧化钛表面的沉积率，并使二氧化钛的失光率、抗粉化性以及耐黄变性等耐候性指标得到有效改善。
具体实施方式
对比例
取700g未经表面处理的硫酸法金红石型二氧化钛，加入去离子水制成浓度约为700g/l左右的浆料，加入28ml六偏磷酸钠溶液(浓度为以P2O5计50g/l，加量为以TiO2计0.1％)作分散剂，在高速分散机上以3000rpm的转速分散60min。再将分散好的浆料加入一定量的去离子水稀释到300g/l，取其中的1000ml，升温到45℃，用稀硫酸溶液(浓度为10％，w/w)调节pH＝5.0，加入15ml硫酸锆溶液(硫酸锆的浓度为以ZrO2计100g/l，加量为以TiO2计0.5％)，再有浓度为20％的氢氧化钠溶液在20分钟左右将pH值缓慢调整到8.0，加热浆料至温度60℃，用20分钟左右的时间同时加入90ml硫酸铝溶液(硫酸铝浓度为以Al2O3计100g/l，加量为以TiO2计3.0％)和NaOH溶液，维持pH＝8.0，熟化30分钟。加入NaOH溶液调节终点pH为7.5。然后进行水洗、干燥、汽流粉碎时加入0.4％有机处理剂三羟甲基丙烷，制得所需的二氧化钛产品。
实例1
取700g未经表面处理的硫酸法金红石型二氧化钛，加入去离子水制成浓度约为700g/l左右的浆料，加入14ml六偏磷酸钠溶液(浓度为以P2O5计50g/l，加量为以TiO2计0.1％)、1.48ml异丙醇胺(含量98％，密度：0.9650g/ml，加量为以TiO2计0.2％)作分散剂，在高速分散机上以3000rpm的转速分散60min。再将分散好的浆料加入一定量的去离子水稀释到300g/l，取其中的1000ml，升温到50℃，用稀硫酸溶液(浓度为10％，w/w)调节PH＝5.0，在此pH条件下同时加入15ml硫酸锆溶液(硫酸锆的浓度为以ZrO2计100g/l，加量为以TiO2计0.5％)和氢氧化钠溶液，时间为20分钟，在pH＝5.0熟化20分钟。再用氢氧化钠溶液继续缓慢调整浆料pH＝8.5，在pH＝8.5熟化20分钟。加热浆料至温度60℃，用稀硫酸将pH调整为8.0，保持此pH值5分钟，用20分钟左右的时间同时加入60ml硫酸铝溶液(硫酸铝浓度为以Al2O3计100g/l，加量为以TiO2计2.0％)和NaOH溶液，维持pH＝8.0，熟化30分钟。加入NaOH溶液调节终点pH为6.5。然后进行水洗、干燥、汽流粉碎时加入0.1％有机处理剂三羟甲基丙烷，制得所需的二氧化钛产品。
实例2
取700g未经表面处理的硫酸法金红石型二氧化钛，加入去离子水制成浓度约为700g/l左右的浆料，加入28ml六偏磷酸钠溶液(浓度为以P2O5计50g/l，加量为以TiO2计0.2％)、0.74ml异丙醇胺(含量98％，密度：0.9650g/ml，加量为以TiO2计0.1％)作分散剂，在高速分散机上以3000rpm的转速分散60min。再将分散好的浆料加入一定量的去离子水稀释到300g/l，取其中的1000ml，升温到55℃，用稀硫酸溶液(浓度为10％，w/w)调节pH＝4.5，在此pH条件下同时加入18ml硫酸锆溶液(硫酸锆的浓度为以ZrO2计100g/l，加量为以TiO2计0.6％)和氢氧化钠溶液，时间为20分钟，在pH＝4.5熟化20分钟。再用氢氧化钠溶液继续缓慢调整浆料pH＝8.5，在pH＝8.5熟化20分钟。加热浆料至温度65℃，用稀硫酸将pH调整为8.0，保持此pH值5分钟，用20分钟左右的时间同时加入105ml硫酸铝溶液(硫酸铝浓度为以Al2O3计100g/l，加量为以TiO2计3.5％)和NaOH溶液，维持pH＝8.0，熟化30分钟。加入NaOH溶液调节终点pH为7.0。然后进行水洗、干燥、汽流粉碎时加入0.2％有机处理剂三羟甲基丙烷，制得所需的二氧化钛产品。
