用于制备复合颗粒的方法技术

本发明专利技术涉及用于制备复合颗粒，特别是制备基于二氧化钛和碳酸盐的复合颗粒的方法，所述方法借助于在基于转子定子原理的管道混合器中组合混合、均质化和沉淀。所述方法始于颗粒状基础组分(例如二氧化钛)的含水悬浮液，所述含水悬浮液优选在配备有高速搅拌器的中间容器中产生。在管道混合器中计量添加至少一种用于沉淀例如碳酸钙所需的前体物质和/或控制pH的组分并且使碳酸钙沉淀。所述方法可以作为完全连续方法或间歇方法进行并且能够实现更短的生产时间。产生的复合颗粒具有沉淀颗粒和颗粒状基础组分的均匀分散。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制备复合颗粒，特别是制备基于二氧化钛和碳酸盐的复合颗粒的方法，所述方法借助于在基于转子定子原理的管道混合器中组合混合、均质化和沉淀。
技术介绍
在纸产品、塑料、着色剂、漆、粘合剂、橡胶等中通常使用微细的无机或有机填料，所述填料充当增量剂和/或改进基质材料的技术性能。在此经常同时使用不同的填料。填料在基质中以简单混合物的形式存在或者以复合颗粒的形式存在，所述复合颗粒各自由至少两种不同的填料颗粒组成。复合颗粒能够实现填料组分在基质中的更好的分散以及任选其它优点。例如，无机颜料和特别是二氧化钛颜料通常作为增白剂、调色剂或乳浊剂引入各种基质。二氧化钛由于其高的折射力而特别有效地散射光线，因此是着色剂和漆、塑料、纸张和纤维应用领域中的最重要的白色颜料。当二氧化钛颗粒在基质中以约比光的半波长更小的距离分散(即以约0.20至0.25μm彼此远离)时，光散射效率降低。光散射效率通常借助于基质中的二氧化钛颜料的遮盖能力或增亮能力(调色能力)测得。另一方面，二氧化钛是显著的成本因素，长期以来寻找减少二氧化钛的用量而无需忍受遮盖能力的明显损失的可能性。有可能通过二氧化钛颗粒与合适填料的组合实现节约，所述填料作为所谓的增量剂颗粒充当TiO2颗粒的间隔体。已知制备方法方法包括简单地混合组分，或者通过沉淀粘合剂或使增量剂原位沉淀至二氧化钛颗粒的表面以结合TiO2颗粒与增量剂颗粒从而制备复合颗粒。作为原位沉淀的增量剂，通常使用碳酸钙。原位沉淀通常通过氧化钙或氢氧化钙与二氧化碳的反应而进行。在此混合TiO2颗粒或其它矿物颗粒的含水悬浮液与CaO或Ca(OH)2，然后引入CO2气体，使得颗粒状碳酸钙沉淀(US5,082,887A、WO2000/078874A1、EP1255791B1、EP0983322B1、EP1323674A1、EP1644580B1)。组分的混合和增量剂的沉淀在容器中间歇进行。US3,528838公开了一种方法，其中通过两种溶解的反应物在TiO2悬浮液中的反应进行沉淀。在此，TiO2分散在碳酸钠溶液中，然后加入氯化钙溶液，使碳酸钙沉淀。所述方法也以间歇方法在容器中进行。US5,993,533A以及WO2009/146834A1公开了通过使无机氧化物(例如SiO2和Al2O3)沉淀从而涂布二氧化钛的方法，其中在在线混合器中混合TiO2悬浮液与氧化物前体物质(第一反应组分)。然后将混合悬浮液输送至容器并且计量添加第二反应组分(酸)，从而可以进行反应和沉淀。
技术实现思路
本专利技术所基于的目的是提供复合颗粒的替代性制备方法，所述复合颗粒包含至少一种颗粒状载体组分(基础组分)和至少一种原位沉淀的无机颗粒组分。通过用于制备复合颗粒的方法实现所述目的，所述复合颗粒包含至少一种颗粒状基础组分和从颗粒状基础组分的含水悬浮液中原位沉淀的无机颗粒，其中输送悬浮液通过基于转子定子原理的管道混合器，其特征在于，在管道混合器中计量添加至少一种溶解或分散的前体化合物和/或控制pH的组分从而产生原位沉淀的无机颗粒，并且无机颗粒主要在管道混合器中沉淀。本专利技术的其它有利的实施方案在从属权利要求中给出。附图说明图1a：作为不具有中间容器的完全连续方法的根据本专利技术的方法的示意性流程图图1b：作为具有中间容器的完全连续方法的根据本专利技术的方法的示意性流程图图2a：作为不具有中间容器的间歇方法的根据本专利技术的方法的示意性流程图图2b：作为具有中间容器的间歇方法的根据本专利技术的方法的示意性流程图图3：根据实施例1的复合颗粒的粒度分布图4：根据对比实施例1的复合颗粒的粒度分布具体实施方式下文公开的关于以μm计的尺寸、以重量％或体积％计的浓度，pH值等的所有数据被理解为包括落入本领域技术人员已知的各个测量精度范围内的所有值。根据本专利技术的方法的目的是制备复合颗粒，所述复合颗粒一方面具有均匀的窄的粒度分布，另一方面具有尽可能均匀的结构。“均匀结构”意指原位沉淀的无机颗粒存在于基础组分的颗粒的表面上，并且基础组分的单个颗粒通过原位沉淀的无机颗粒隔开一定距离，即其均匀地分散在复合颗粒内并且在复合颗粒内尽可能不出现基础组分的附聚物。