本發(fā)明涉及的是化工領(lǐng)域中一種具有高遮蓋力、高耐候性、高白度二氧化鈦顏料的制備方法。
背景技術(shù)：
：鈦白粉是最重要精細(xì)化工原料之一，因折射率高、消色力和遮蓋力高而成為用途最廣的白色顏料，被稱為“白色顏料之王”。被廣泛應(yīng)由于涂料、塑料、造紙、橡膠、化學(xué)纖維等工業(yè)生產(chǎn)中。其中涂料行業(yè)使用鈦白粉量最大，約占總量的60%以上，鈦白粉顏料是涂料的重要組成部分，其目的是起遮蓋和賦以涂層色彩及耐久性的作用，涂料的質(zhì)量在很大程度上取決于顏料的質(zhì)量。建筑乳膠漆作為水性涂料中的一種，具有綠色、環(huán)保的特點，近年來越發(fā)受到客戶的青睞。隨著建筑涂料使用量的增加，高檔建筑涂料對顏料的遮蓋力、耐候性、白度等指標(biāo)提出了越來越高的要求。建筑乳膠漆涂料具有高顏料體積濃度，其遮蓋力是由二氧化鈦顏料與孔隙中空氣的折射率之差以及二氧化鈦顏料與乳液樹脂和二氧化鈦顏料與水的折射率之差共同決定，因此對二氧化鈦顏料進行重度包膜處理，增加二氧化鈦顏料的表面孔隙率來提高二氧化鈦顏料在乳膠漆涂料中的遮蓋力性能已成為了一門廣泛的技術(shù)。US3510335公開了一種在二氧化鈦-氧化鋁氧化物表面包覆疏松多孔二氧化硅膜層，經(jīng)300℃-1000℃煅燒工藝后，制備的一種抗變色和高遮蓋力鈦白粉的方法。US3437502公開了一種二氧化鈦顏料的生產(chǎn)方法，通過在二氧化鈦粒子表面包覆一層致密氧化硅膜、氧化鋁膜，從而獲得一種具有高遮蓋力和在水性涂料配方中良好分散性的二氧化鈦顏料。中國專利CN101885926公布了一種高遮蓋力金紅石型鈦白粉的生產(chǎn)方法，通過酸性包覆致密水合氧化硅膜、疏松水合氧化硅膜和氧化鋁膜，提高產(chǎn)品的遮蓋力，并保持其高白度和基本的耐候性能的方法。目前，國內(nèi)外鈦白粉性能（如遮蓋力、耐候性、白度）的提高一般采用包覆的方式實現(xiàn)。經(jīng)過大量的實驗研究發(fā)現(xiàn)，二氧化鈦經(jīng)水合氧化硅，氧化鋁表面包覆，確實對產(chǎn)品的遮蓋力性能有提高作用，但對產(chǎn)品白度性能會帶來不利影響，采用酸性水合氧化硅包膜產(chǎn)品的白度指標(biāo)雖有所改善，但犧牲了產(chǎn)品的耐候性能。因此，一種在提高產(chǎn)品遮蓋力基礎(chǔ)上可以同時提高產(chǎn)品的耐候性和白度的包覆方法亟待開發(fā)。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種二氧化鈦顏料的制備方法，該方法制得的二氧化鈦顏料在建筑涂料中應(yīng)用，不但具有高遮蓋力，同時具有耐候性高、白度好以及著色力高的特點，制備的二氧化鈦顏料具有中色底相，具有易于配色的優(yōu)點。一種高遮蓋力二氧化鈦顏料的制備方法，其具體步驟如下：（1）采用氯化法制備的金紅石型二氧化鈦初品，使用脫離子水打漿得到質(zhì)量濃度為20%-30%的二氧化鈦漿料，用無機堿液調(diào)節(jié)漿料pH值至8.5～10.5；加入水溶性硅酸鹽溶液作為分散劑，水溶性硅酸鹽溶液的加入量以SiO2占TiO2重量計為0.2%～0.5%，分散20min～40min，并進行研磨處理；（2）將研磨后的漿料升溫至50℃～70℃，并在整個包膜過程維持此溫度；（3）一次性加入水溶性硅酸鹽溶液，水溶性硅酸鹽溶液的加入量以SiO2占TiO2重量計為2.0%～4.0%，在60min～90min內(nèi)用質(zhì)量濃度為5%～15%的無機酸