一种利用组装改性集成技术制备功能型白色颜料的方法技术

一种利用组装改性集成技术制备功能型白色颜料的方法，属于无机材料领域，特别涉及用一种组装改性集成技术制作的可作为白色颜料的材料。该方法将１５％－２５％的白色粉体立德粉与７５％－８５％、粒度－４３微米的重质碳酸钙或硅灰石或高岭土或硫酸钡混合，再加入０．２％－０．８％的分散剂和去离子水搅拌混合制成内核材料，以未经后处理的金红石型或锐钛型钛白粉作为膜材料，加入到改进型剥片机中进行组装改性，制备成新材料浆体直接干燥，制备成白色颜料。利用本方法制备的新型白色颜料工艺简单，产品制造成本低，物理使用性能与金红石型（或锐钛型）钛白粉相同，且分散性好，可代替钛白粉用于塑料、造纸、涂料等领域，起到改善应用产品性能和降低应用产品成本的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机材料领域，特别涉及用一种组装改性集成技术制作的可作为白色颜料的材料。
技术介绍
钛白粉由于具有良好的遮盖力、着色力和不透明性且耐光、耐热和耐酸碱，是化工领域性能最佳的白色颜料。其广泛应用于涂料、造纸、印刷、油墨、化纤、橡胶、化妆品等行业。目前，钛白粉白色颜料的市场份额达90％以上。随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高以及建筑、化工、材料等产业的迅猛发展，白色颜料的需求量将急剧上升。目前白色颜料钛白粉在生产方面存在的问题是(1)原料钛资源在全球范围内短缺；(2)我国钛白粉制备的原料利用率低，其价格昂贵；(3)传统的“硫酸法”生产工艺复杂，环境污染严重。上述原因致使钛白粉生产成本高且其产量不能满足市场的需求。钛白粉作为一种性能优越的白色颜料，实际上是通过其颗粒的表面特性发挥作用的，而颗粒的内核并不起作用。因此，作为颜料级钛白粉，其以内核形式存在的约占总量30％～60％的TiO2，是一种资源的浪费。为了解决此问题，国内外进行了大量的研究，如复合型钛白、组合型钛白和化合型钛白等方法。例如美国有的造纸钛白就是复合在高岭土或碳酸钙颗粒表面；俄罗斯报道了白色碳酸钙化合型钛白的制法；我国1999年公布的专利《纳米TiO2/矿石粉复合钛白的制备》是将高岭土和其他矿石粉碎后加入到TiOSO4、Ti(SO4)2或TiCl4溶液中最终制得纳米级复合钛白粉，但是，复合法对反应液pH值的要求较高，需加入氢氧化钠调节pH，周期长，需要离心、洗涤、烘干、焙烧过程，此法的工艺仍很繁杂，成本也不尽人意。在陈朝华等的《钛白粉生产及应用技术》(化学工业出版社)中已有所述。专利(公开号CN1724595)提出了一种白色矿物粉体-TiO2复合白色颜料的制备方法，使用该方法制备的白色颜料可用于涂料、塑料、造纸，但是该方法制备工艺较复杂，流程长，钛白粉用量较大，成本较高。因此，开发一种制备工艺简单，性能良好、成本低廉的可作为钛白粉替代品的新型材料十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于研制一种性能与颜料级钛白粉接近，可替代钛白粉并且价格低廉的新型白色颜料。即用多种白色粉体加上一定粒度的钛白粉和一种组装改性剂在超细磨剥改性反应器中制备一种新型材料。它是以优质的白色粉体(如立德粉与、重质碳酸钙或硅灰石或高岭土或硫酸钡按一定比例组合)为内核原料，以未作后处理钛白粉(金红石型或锐钛晶型)为膜材料，通过湿法超细研磨体系加入一定量的分散剂制备合格的粒度，然后在改性反应器(改进型剥片机)中利用颗粒间机械力化学效应、粒度差异、颗粒间粒度级配使颗粒间发生化学键合，最终促使内核颗粒表面均匀包覆二氧化钛颗粒，从而实现颗粒间的组装改性。组装改性产物通过干燥工序，最终制备出新型白色颜料产品，该新型白色颜料具有和钛白粉相似的物理性质，可广泛用于利用钛白粉物理性质的应用领域。，其步骤包括(1)内核原料制备工艺单元。将重量百分比为15％-25％的白色粉体立德粉与重量百分比75％-85％、粒度-43微米的重质碳酸钙或硅灰石或高岭土或硫酸钡混合，再加入白色粉体立德粉与重质碳酸钙或硅灰石或高岭土或硫酸钡重量的0.2％-0.8％的可溶性聚丙烯酸盐作为分散剂和去离子水充分搅拌混合，混合后的浆体固体重量百分浓度55％-75％，然后在普通湿法超细磨剥机中研磨2-4小时，使研磨后产品粒度达到小于2微米含量55％-70％；(2)膜材料分散单元以未经后处理的金红石型或锐钛型钛白粉作为膜材料，膜材料占最终产品总量的15％-35％，将膜材料和占膜材料重量0.1％-0.5％的可溶性聚丙烯酸盐分散剂与去离子水混合，控制混合后浆体固体重量百分浓度50％-70％，然后在高速搅拌机中搅拌分散30-60分钟即得分散完全的膜材料浆体；(3)组装改性工艺单元。将上述(1)的浆体与(2)的浆体按固体重量百分比(65-85)∶(15-35)混合并加入占最终产品总量0.2％-0.6％聚羧酸盐类组装改性剂加入到改进型剥片机中进行组装改性，改进型剥片机是将普通型剥片机内衬材料改为刚玉、搅拌盘材料改用聚胺酯。