复合颗粒的均匀结构能够实现例如用在着色剂中的颜料(例如二氧化钛)的增亮能力方面的最佳效率。根据本专利技术的方法的特征在于，从含水颗粒悬浮液，在基于转子定子原理的管道混合器(例如在线分散器)中进行至少一种另外的液体或固体组分的计量添加，混合和均质化和无机颗粒的反应和沉淀。在狭窄空间中进行组分的混合和无机颗粒的反应和自发沉淀同时输入能量，从而避免搅拌容器中通常出现的浓度梯度、pH梯度、粘度梯度和温度梯度。通过这种方式可以制备具有尽可能均匀的窄的粒度分布和均匀结构的复合颗粒。与此不同，在现有技术(例如US5,993,533A或WO2009/146834A1)的已知方法中，在在线分散器中仅在颗粒悬浮液中混入第一反应组分。只有在将悬浮液输送至另一个容器之后才进行第二反应组分(例如酸)的添加以及反应和沉淀。通过这种方式制备的复合颗粒在均匀粒度分布和均匀结构方面具有明显不足。根据本专利技术，不同于现有技术的已知方法，不使用气态反应组分。使用基于转子定子原理的管道混合器一方面造成组分在悬浮液中的最佳润湿和均质化，并且造成沉淀的无机颗粒和颗粒状基础组分在复合颗粒中的均匀分散。此外，根据本专利技术的方法造成明显更短的生产时间。根据本专利技术的方法还可以独立于粘度而进行。已知在沉淀反应的过程中，悬浮液的粘度在凝胶相中自发成核时显著变化。使用基于转子定子原理的管道混合器即使在高达100,000mPa.s的提高粘度下仍然能够实现均质化和输送。根据本专利技术的方法示意性地示于图1a、1b、2a和2b中。根据本发明的方法始于至少一种颗粒状基础组分的含水悬浮液(1)。作为颗粒状基础组分(载体颗粒)，可以例如考虑无机颜料如二氧化钛、氧化铁等，或市售已知的无机填料如碳酸盐、高岭土、滑石、云母等，或有机填料。悬浮液还可以包含多种颗粒状基础组分。悬浮液还可以包含用于待沉淀的无机颗粒所需的至少一种前体物质。优选地，悬浮液在中间容器(2)中产生，所述中间容器(2)配备有高速搅拌器(3)，例如射流混合器。高速搅拌器具有至少15m/s的圆周速度或至少30W/m3的比搅拌功率。然后通过基于转子定子原理的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备复合颗粒的方法，所述复合颗粒包含至少一种颗粒状基础组分和从颗粒状基础组分的含水悬浮液中原位沉淀的无机颗粒，其中通过基于转子定子原理的管道混合器输送悬浮液，其特征在于，在管道混合器中计量添加至少一种溶解或分散的前体化合物和/或用于控制pH的组分从而产生原位沉淀的无机颗粒，并且无机颗粒主要在管道混合器中沉淀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.17 EP 13005850.61.用于制备复合颗粒的方法，所述复合颗粒包含至少一种颗粒状基
础组分和从颗粒状基础组分的含水悬浮液中原位沉淀的无机颗粒，其中
通过基于转子定子原理的管道混合器输送悬浮液，其特征在于，在管道
混合器中计量添加至少一种溶解或分散的前体化合物和/或用于控制pH
的组分从而产生原位沉淀的无机颗粒，并且无机颗粒主要在管道混合器
中沉淀。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
颗粒状基础组分的含水悬浮液在中间容器中制备，所述中间容器配
备有高速搅拌器，所述高速搅拌器具有至少15m/s的圆周速度或至少30
W/m3的比搅拌功率。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述方法作为完全连续的方法进行。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述方法循环进行。
5.根据权利要求1至4中任一项或多项所述的方法，其特征在于，
使用二氧化钛作为颗粒状基础组分。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
额外地或者替代性地使用至少一种填料作为颗粒状基础组分。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
填料选自大理石粉，白垩，沉淀碳酸钙，白云石，碳酸钙镁石，水
菱镁石，菱镁石，硫酸钡，硫酸钙，天然磷酸盐，氢氧化镁，氢氧化铝，

\t氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·维尔肯赫纳，J·本德尔，I·格罗塞尔，
申请(专利权)人：克罗内斯国际公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE