一种制备TiO2/蛋白石复合粉体的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备TiO2/蛋白石复合粉体的方法，该方法以超细蛋白石粉体为核材料，对其进行表面改性后再通过湿式机械力化学法包覆TiO2，制得的TiO2/蛋白石复合粉体包覆牢固，白度接近纯钛白粉，而TiO2的用量仅为制备TiO2/蛋白石复合粉体总重量的20％～40％，且制备过程不产生环境污染，所用介质水、分散剂及改性剂等均可回收利用。

Method for preparing TiO2/ opal composite powder

The invention discloses a method for preparing TiO2/ composite opal powder, the superfine opal powder for nuclear material, the surface modified by wet mechanochemical method coated TiO2, TiO2/ opal composite powder prepared by solid, whiteness is close to pure titanium dioxide, and TiO2 the dosage is only for the preparation of TiO2/ opal composite powder of the total weight of 20% to 40%, and the preparation process does not produce environmental pollution, with medium water, dispersing agent and modifier can recycling.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于颜料制备领域，涉及一种颜料的制备方法，特别涉及一种制备TiO2蛋白石复合粉体材料的方法。
技术介绍
钛白粉，即颜料级二氧化钛，是迄今为止人们所制造的最佳无机白色颜料，在众多领域大量应用。近年来，随着我国建筑及涂料产业和各种材料的迅猛发展，各型钛白粉的需求量与日俱增，然而钛白粉生产过程中存在严重的废水、废气、废渣等环境污染问题却一直难以解决，且钛白粉等钛产品的消费导致钛资源日趋短缺。这些因素都导致钛白粉生产成本增加，价格上扬。上述问题使钛白粉消费产业成本逐渐增加，行业发展因此受到制约。由于目前还没有开发出综合性能优于钛白粉的无机颜料品种，制备与钛白性能相似且成本低廉的TiO2/白色矿物复合粉体颜料是解决钛白粉生产和消费中存在问题的有效途径之一。通过无机表面包覆改性方式，在白色非金属矿物颗粒表面包覆TiO2层而形成具有二氧化钛颜料性质的复合白色颜料一直受到国内外的关注，并形成了主要以无机沉淀反应-热处理晶化法和干式条件粒-粒包覆改性法两种制备复合颜料的技术方法。其中，无机沉淀反应-热处理晶化方法的具体特征为：将作为基体的非金属矿物颗粒置于钛盐(主要是硫酸氧钛)的水解体系里，引发钛盐水解，生成水合二氧化钛(TiO2·H2O)覆盖在矿物颗粒表面，再经热处理使复合物表面的TiO2·H2O生成结晶型TiO2包膜物。上述方法存在的问题主要有：矿物质包核基体的诱导作用导致水合二氧化钛沉淀物难以通过后续晶化生成金红石型二氧化钛；受水解过程中钛盐浓度和固含量的制约，包覆TiO2量和均匀程度受到限制，产品的颜料性能一般达不到要求；钛盐水解和铁离子等杂质的去除产生大量酸性废水，污染环境。而干式条件粒-粒包覆改性法是将TiO2和非金属矿物置于具有干式冲击作用的机械搅拌体系中，通过机械分散、冲击剪切等作用实现细颗粒TiO2在较粗的非金属矿物颗粒表面的包覆。但该方法，因核材料与TiO2的分散程度较差，核材料与钛白粉之间缺少产生牢固作用的激发外力和键合基团使复合颜料的性能差且不稳定。国内有学者以碳酸钙、绢云母、氢氧化镁、粉石英等天然矿物为核制备了TiO2/CaCO3复合白色颜料、TiO2/绢云母白色颜料和TiO2/水镁石复合白色颜料。但是由于这些白色矿物均不耐酸，在略有酸性的应用体系中，这些材料的应用都受到限制。另外，这些作为核材料的天然矿物对于颜料性能没有协同效应，使得钛白粉的用量在复合粉体总质量的40％以上时才能接近纯钛白粉的性能。因此，亟待开发一种钛白粉用量少又可接近纯钛白粉性能，包覆过程中包覆材料与核材料的分散程度好，且形成的复合粉体包覆紧固的制备钛白粉复合粉体的方法。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，结果发现：用硅酸钠对蛋白石粉体进行处理后，蛋白石粉体表面活泼OH-数目显著增加，从而使TiO2粉体能够在高速搅拌作用下形成的剪切力作用下牢固地吸附在蛋白石粉体表面，从而解决了蛋白石粉体属非晶体，而不易与TiO2等形成稳定包覆物的问题，从而完成了本专利技术。本专利技术的目的在于提供以下方面：第一方面，本专利技术提供一种制备TiO2/蛋白石复合粉体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)向蛋白石粉体中加入聚丙烯酸钠或其溶液，再加入水，制成浆液，将蛋白石粉体粉碎至d80粒径为2μm的超细蛋白石浆料；(2)将步骤(1)中的超细蛋白石浆料干燥，得到超细蛋白石粉体，再用硅酸钠溶液对其进行表面浸润处理，再在高温下干燥，制得改性超细蛋白石粉体，再加水将改性超细蛋白石粉体配制成改性超细蛋白石浆液；(3)将TiO2粉体与聚丙烯酸钠或其溶液混合，搅拌均匀，加水制成TiO2浆液；(4)将步骤(2)中制得的改性超细蛋白石浆液与步骤(3)中制得的TiO2浆液混合，并将混合浆液中固形物研磨至d98粒径为2μm，制得TiO2/蛋白石复合粉体浆液；(5)将步骤(4)中制得的TiO2/蛋白石复合粉体浆液稀释，过滤，再对滤饼进行洗涤，最后将滤饼干燥打散。第二方面，本专利技术还提供上述方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述聚丙烯酸钠或其溶液的加入量以聚丙烯酸钠重量计，基于蛋白石粉体重量，为0.1wt％～1.5wt％，优选为0.5％～1.2％，如1.0％。第三方面，本专利技术还提供上述方法，其特征在于，在步骤(1)中，制得浆液的固含量为50％～65％，优选为55％～60％，如58％，其中，所述固含量是指浆液中固形物重量与浆液总重量的比值。第四方面，本专利技术还提供上述方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述硅酸钠溶液的浓度为1.0wt％～15.0wt％，优选为3.0wt％～12.0wt％，更优选为5.0wt％～10.0wt％，如8.0wt％，模数为2.0～3.4，优选为2.4～3.0，如2.8。第五方面，本专利技术还提供上述方法，其特征在于，在步骤(2)中，在温度为80～200℃，优选为100℃～160℃，如140℃下干燥。第六方面，本专利技术还提供上述方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述硅酸钠溶液的加入量以硅酸钠计，基于步骤(1)中所述蛋白石粉体重量，为2wt％～6wt％，优选为3wt％～5wt％，如4wt％。第七方面，本专利技术还提供上述方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述改性超细蛋白石浆液的固含量为50％～65％，优选为55％～60％，如58％，其中，所述固含量是指浆液中固形物重量与浆液总重量的比值。第八方面，本专利技术还提供上述方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述聚丙烯酸钠或其溶液的加入量以聚丙烯酸钠计，基于蛋白石粉体重量，为0.3wt％～0.8wt％，优选为0.4wt％～0.6wt％，如0.5wt％。第九方面，本专利技术还提供上述方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述制得TiO2浆液的固含量为45～55％，优选为48％～52％，如50％，其中，所述固含量是指浆液中固形物重量与浆液总重量的比值。第十方面，本专利技术还提供上述方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述改性超细蛋白石浆液与TiO2浆液按照改性超细蛋白石粉体干粉重量与TiO2粉体干粉重量的比例为改性超细蛋白石粉体干粉重量:TiO2粉体干粉重量＝1:(4～1.5)，优选为1:(3～2)，如1:2.5进行混合。根据本专利技术提供的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备TiO2/蛋白石复合粉体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)向蛋白石粉体中加入聚丙烯酸钠或其溶液，再加入水，制成浆液，将蛋白石粉体粉碎至d80粒径为2μm的超细蛋白石浆料；(2)将步骤(1)中的超细蛋白石浆料干燥，得到超细蛋白石粉体，再用硅酸钠溶液对其进行表面浸润处理，再在高温下干燥，制得改性超细蛋白石粉体，再加水将改性超细蛋白石粉体配制成改性超细蛋白石浆液；(3)将TiO2粉体与聚丙烯酸钠或其溶液混合，搅拌均匀，加水制成TiO2浆液；(4)将步骤(2)中制得的改性超细蛋白石浆液与步骤(3)中制得的TiO2浆液混合，并将混合浆液中固形物研磨至d98粒径为2μm，制得TiO2/蛋白石复合粉体浆液；(5)将步骤(4)中制得的TiO2/蛋白石复合粉体浆液稀释，过滤，再对滤饼进行洗涤，最后将滤饼干燥打散。