改性时间以控制改性产品粒度小于2微米含量90％-93％为准，最终制备成合格的新材料浆体。(4)产品干燥工艺单元。将新材料浆体直接进入进的旋转闪蒸干燥机(即将普通型旋转闪蒸干燥机的旋转刀片数量增加1.5倍，转速增加1.2倍，进料采用切线渣浆泵送方式，干燥温度100℃-150℃)中进行干燥，控制产品含水率小于1％，即得所制备的新型白色颜料。本专利技术具有以下优点(1)利用本方法制备的新型白色颜料工艺简单，产品制造成本低，物理使用性能与金红石型(或锐钛型)钛白粉相同，且分散性好，可代替钛白粉用于塑料、造纸、涂料等领域，起到改善应用产品性能和降低应用产品成本的作用；(2)该产品生产过程无“三废”产生，清洁环保，在保护环境方面起到了积极作用；(3)以白色粉体——立德粉、重质碳酸钙、硅灰右、高岭土、硫酸钡为内核材料，制成新型白色颜料后使用价值大大提高，对于提升上述白色粉体本身的使用价值具有重要意义。(4)组装改性主要控制内核材料与膜材料之间的颗粒粒度匹配与颗粒本身新鲜表面的产生，而粒度控制易于工业实现，因此该产品生产过程控制简单，操作维护方便。(5)新材料浆体产品不通过压滤脱水直接进入干燥机干燥，减少了压滤过程物料穿透滤布的损失，产品回收率高。具体实施例方式实例1(1)将立德粉工业品50kg与重质碳酸钙310kg(粒度-43微米，白度95％，纯度98％)与可溶性聚丙烯酸盐分散剂(用量1kg)和去离子水(150kg)充分搅拌混合，然后在普通湿法超细磨剥机(BP80型)中研磨3小时，研磨后产品粒度达到小于2微米含量70％，浆体浓度70.5％；(2)将未经后处理的金红石型钛白粉15kg、锐钛型钛白粉75kg、可溶性聚丙烯酸盐分散剂(用量0.18kg)与去离子水38kg混合，然后在高速搅拌机中搅拌分散60分钟即得分散完全的膜材料浆体；(3)将上述(1)的浆体与(2)的浆体混合进入改性反应器(改进型剥片机，即将普通型剥片机内衬材料改为刚玉、搅拌盘材料用聚胺酯)中并加入组装改性剂聚羧酸盐类(用量1kg)进行组装改性，改性时间4小时，改性产品粒度小于2微米含量93％，最终制备成合格的新材料浆体。(4)将新材料浆体直接进入改进的旋转闪蒸干燥机(即将普通型旋转闪蒸干燥机的旋转刀片数量增加1.5倍，转速增加1.2倍，进料采用切线渣浆泵泵送方式，干燥温度125℃)中进行干燥，产品含水率0.8％，即得所制备的新型白色颜料-锐钛型产品，可替代锐钛型钛白粉用于造纸、涂料等领域。实例2(1)将立德粉工业品80kg与高岭土280kg(粒度-43微米，白度94％，纯度97％)与分散剂可溶性聚丙烯酸盐(用量0.8kg)和去离子水(190kg)充分搅拌混合，然后在普通湿法超细磨剥机(BP80型)中研磨2.5小时，研磨后产品粒度达到小于2微米含量68％，浆体浓度65％；(2)将未经后处理的金红石型钛白粉90kg、分散剂可溶性聚丙烯酸盐(用量0.10kg)与去离子水38kg混合，然后在高速搅拌机中搅拌分散60分钟即得分散完全的膜材料浆体；(3)将上述(1)的浆体与(2)的浆体混合进入改性反应器(改进型剥片机，即将普通型剥片机内衬材料改为刚玉、搅拌盘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用组装改性集成技术制备功能型白色颜料的方法，其步骤包括：（１）内核原料制备工艺单元：将重量百分比为１５％－２５％的白色粉体立德粉与重量百分比７５％－８５％、粒度－４３微米的重质碳酸钙或硅灰石或高岭土或硫酸钡混合，再加入白色粉体立德粉与重质碳酸钙或硅灰石或高岭土或硫酸钡重量的０．２％－０．８％的聚丙烯酸盐和去离子水充分搅拌混合，混合后的浆体固体重量百分浓度５５％－７５％，然后在普通湿法超细磨剥机中研磨２－４小时，使研磨后产品粒度达到小于２微米含量５５％－７０％；（２）膜材料分散单元：以未经后处理的金红石型或锐钛型钛白粉作为膜材料，膜材料占最终产品总量的１５％－３５％，将膜材料和占膜材料重量０．１％－０．５％的聚丙烯酸盐与去离子水混合，控制混合后浆体固体重量百分浓度５０％－７０％，然后在高速搅拌机中搅拌分散３０－６０分钟即得分散完全的膜材料浆体；（３）组装改性工艺单元：将上述（１）的浆体与（２）的浆体按固体重量百分比（６５－８５）∶（１５－３５）混合并加入占最终产品总量０．２％－０．６％聚羧酸盐类组装改性剂加入到改进型剥片机中进行组装改性，改性时间以控制改性产品粒度小于２微米含量９０％－９３％为准，最终制备成合格的新材料浆体；（４）产品干燥工艺单元：将新材料浆体直接进入改进的旋转闪蒸干燥机中进行干燥，控制产品含水率小于１％，即得所制备的新型白色颜料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林海，高玉娟，黄曼，胡永明，
申请(专利权)人：北京科技大学，上海信润实业有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]