溶液將漿料pH值至6.0～7.0，熟化30～60min，形成致密水合無定型氧化硅膜；（4）在30min～60min內(nèi)，加入水溶性硅酸鹽溶液，水溶性硅酸鹽溶液的加入量以SiO2占TiO2重量計為5.0%～10.0%，同時用酸性鋁酸鹽溶液維持漿料pH值7.0，熟化30min～60min，形成疏松多孔水合硅酸鋁膜；（5）在30min～60min內(nèi)，加入水溶性堿性鋁鹽溶液，其中水溶性堿性鋁鹽溶液的加入量以Al2O3占TiO2重量計為3.0%～8.0%，加入無機酸溶液或酸性鋁鹽溶液維持漿料pH值7.0～8.0，熟化60min～120min，形成疏松水合氧化鋁膜；（6）將步驟（5）中熟化的漿料用50℃～80℃去離子水洗至濾餅電導(dǎo)率大于15000Ω·cm，再進行干燥、汽粉處理，制得高遮蓋力二氧化鈦顏料。進一步的，步驟（1）、（3）和（4）中所述水溶性硅酸鹽溶液為硅酸鈉溶液或硅酸鉀溶液，水溶性硅酸鹽溶液濃度以SiO2計為100g/L～200g/L。進一步的，步驟（1）中所述無機堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀中溶液至少一種。進一步的，步驟（4）和（5）中所述酸性鋁鹽溶液為三氯化鋁溶液、硝酸鋁溶液、硫酸鋁溶液中至少一種，酸性鋁鹽溶液濃度以Al2O3計為80g/L～100g/L。進一步的，步驟（5）所述水溶性堿性鋁鹽溶液為水溶性鋁酸鈉溶液或水溶性鋁酸鉀溶液，水溶性鋁酸鹽溶液濃度以Al2O3計為100g/L～200g/L。進一步的，步驟（3）和（5）所述無機酸溶液為鹽酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、磷酸溶液中至少一種。進一步的，研磨處理，使二氧化鈦漿料平均粒徑為250nm～450nm，粒度分布均以數(shù)量計，超過500nm的比例不超過10％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：以氯化法金紅石型二氧化鈦氧化初品作為制備目標(biāo)產(chǎn)物的原料，具有粒子接近球型比例高、平均粒徑和粒度分布較佳等特點。產(chǎn)品采用適當(dāng)?shù)陌矊咏M合，其中第一層采用致密水合氧化硅包膜，有效彌補了產(chǎn)品的光化學(xué)點，保證產(chǎn)品的優(yōu)異的耐候性能；通過設(shè)定包覆溫度，控制反應(yīng)pH值以及包覆材料濃度，來調(diào)節(jié)包覆的密度，成功引進超微細(xì)硅酸鋁膜層為第二主膜層，該主膜層為網(wǎng)狀膜層，具有較多的孔隙率，從而保證了產(chǎn)品的高干遮蓋和高白度性能；最外層包覆疏松氧化鋁，保證了二氧化鈦顏料具有優(yōu)異的分散性能及過濾性能。該方法在傳統(tǒng)包覆水合氧化硅，氧化鋁的基礎(chǔ)上，成功引進網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水合硅酸鋁包覆，不僅遮蓋力與耐候性俱佳，而且白度也非常優(yōu)異。制得的二氧化鈦顏料具有高干遮蓋力、耐候性及優(yōu)異的白度，可以廣泛用于平光、亞光的建筑涂料和油墨等有高干遮蓋力要求的領(lǐng)域。具體實施方式下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明做進一步描述，但本發(fā)明的應(yīng)用范圍應(yīng)用不僅僅局限于實施例，在不脫離本發(fā)明技術(shù)思想的前提下，做出的各種替換和變更，均應(yīng)在本發(fā)明的范圍內(nèi)。