本發(fā)明涉及一種對現(xiàn)有工業(yè)金紅石型鈦白粉TiO2表面處理加工的方法，特指采用在工業(yè)級金紅石型TiO2均勻分散的水-乙醇體系中，以鈦酸異丙酯為前驅(qū)體，通過控制水量以及脂肪胺(十二胺)的加入量，采用液相沉淀法對工業(yè)級TiO2表面進(jìn)行處理，從而能制備出高白度高亮度的金紅石型鈦白粉原粉的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)級二氧化鈦俗稱鈦白粉(Titanium Dioxide)以其晶型劃分主要分為兩種類型：銳鈦型與金紅石型。銳鈦型鈦白粉表面活性高，易導(dǎo)致基底材料光粉化，逐漸退出市場。金紅石型鈦白粉由于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，光惰性好，是目前世界上最好的一種白色無機(jī)顏料。被廣泛應(yīng)用于塑料、涂料、油墨、化妝品、造紙等領(lǐng)域。鈦白粉(TiO2)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在常溫下幾乎不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，對氧、氮、氨、硫化氫都是穩(wěn)定的，且不溶于水、脂肪、有機(jī)酸和弱無機(jī)酸。并且鈦白粉有較高覆蓋能力，折射率高,具有無毒、不透明性高、白度和光亮度都是最佳的，被公認(rèn)為是當(dāng)下性能最好的一種無機(jī)白色顏料，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、陶瓷、化妝品及食品添加和醫(yī)藥等工業(yè)。TiO2的顏料性能與表面形貌密切相關(guān)，表面粗糙程度直接影響其白度、亮度等顏料性質(zhì)。
金紅石型鈦白粉的光化學(xué)穩(wěn)定性、光澤折射率好于銳鈦型鈦白粉，所以決定了金紅石型鈦白粉的應(yīng)用領(lǐng)域和需求量都大于銳鈦型鈦白粉。鈦白粉的白度亮度很大程度上受到其原體的顆粒粒徑，顆粒形狀、表面形貌影響。球形顆粒與表面光滑的金紅石鈦白粉具有高的白度、亮度等顏料特性。因此制備高白度、高亮度的金紅石型鈦白粉最佳手段是制備球型TiO2、且具備高的表面光滑程度。
目前鈦白粉生產(chǎn)方法主要由硫酸法和氯化法，從國外來看，氯化法約占60％，硫酸法約占40％，而國內(nèi)氯化法目前正式生產(chǎn)的廠家也屈指可數(shù)，大部分廠家生產(chǎn)的金紅石型鈦白粉仍然采用硫酸法，與氯化法鈦白粉相比，白度、亮度均較低。
傳統(tǒng)硫酸法工藝生產(chǎn)中，鈦液水解制得的偏鈦酸需在高溫下長時間鍛燒才能轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石型晶型，必將導(dǎo)致粒子團(tuán)聚或燒結(jié)，造成產(chǎn)品晶格缺陷過多，進(jìn)而影響產(chǎn)品的白度、分散性、遮蓋力和顏料性能。特別是硫酸法金紅石鈦白粉需經(jīng)過雷蒙磨高速粉碎，導(dǎo)致二氧化鈦表面缺陷較多，光潔度降低，影響了其白度、亮度。因此，本專利采用表面缺陷修復(fù)技術(shù)，對對金紅石型TiO2進(jìn)行表面缺陷的修復(fù)，使顏料粒子外形圓滑，提高顏料性能。
TiO2顏料在其主要應(yīng)用領(lǐng)域中，白度、亮度都是要求很高的技術(shù)參數(shù)。作為光學(xué)性質(zhì)的白度和亮度，是人們感覺白色顏料的光亮強(qiáng)度和色調(diào)兩種光學(xué)效果，表示吸收和反射自然光之間的比量，是對自然光中不同波長的光波吸收和反射程度的標(biāo)志，能對自然光波中七種色光波普遍而均勻的反射呈現(xiàn)白色。根據(jù)Kubelka-Munk理論，無限厚的涂膜(不透明膜)的亮度或反射率R與顏料對光的吸收系數(shù)K和散射系數(shù)S之比(K/S)成反比，即K減少或S增大，白度和亮度就增大。表面修復(fù)技術(shù)，將提高二氧化鈦表面的反射率與散射系數(shù)，可提高其顏料性能。
