一种增强金红石型钛白粉原体白度和亮度的方法技术

本发明专利技术涉及一种对现有工业金红石型钛白粉TiO2表面处理加工的方法，特指采用在工业级金红石型TiO2均匀分散的水‑乙醇体系中，以钛酸异丙酯为前驱体，通过控制水量以及脂肪胺(十二胺)的加入量，采用液相沉淀法对工业级TiO2表面进行处理，从而能制备出高白度高亮度的金红石型钛白粉原粉的生产方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对现有工业金红石型钛白粉TiO2表面处理加工的方法，特指采用在工业级金红石型TiO2均匀分散的水-乙醇体系中，以钛酸异丙酯为前驱体，通过控制水量以及脂肪胺(十二胺)的加入量，采用液相沉淀法对工业级TiO2表面进行处理，从而能制备出高白度高亮度的金红石型钛白粉原粉的生产方法。
技术介绍
工业级二氧化钛俗称钛白粉(TitaniumDioxide)以其晶型划分主要分为两种类型：锐钛型与金红石型。锐钛型钛白粉表面活性高，易导致基底材料光粉化，逐渐退出市场。金红石型钛白粉由于结构稳定，光惰性好，是目前世界上最好的一种白色无机颜料。被广泛应用于塑料、涂料、油墨、化妆品、造纸等领域。钛白粉(TiO2)化学性质稳定，在常温下几乎不与其他物质发生反应，对氧、氮、氨、硫化氢都是稳定的，且不溶于水、脂肪、有机酸和弱无机酸。并且钛白粉有较高覆盖能力，折射率高,具有无毒、不透明性高、白度和光亮度都是最佳的，被公认为是当下性能最好的一种无机白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、陶瓷、化妆品及食品添加和医药等工业。TiO2的颜料性能与表面形貌密切相关，表面粗糙程度直接影响其白度、亮度等颜料性质。金红石型钛白粉的光化学稳定性、光泽折射率好于锐钛型钛白粉，所以决定了金红石型钛白粉的应用领域和需求量都大于锐钛型钛白粉。钛白粉的白度亮度很大程度上受到其原体的颗粒粒径，颗粒形状、表面形貌影响。球形颗粒与表面光滑的金红石钛白粉具有高的白度、亮度等颜料特性。因此制备高白度、高亮度的金红石型钛白粉最佳手段是制备球型TiO2、且具备高的表面光滑程度。目前钛白粉生产方法主要由硫酸法和氯化法，从国外来看，氯化法约占60％，硫酸法约占40％，而国内氯化法目前正式生产的厂家也屈指可数，大部分厂家生产的金红石型钛白粉仍然采用硫酸法，与氯化法钛白粉相比，白度、亮度均较低。传统硫酸法工艺生产中，钛液水解制得的偏钛酸需在高温下长时间锻烧才能转变为金红石型晶型，必将导致粒子团聚或烧结，造成产品晶格缺陷过多，进而影响产品的白度、分散性、遮盖力和颜料性能。特别是硫酸法金红石钛白粉需经过雷蒙磨高速粉碎，导致二氧化钛表面缺陷较多，光洁度降低，影响了其白度、亮度。因此，本专利采用表面缺陷修复技术，对对金红石型TiO2进行表面缺陷的修复，使颜料粒子外形圆滑，提高颜料性能。TiO2颜料在其主要应用领域中，白度、亮度都是要求很高的技术参数。作为光学性质的白度和亮度，是人们感觉白色颜料的光亮强度和色调两种光学效果，表示吸收和反射自然光之间的比量，是对自然光中不同波长的光波吸收和反射程度的标志，能对自然光波中七种色光波普遍而均匀的反射呈现白色。根据Kubelka-Munk理论，无限厚的涂膜(不透明膜)的亮度或反射率R与颜料对光的吸收系数K和散射系数S之比(K/S)成反比，即K减少或S增大，白度和亮度就增大。表面修复技术，将提高二氧化钛表面的反射率与散射系数，可提高其颜料性能。按照光学原理当产品粒径在0.2－0.35微米时，是可见光波长0.4－0.7微米的一半时，才能获得最大的散射力，表现出高白度。实践表明，粒子形状和颗粒的完整程度是影响白度的重要因素，所以TiO2应该需要很好的粒径分布和颗粒完整程度，本专利技术人在实验中采用原级D50粒径(平均粒径)在0.25微米金红石型二氧化钛为原料，因为其具有最佳的颜料性能。中国专利技术专利CNI04030346A中介绍采用优化的水解工艺和漂白工艺，改善水洗，降低铁及其他杂质达到改善产品白度的目的；CN101851435A通过在后处理包膜阶段加入钛盐、铝盐进行表面处理得到高亮度蓝色相的金红石钛白粉。总之，无论采用优化水解工艺和漂白工艺方法还是后处理包膜方法，都不能同时提高金红石型钛白粉白度和亮度的问题。本专利技术采用钛酸异丙酯为钛源，乙醇为分散剂，十二胺为催化剂，通过与钛离子的络合作用降低钛酸异丙酯的水解成为氢氧化钛(Ti(OH)4)的速率，使得钛离子与金红石型二氧化钛表面缺陷有效结合，形成对表面缺陷的修复，获得光滑洁净的表面，提高金红石二氧化钛的白度与亮度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有效提高工业级金红石型钛白粉白度亮度的方法。