實施例11.1、稱取氯化法制備的金紅石二氧化鈦初品粉體400g，加入去離子水配制成濃度為20wt%的漿料，整個包膜工藝采pH計檢測漿料pH值，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)漿料pH至8.5，加入硅酸鈉溶液，硅酸鈉溶液的濃度以SiO2計為100g/L，硅酸鈉溶液的加入量以硅酸鈉中SiO2占TiO2重量計為0.2%，分散20min；然后進行研磨，使?jié){料平均粒徑為300nm，粒度分布均以數(shù)量計，超過500nm的比例為8％，從漿料中除去研磨介質(zhì)；1.2、將研磨后的漿料加熱升溫至50℃，并在整個包膜過程維持此溫度；1.3、一次性加入2.0%（以硅酸鈉中SiO2占TiO2重量計）水溶性硅酸鈉溶液，其濃度以SiO2計為100g/L，用質(zhì)量百分濃度為5%硫酸溶液調(diào)節(jié)漿料pH值，硫酸溶液逐漸均勻加入漿料中，60分鐘后將漿料pH調(diào)至6.0，然后進行熟化60min，形成致密水合無定型氧化硅膜；1.4、在30min內(nèi)將10.0%（以硅酸鈉中SiO2占TiO2重量計）水溶性硅酸鈉溶液均勻加入漿料中，水溶性硅酸鈉溶液的濃度以SiO2計為100g/L，同時用濃度為80g/L的氯化鋁溶液維持漿料pH值7.0，熟化30min，形成疏松多孔水合硅酸鋁膜；1.5、30min內(nèi)將3.0%（以偏鋁酸鈉中Al2O3占TiO2重量計）水溶性偏鋁酸鈉溶液均勻加入漿料中，水溶性偏鋁酸鈉溶液的濃度為100g/L，同時用氯化鋁溶液維持漿料pH值7.0，熟化60min，形成疏松水合氧化鋁膜；1.6、將步驟1.5中熟化的漿料用50℃去離子水洗至濾餅電阻率為15000Ω·cm，經(jīng)過過濾、干燥，再進行汽粉處理，制得高遮蓋力二氧化鈦顏料。實施例21.1、稱取氯化法制備的金紅石二氧化鈦初品粉體400g，加入去離子水配制成濃度為30%的漿料，整個包膜工藝采pH計檢測漿料pH值，用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)漿料pH至10.5，加入硅酸鉀溶液，硅酸鉀溶液的濃度以SiO2計為200g/L，硅酸鉀溶液的加入量以硅酸鉀中SiO2占TiO2重量計為0.5%，分散40min；然后進行研磨，使?jié){料平均粒徑為450nm，粒度分布均以數(shù)量計，超過500nm的比例為9％，從水漿中除去研磨介質(zhì)；1.2、將研磨后的漿料加熱升溫至70℃，并在整個包膜過程維持此溫度；1.3、一次性加入4.0%（以SiO2占TiO2重量計）水溶性硅酸鉀溶液，其濃度以SiO2計為200g/L，在90min內(nèi)用質(zhì)量百分濃度為15%鹽酸溶液均勻?qū){料pH調(diào)至7.0，熟化30min，形成致密水合無定型氧化硅膜；1.4、在60min內(nèi)加入5.0%（以SiO2占TiO2重量計）水溶性硅酸鉀溶液，水溶性硅酸鈉溶液的濃度以SiO2計為200g/L，同時用濃度為100g/L的硫酸鋁溶液維持漿料pH值7.0，熟化30min，形成疏松多孔水合硅酸鋁膜；1.5、60min內(nèi)加入8.0%（以Al2O3占TiO2重量計）水溶性偏鋁酸鉀溶液，水溶性偏鋁酸鉀溶液的濃度為200g/L，同時用15%鹽酸溶液維持漿料pH在8.0，熟化120min，形成疏松水合氧化鋁膜；1.7、將步驟1.5中漿料用80℃去離子水洗至濾餅電阻率為22000Ω·cm，經(jīng)過過濾、干燥，再進行汽粉處理，制得高遮蓋二氧化鈦顏料。