按照光學(xué)原理當(dāng)產(chǎn)品粒徑在0.2－0.35微米時，是可見光波長0.4－0.7微米的一半時，才能獲得最大的散射力，表現(xiàn)出高白度。實(shí)踐表明，粒子形狀和顆粒的完整程度是影響白度的重要因素，所以TiO2應(yīng)該需要很好的粒徑分布和顆粒完整程度，本發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)中采用原級D50粒徑(平均粒徑)在0.25微米金紅石型二氧化鈦為原料，因?yàn)槠渚哂凶罴训念伭闲阅堋Ｖ袊l(fā)明專利CNI04030346A中介紹采用優(yōu)化的水解工藝和漂白工藝，改善水洗，降低鐵及其他雜質(zhì)達(dá)到改善產(chǎn)品白度的目的；CN101851435A通過在后處理包膜階段加入鈦鹽、鋁鹽進(jìn)行表面處理得到高亮度藍(lán)色相的金紅石鈦白粉?？傊?，無論采用優(yōu)化水解工藝和漂白工藝方法還是后處理包膜方法，都不能同時提高金紅石型鈦白粉白度和亮度的問題。
本發(fā)明采用鈦酸異丙酯為鈦源，乙醇為分散劑，十二胺為催化劑，通過與鈦離子的絡(luò)合作用降低鈦酸異丙酯的水解成為氫氧化鈦(Ti(OH)4)的速率，使得鈦離子與金紅石型二氧化鈦表面缺陷有效結(jié)合，形成對表面缺陷的修復(fù)，獲得光滑潔凈的表面，提高金紅石二氧化鈦的白度與亮度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種有效提高工業(yè)級金紅石型鈦白粉白度亮度的方法。
本發(fā)明所提供的方法是在乙醇-水體系中以工業(yè)級金紅石型二氧化鈦粉為基底，以鈦酸異丙酯為鈦源，脂肪胺(十二胺)為催化劑，在一定的反應(yīng)溫度下攪拌反應(yīng)4h，經(jīng)過過濾干燥后，即可得到金紅石型高白度、高亮度的鈦白粉。
所述乙醇-水體系，乙醇為無水乙醇，水為去離子水；其中乙醇97-99wt％，水量1-3wt％。
所述工業(yè)級金紅石型二氧化鈦粉購自于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，其原級D50粒徑(平均粒徑)在0.25微米。
所述工業(yè)級金紅石型二氧化鈦粉、乙醇-水體系、鈦酸異丙酯、十二胺的質(zhì)量比為：100：100：0.5-1：0.1-0.3。
所述一定反應(yīng)溫度為30-60℃。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別特征在于：本發(fā)明是在現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)金紅石型鈦白粉基礎(chǔ)上，對產(chǎn)品的形貌以及完整程度進(jìn)行表面修復(fù)處理，從而能提高產(chǎn)品白度和亮度,其特點(diǎn)在于無需要改變現(xiàn)有工業(yè)化流程，以及生產(chǎn)過程中的摻料，以免對產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)和規(guī)格造成影響，只需對已經(jīng)成熟的加工路線進(jìn)行補(bǔ)充，對產(chǎn)品進(jìn)行簡單化處理即可。本發(fā)明操作簡單方便易于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施例不限于此，同時其所示參數(shù)不代表對本發(fā)明特征范圍的限制。另外，如無特別說明，均為常規(guī)方法。
實(shí)施例1
稱取100g無水乙醇水溶液，其中無水乙醇和水的質(zhì)量分別為99g和1g，于500mL燒杯中，再在此燒杯中加入100g工業(yè)級金紅石型鈦白粉，超聲分散1h后，將此倒入配有攪拌器的250ml圓底燒瓶中并置于60℃的恒溫水浴鍋，再分別稱取0.1g十二胺和0.5g鈦酸異丙酯加入到燒瓶中并開始攪拌，計時。反應(yīng)4h后水浴鍋降至室溫，將反應(yīng)混合物過濾并用乙醇洗滌3次，產(chǎn)物在100℃干燥8h，即可得到處理后的金紅石型鈦白粉，取樣品進(jìn)行光學(xué)測試分析。其中產(chǎn)物顏料性能測試采用CM-2500d光譜儀(Minolta Co.Ltd.,XL-30,and D65illuminant)。