【技术特征摘要】
2014.07.21 CN 20141034734881.一种制备TiO2/蛋白石复合粉体的方法，其特征在于，
该方法包括以下步骤：
(1)向蛋白石粉体中加入聚丙烯酸钠或其溶液，再加入水，
制成浆液，将蛋白石粉体粉碎至d80粒径为2μm的超细蛋白石浆
料；
(2)将步骤(1)中的超细蛋白石浆料干燥，得到超细蛋
白石粉体，再用硅酸钠溶液对其进行表面浸润处理，再在高温
下干燥，制得改性超细蛋白石粉体，再加水将改性超细蛋白石
粉体配制成改性超细蛋白石浆液；
(3)将TiO2粉体与聚丙烯酸钠或其溶液混合，搅拌均匀，
加水制成TiO2浆液；
(4)将步骤(2)中制得的改性超细蛋白石浆液与步骤(3)
中制得的TiO2浆液混合，并将混合浆液中固形物研磨至d98粒径
为2μm，制得TiO2/蛋白石复合粉体浆液；
(5)将步骤(4)中制得的TiO2/蛋白石复合粉体浆液稀释，
过滤，再对滤饼进行洗涤，最后将滤饼干燥打散。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)
中，所述聚丙烯酸钠或其溶液的加入量以聚丙烯酸钠重量计，
基于蛋白石粉体重量，为0.1wt％～1.5wt％，优选为0.5％～1.2％，
如1.0％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)
中，制得浆液的固含量为50％～65％，优选为55％～60％，如58％，
其中，所述固含量是指浆液中固形物重量与浆液总重量的比值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)
中，所述硅酸钠溶液的浓度为1.0wt％～15.0wt％，优...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜高翔，
申请(专利权)人：北京依依星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11