本专利技术所提供的方法是在乙醇-水体系中以工业级金红石型二氧化钛粉为基底，以钛酸异丙酯为钛源，脂肪胺(十二胺)为催化剂，在一定的反应温度下搅拌反应4h，经过过滤干燥后，即可得到金红石型高白度、高亮度的钛白粉。所述乙醇-水体系，乙醇为无水乙醇，水为去离子水；其中乙醇97-99wt％，水量1-3wt％。所述工业级金红石型二氧化钛粉购自于国药集团化学试剂有限公司，其原级D50粒径(平均粒径)在0.25微米。所述工业级金红石型二氧化钛粉、乙醇-水体系、钛酸异丙酯、十二胺的质量比为：100：100：0.5-1：0.1-0.3。所述一定反应温度为30-60℃。本专利技术和现有技术的区别特征在于：本专利技术是在现有工业化生产金红石型钛白粉基础上，对产品的形貌以及完整程度进行表面修复处理，从而能提高产品白度和亮度,其特点在于无需要改变现有工业化流程，以及生产过程中的掺料，以免对产品的技术参数和规格造成影响，只需对已经成熟的加工路线进行补充，对产品进行简单化处理即可。本专利技术操作简单方便易于工业化生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的实施例不限于此，同时其所示参数不代表对本专利技术特征范围的限制。另外，如无特别说明，均为常规方法。实施例1称取100g无水乙醇水溶液，其中无水乙醇和水的质量分别为99g和1g，于500mL烧杯中，再在此烧杯中加入100g工业级金红石型钛白粉，超声分散1h后，将此倒入配有搅拌器的250ml圆底烧瓶中并置于60℃的恒温水浴锅，再分别称取0.1g十二胺和0.5g钛酸异丙酯加入到烧瓶中并开始搅拌，计时。反应4h后水浴锅降至室温，将反应混合物过滤并用乙醇洗涤3次，产物在100℃干燥8h，即可得到处理后的金红石型钛白粉，取样品进行光学测试分析。其中产物颜料性能测试采用CM-2500d光谱仪(MinoltaCo.Ltd.,XL-30,andD65illuminant)。实施例2称取100g无水乙醇水溶液，其中无水乙醇和水的质量分别为99g和1g，于500mL烧杯中，再在此烧杯中加入100g工业级金红石型钛白粉，超声分散1h后，将此倒入配有搅拌器的250ml圆底烧瓶中并置于60℃的恒温水浴锅，再分别称取0.2g十二胺和0.7g钛酸异丙酯加入到烧瓶中并开始搅拌，计时。反应4h后水浴锅降至室温，将反应混合物过滤并用乙醇洗涤3次，产物在100℃干燥8h，即可得到处理后的金红石型钛白粉，取样品进行光学测试分析。其中产物颜料性能测试采用CM-2500d光谱仪(MinoltaCo.Ltd.,XL-30,andD65illuminant)。实施例3称取100g无水乙醇水溶液，其中无水乙醇和水的质量分别为98g和2g，于500mL烧杯中，再在此烧杯中加入100g工业级金红石型钛白粉，超声分散1h后，将此倒入配有搅拌器的250ml圆底烧瓶中并置于30℃的恒温水浴锅，再分别称取0.3g十二胺和1g钛酸异丙酯加入到烧瓶中并开始搅拌，计时。反应4h后水浴锅降至室温，将反应混合物过滤并用乙醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强金红石型钛白粉原体白度和亮度的方法，得到的金红石型钛白原粉其白度最高达到80.20，亮度最高达98.10；其特征在于：在乙醇‑水体系中以工业级金红石型二氧化钛粉为基底，以钛酸异丙酯为钛源，十二胺为催化剂，在一定的反应温度下搅拌反应4h，经过过滤干燥后，即可得到金红石型高白度、高亮度的钛白粉。

【技术特征摘要】
1.一种增强金红石型钛白粉原体白度和亮度的方法，得到的金红石型钛白原粉其白度最高达到80.20，亮度最高达98.10；其特征在于：在乙醇-水体系中以工业级金红石型二氧化钛粉为基底，以钛酸异丙酯为钛源，十二胺为催化剂，在一定的反应温度下搅拌反应4h，经过过滤干燥后，即可得到金红石型高白度、高亮度的钛白粉。2.根据权利要求1所述的一种增强金红石型钛白粉原体白度和亮度的方法，其特征在于：所述乙醇-水体系，乙醇为无水乙醇，水为去离子水；其中乙醇97-99wt％，水量1-3wt％。3.根据权利要求2所述的一种增强金红石型钛白粉原体白度和亮度的方法，其特征在于：乙醇99wt％，水量1wt％。4.根据权利要求1所述的一种增强金红石型钛白粉原体白度和亮度的方法，其特征在于：所述工业级金红...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹海旭，殷恒波，王爱丽，沈灵沁，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32