實(shí)施例2
稱取100g無水乙醇水溶液，其中無水乙醇和水的質(zhì)量分別為99g和1g，于500mL燒杯中，再在此燒杯中加入100g工業(yè)級金紅石型鈦白粉，超聲分散1h后，將此倒入配有攪拌器的250ml圓底燒瓶中并置于60℃的恒溫水浴鍋，再分別稱取0.2g十二胺和0.7g鈦酸異丙酯加入到燒瓶中并開始攪拌，計時。反應(yīng)4h后水浴鍋降至室溫，將反應(yīng)混合物過濾并用乙醇洗滌3次，產(chǎn)物在100℃干燥8h，即可得到處理后的金紅石型鈦白粉，取樣品進(jìn)行光學(xué)測試分析。其中產(chǎn)物顏料性能測試采用CM-2500d光譜儀(Minolta Co.Ltd.,XL-30,and D65illuminant)。
實(shí)施例3
稱取100g無水乙醇水溶液，其中無水乙醇和水的質(zhì)量分別為98g和2g，于500mL燒杯中，再在此燒杯中加入100g工業(yè)級金紅石型鈦白粉，超聲分散1h后，將此倒入配有攪拌器的250ml圓底燒瓶中并置于30℃的恒溫水浴鍋，再分別稱取0.3g十二胺和1g鈦酸異丙酯加入到燒瓶中并開始攪拌，計時。反應(yīng)4h后水浴鍋降至室溫，將反應(yīng)混合物過濾并用乙醇洗滌3次，產(chǎn)物在100℃干燥8h，即可得到處理后的金紅石型鈦白粉，取樣品進(jìn)行光學(xué)測試分析。其中產(chǎn)物顏料性能測試采用CM-2500d光譜儀(Minolta Co.Ltd.,XL-30,and D65illuminant)。
實(shí)施例4
稱取100g無水乙醇水溶液，其中無水乙醇和水的質(zhì)量分別為99g和1g，于500mL燒杯中，再在此燒杯中加入100g工業(yè)級金紅石型鈦白粉，超聲分散1h后，將此倒入配有攪拌器的250ml圓底燒瓶中并置于50℃的恒溫水浴鍋，再分別稱取0.2g十二胺和0.6g鈦酸異丙酯加入到燒瓶中并開始攪拌，計時。反應(yīng)4h后水浴鍋降至室溫，將反應(yīng)混合物過濾并用乙醇洗滌3次，產(chǎn)物在100℃干燥8h，即可得到處理后的金紅石型鈦白粉，取樣品進(jìn)行光學(xué)測試分析。其中產(chǎn)物顏料性能測試采用CM-2500d光譜儀(Minolta Co.Ltd.,XL-30,and D65illuminant)。
實(shí)施例5
稱取100g無水乙醇水溶液，其中無水乙醇和水的質(zhì)量分別為97g和3g，于500mL燒杯中，再在此燒杯中加入100g工業(yè)級金紅石型鈦白粉，超聲分散1h后，將此倒入配有攪拌器的250ml圓底燒瓶中并置于60℃的恒溫水浴鍋，再分別稱取0.2g十二胺和0.5g鈦酸異丙酯加入到燒瓶中并開始攪拌，計時。反應(yīng)4h后水浴鍋降至室溫，將反應(yīng)混合物過濾并用乙醇洗滌3次，產(chǎn)物在100℃干燥8h，即可得到處理后的金紅石型鈦白粉，取樣品進(jìn)行光學(xué)測試分析。其中產(chǎn)物顏料性能測試采用CM-2500d光譜儀(Minolta Co.Ltd.,XL-30,and D65illuminant)。
對比例
稱取100g無水乙醇水溶液，其中無水乙醇和水的質(zhì)量分別為97g和3g，于500mL燒杯中，再在此燒杯中加入100g工業(yè)級金紅石型鈦白粉，超聲分散1h后，將此倒入配有攪拌器的250ml圓底燒瓶中并置于60℃的恒溫水浴鍋，再稱取1g鈦酸異丙酯加入到燒瓶中并開始攪拌，計時。反應(yīng)4h后水浴鍋降至室溫，將反應(yīng)混合物過濾并用乙醇洗滌3次，產(chǎn)物在100℃干燥8h，即可得到處理后的金紅石型鈦白粉，取樣品進(jìn)行光學(xué)測試分析。其中產(chǎn)物顏料性能測試采用CM-2500d光譜儀(Minolta Co.Ltd.,XL-30,and D65illuminant)。
表1為采用本發(fā)明實(shí)施例的方法和對比例的方法得到處理過的金紅石型鈦白粉質(zhì)量方面的對比，結(jié)果如下：
表1可以清晰反映出，本專利發(fā)明的實(shí)驗(yàn)方法可以大幅度提高金紅石型鈦白粉的白度和亮度。其中在60℃，乙醇和水加入量為99g和1g，鈦源量為0.7g以及催化劑量為0.2g的最佳條件下，可以得到高白度和亮度的金紅石型鈦白粉。