实例3
取700g未经表面处理的硫酸法金红石型二氧化钛，加入去离子水制成浓度约为700g/l左右的浆料，加入42ml六偏磷酸钠溶液(浓度为以P2O5计50g/l，加量为以TiO2计0.3％)、1.48ml异丙醇胺(含量98％，密度：0.9650g/ml，加量为以TiO2计0.2％)作分散剂，在高速分散机上以3000rpm的转速分散60min。再将分散好的浆料加入一定量的去离子水稀释到200g/l，取其中的1000ml，升温到55℃，用稀硫酸溶液(浓度为10％，w/w)调节pH＝4.0，在此pH条件下同时加入16ml硫酸锆溶液(硫酸锆的浓度为以ZrO2计100g/l，加量为以TiO2计0.8％)和氢氧化钠溶液，时间为30分钟，在pH＝4.0熟化20分钟。再用氢氧化钠溶液继续缓慢调整浆料pH＝9.0，在pH＝9.0熟化20分钟。加热浆料至温度75℃，用稀硫酸将pH调整为8.5，保持此pH值5分钟，用20分钟左右的时间同时加入70ml硫酸铝溶液(硫酸铝浓度为以Al2O3计100g/l，加量为以TiO2计3.5％)和NaOH溶液，维持pH＝8.5，熟化30分钟。加入NaOH溶液调节终点pH为6.5。然后进行水洗、干燥、汽流粉碎时加入0.3％有机处理剂三羟甲基丙烷，制得所需的二氧化钛产品。
实例4
取700g未经表面处理的硫酸法金红石型二氧化钛，加入去离子水制成浓度约为700g/l左右的浆料，加入70ml六偏磷酸钠溶液(浓度为以P2O5计50g/l，加量为以TiO2计0.3％)、1.48异丙醇胺(含量98％，密度：0.9650g/ml，加量为以TiO2计0.2％)作分散剂，在高速分散机上以3000rpm的转速分散60min。再将分散好的浆料加入一定量的去离子水稀释到200g/l，取其中的1000ml，升温到55℃，用稀硫酸溶液(浓度为10％，w/w)调节pH＝5.0，在此pH条件下同时加入20ml硫酸锆溶液(硫酸锆的浓度为以ZrO2计100g/l，加量为以TiO2计1.0％)和氢氧化钠溶液，时间为25分钟，在pH＝5.0熟化20分钟。再用氢氧化钠溶液继续缓慢调整浆料pH＝9.0，在pH＝9.0熟化20分钟。加热浆料至温度70℃，用稀硫酸将pH调整为8.5，保持此pH值10分钟，用20分钟左右的时间同时加入90ml硫酸铝溶液(硫酸铝浓度为以Al2O3计100g/l，加量为以TiO2计4.5％)和NaOH溶液，维持pH＝8.5，熟化30分钟。加入稀硫酸溶液调节终点pH为7.5。然后进行水洗、干燥、汽流粉碎时加入0.2％有机处理剂三羟甲基丙烷，制得所需的二氧化钛产品。
实例5
取700g未经表面处理的硫酸法金红石型二氧化钛，加入去离子水制成浓度约为700g/l左右的浆料，加入28ml六偏磷酸钠溶液(浓度为以P2O5计50g/l，加量为以TiO2计0.2％)、0.74ml异丙醇胺(含量98％，密度：0.9650g/ml，加量为以TiO2计0.1％)作分散剂，在高速分散机上以3000rpm的转速分散60min。再将分散好的浆料加入一定量的去离子水稀释到300g/l，取其中的1000ml，升温到50℃，用稀硫酸溶液(浓度为10％，w/w)调节pH＝4.8，在此pH条件下同时加入24ml硫酸锆溶液(硫酸锆的浓度为以ZrO2计100g/l，加量为以TiO2计0.8％)和氢氧化钠溶液，时间为20分钟，在pH＝4.8熟化20分钟。再用氢氧化钠溶液继续缓慢调整浆料pH＝9.0，在pH＝9.0熟化20分钟。加热浆料至温度65℃，用稀硫酸将pH调整为8.5，保持此pH值5分钟，用20分钟左右的时间同时加入90ml硫酸铝溶液(硫酸铝浓度为以Al2O3计100g/l，加量为以TiO2计3.0％)和NaOH溶液，维持pH＝8.5，熟化30分钟。加入稀硫酸溶液调节终点pH为6.5。然后进行水洗、干燥、汽流粉碎时加入0.3％有机处理剂三羟甲基丙烷，制得所需的二氧化钛产品。