實施例31.1、稱取氯化法制備的金紅石二氧化鈦初品粉體400g，加入去離子水配制成濃度為25%的漿料，整個包膜工藝采pH計檢測漿料pH值，用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)漿料pH至9.5，加入硅酸鈉溶液，硅酸納溶液的濃度以SiO2計為150g/L，硅酸鈉溶液的加入量以硅酸鈉中二氧化硅占二氧化鈦初品重量計為0.3%，分散30min；然后進行研磨，使?jié){料平均粒徑為250nm，粒度分布均以數(shù)量計，超過500nm的比例為8.5％，從水漿中除去研磨介質(zhì)；1.2、將研磨后的漿料加熱升溫至60℃，并在整個包膜過程維持此溫度；1.3、一次性加入3.5%（以SiO2占TiO2重量計）水溶性硅酸鈉溶液，水溶性硅酸鈉溶液的濃度以SiO2計為150g/L，在90min內(nèi)用質(zhì)量百分濃度為10%硝酸溶液均勻?qū){料pH調(diào)至6.5，熟化60min，形成致密水合無定型氧化硅膜；1.4、在45min內(nèi)加入7.5%（以SiO2占TiO2重量計）水溶性硅酸鈉溶液，水溶性硅酸鈉溶液的濃度以SiO2計為150g/L，同時用硝酸鋁溶液維持漿料pH值7.0，熟化60min，形成疏松多孔水合硅酸鋁膜；1.5、45min內(nèi)加入4.5%（以Al2O3占TiO2重量計）水溶性偏鋁酸鈉溶液，水溶性偏鋁酸鈉溶液的濃度為150g/L，同時用濃度為90g/L的硝酸鋁溶液維持漿料pH在7.0，熟化90min，形成疏松水合氧化鋁膜；1.6、將步驟1.5中漿料用60℃去離子水洗至濾餅電阻率為15000Ω·cm，經(jīng)過過濾、干燥，再進行汽粉處理，制得高遮蓋二氧化鈦顏料。對比例11.1、稱取氯化法制備的金紅石二氧化鈦初品粉體400g，加入去離子水配制成濃度為25%的漿料，整個包膜工藝采pH計檢測漿料pH值，用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)漿料pH至9.5，加入硅酸鈉溶液，硅酸納溶液的濃度以SiO2計為150g/L，硅酸鈉溶液的加入量以硅酸鈉中二氧化硅占二氧化鈦初品重量計為0.3%，分散30min；然后進行研磨，使?jié){料平均粒徑為250nm，粒度分布均以數(shù)量計，超過500nm的比例為8.5％，從水漿中除去研磨介質(zhì)；1.2、將研磨后的漿料加熱升溫至60℃，并在整個包膜過程維持此溫度；1.3、在60min內(nèi)加入11.0%（以SiO2占TiO2重量計）水溶性硅酸鈉溶液，水溶性硅酸鈉溶液的濃度以SiO2計為150g/L，同時用硝酸鋁溶液維持漿料pH值7.0，熟化30min；1.4、45min內(nèi)加入4.5%（以Al2O3占TiO2重量計）水溶性偏鋁酸鈉溶液，水溶性偏鋁酸鈉溶液的濃度為150g/L，同時用濃度為90g/L的硝酸鋁溶液維持漿料pH在7.0，熟化90min，形成疏松水合氧化鋁膜；1.5、將步驟1.5中漿料用60℃去離子水洗至濾餅電阻率為15000Ω·cm，經(jīng)過過濾、干燥，再進行汽粉處理，制得高遮蓋二氧化鈦顏料。