实例6
取700g未经表面处理的硫酸法金红石型二氧化钛，加入去离子水制成浓度约为700g/l左右的浆料，加入28ml六偏磷酸钠溶液(浓度为以P2O5计50g/l，加量为以TiO2计0.2％)、1.48异丙醇胺(含量98％，密度：0.9650g/ml，加量为以TiO2计0.2％)作分散剂，在高速分散机上以3000rpm的转速分散60min。再将分散好的浆料加入一定量的去离子水稀释到250g/l，取其中的1000ml，升温到50℃，用稀硫酸溶液(浓度为10％，w/w)调节pH＝4.5，在此pH条件下同时加入15ml硫酸锆溶液(硫酸锆的浓度为以ZrO2计100g/l，加量为以TiO2计0.6％)和氢氧化钠溶液，时间为25分钟，在pH＝4.5熟化20分钟。再用氢氧化钠溶液继续缓慢调整浆料pH＝9.0，在pH＝9.0熟化20分钟。加热浆料至温度75℃，用稀硫酸将pH调整为8.5，保持此pH值5分钟，用20分钟左右的时间同时加入87.5ml硫酸铝溶液(硫酸铝浓度为以Al2O3计100g/l，加量为以TiO2计3.5％)和NaOH溶液，维持pH＝8.5，熟化30分钟。加入NaOH溶液调节终点pH为6.5。然后进行水洗、干燥、汽流粉碎时加入0.2％有机处理剂三羟甲基丙烷，制得所需的二氧化钛产品。
用ICP测定样品中二氧化锆的含量，与理论包覆量相比，其沉积率如下表：
将样品在醇酸树脂体系制漆喷板自然干燥后，使用紫外加速老化仪加速老化250hrs后测定漆板的失光率、粉化等级及黄色指数(设定的老化参数为UV 8hrs---Spray 2mins---Cond4hrs循环进行)：
样品的平均失光率：
样品的平均粉化等级：
样品的黄变性能指标：
可见，采用本发明方法对二氧化钛表面进行包覆处理，不仅可以提高ZrO2的沉积率，而且能够使产品制成漆膜后的抗粉化性、失光率以及耐黄变性等耐候性指标得到改善和提高。
Claims (1)
1.一种高耐候性二氧化钛的制备方法，其特征在于使用未经表面处理的硫酸法金红石型二氧化钛，加入去离子水制成浓度约为700g/l左右的浆料，加入0.1％～0.3％六偏磷酸钠、0.1％～0.2％异丙醇胺作分散剂，高速分散；再将分散好的浆料加入去离子水稀释到200～300g/l，取浆料，升温到50～60℃，用稀硫酸溶液调节PH4.0～5.0，在此PH条件下缓慢加入硫酸锆溶液和氢氧化钠溶液，硫酸锆的加量为基于TiO2计算以ZrO2计0.5％～1.0％，在PH5.0～5.5熟化；再用氢氧化钠溶液继续缓慢调整浆料pH＝8.5～9，在pH8.5～9熟化；加热浆料至温度60～75℃，用稀硫酸将pH调整为8-8.5，保持此pH值5～10分钟，缓慢加入硫酸铝溶液和NaOH溶液，硫酸铝的加量为基于TiO2计算以Al2O3计2.0％～4.5％，维持pH8.0～8.5，熟化；加入NaOH溶液调节终点pH为6.5～7.5；然后进行水洗、干燥，汽流粉碎时加入0.1～0.3％有机处理剂三羟甲基丙烷，制得所需的二氧化钛产品。
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