對比例21.1、稱取氯化法制備的金紅石二氧化鈦初品粉體400g，加入去離子水配制成濃度為25%的漿料，整個包膜工藝采pH計檢測漿料pH值，用氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)漿料pH至9.5，加入硅酸鈉溶液，硅酸納溶液的濃度以SiO2計為150g/L，硅酸鈉溶液的加入量以硅酸鈉中二氧化硅占二氧化鈦初品重量計為0.3%，分散30min；然后進行研磨，使?jié){料平均粒徑為250nm，粒度分布均以數(shù)量計，超過500nm的比例為8.5％，從水漿中除去研磨介質(zhì)；1.2、將研磨后的漿料加熱升溫至60℃，并在整個包膜過程維持此溫度；1.3、一次性加入3.5%（以SiO2占TiO2重量計）水溶性硅酸鈉溶液，水溶性硅酸鈉溶液的濃度以SiO2計為150g/L，在90min內(nèi)用質(zhì)量百分濃度為10%硝酸溶液均勻?qū){料pH調(diào)至6.5，熟化60min，形成致密水合無定型氧化硅膜；1.4、在45min內(nèi)加入7.5%（以SiO2占TiO2重量計）水溶性硅酸鈉溶液，水溶性硅酸鈉溶液的濃度以SiO2計為150g/L，同時用10%硝酸溶液維持漿料pH值7.0，熟化30min；1.5、45min內(nèi)加入4.5%（以Al2O3占TiO2重量計）水溶性偏鋁酸鈉溶液，水溶性偏鋁酸鈉溶液的濃度為150g/L，同時用濃度為90g/L的硝酸鋁溶液維持漿料pH在7.0，熟化90min，形成疏松水合氧化鋁膜；1.6、將步驟1.5中漿料用60℃去離子水洗至濾餅電阻率為15000Ω·cm，經(jīng)過過濾、干燥，再進行汽粉處理，制得高遮蓋二氧化鈦顏料。將實施例1～實施例3、對比例1、對比例2制備的二氧化鈦顏料檢測結(jié)果如表1所示。其中遮蓋力、白度指標(biāo)為上述產(chǎn)品在高顏料體積濃度的乳膠漆配方中制成漆板后的檢測結(jié)果，白度檢測方式為取適量制備好的乳膠漆料，置于規(guī)定白板上，采用自動涂布機制備漆板，晾干后，采用分光光度計檢測漆板白度值，數(shù)值越大，白度越好。表1為實施例中產(chǎn)品的相關(guān)指標(biāo)和應(yīng)用指標(biāo)。表1L酸溶性比表面積遮蓋力白度實施例198.350.5855.493.792.9實施例298.330.4151.392.992.1實施例398.300.4554.193.292.5對比例198.361.9356.290.692.8對比例298.250.4242.588.591.4從上表實施例1-例3對比可以看出：上述三個樣品的相關(guān)指標(biāo)和應(yīng)用指標(biāo)亮度、酸溶性、比表面積及漆板遮蓋力、白度指標(biāo)差異很??；酸溶性（即耐候性）與致密硅包膜條件有關(guān)，即膜層越致密，耐候性越好；比表面積指標(biāo)與產(chǎn)品的包覆層致密性有關(guān)，膜層越疏松，比表面積越大，產(chǎn)品在乳膠漆制備漆板中的遮蓋力性能越好。在對比例1與實施例3比對結(jié)果可看出，取消包覆致密硅膜后，增加包覆疏松硅膜量，產(chǎn)品的比表面積增大，產(chǎn)品在漆板中的遮蓋力也相對提高，但產(chǎn)品的酸溶性（耐候性）指標(biāo)變差很多，不能很好滿足乳膠漆。對比例2與實施例3比對結(jié)果可看出，包覆水合硅酸鋁替代水合氧化硅膜，產(chǎn)品的酸溶性（耐候性）指標(biāo)相當(dāng)，但產(chǎn)品比表面積表小，產(chǎn)品在漆板中的遮蓋力、白度降低很多，與本發(fā)明產(chǎn)品有較大差距。由此可見，按照本發(fā)明的特定制備方法生產(chǎn)的二氧化鈦顏料在高顏料體積濃度乳膠漆涂料中具備了高遮蓋力、高白度、耐候性能佳的特點，而且采用該方法制備二氧化鈦顏料生產(chǎn)成本低，原料利用率高，有利于節(jié)能環(huán)保。當(dāng)前第1頁1 2 3