白色矿物粉体-TiO*复合白色颜料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有颜料二氧化钛性质的复合白色颜料及其制备方法。本发明专利技术使用白色矿物粉体，如碳酸钙、高岭土、煅烧高岭土和重晶石等为包核基体，晶体ＴｉＯ↓［２］为包膜物，在湿法超细研磨体系中，通过粒－粒包覆改性方式，实现ＴｉＯ↓［２］在包核基体表面的反应包覆和改性修饰，由此制备了具有颜料二氧化钛性质的白色矿物粉体－ＴｉＯ↓［２］复合白色颜料。本发明专利技术材料具有ＴｉＯ↓［２］包覆均匀、与包核基体结合稳定、涂层遮盖力强、与应用体系相容性好和制造工艺简单、成本低廉等特点，用于涂料可取得与使用钛白粉相同的技术性能，且较大幅度地降低涂料成本。白色矿物粉体－ＴｉＯ↓［２］复合白色颜料还用于塑料、造纸等利用白色颜料物理性能的场合，起到改善应用产品性能和降低成本的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到复合白色颜料的生产
，具体地讲，涉及到白色矿物粉体-TiO2复合白色颜料的制备方法。
技术介绍
钛白粉(即颜料二氧化钛)是迄今为止人们公认的最佳白色颜料，它具有很好的遮盖力、着色力、耐光性和化学稳定性，广泛用于涂料、造纸、化工、陶瓷和新型建材等工业部门，成为国民经济建设中重要的化工原料。近些年来，因经济发展、社会进步和人们生活水平提高等因素带动的建筑业及相关涂料产业的迅猛发展，使白色颜料钛白粉的需求量与日俱增。而另一方面，世界优质钛资源日趋短缺，资源加工工艺复杂化，环境保护要求严格，这些都导致钛白粉生产成本增大，价格上扬。上述问题使涂料等钛白消费产业负担不断加重，行业发展因此受到制约。采用无机材料的复合制备技术制备与钛白性能相似且成本低廉的复合制品是解决钛白粉生产和消费中存在问题的有效途径。通过无机表面包覆改性方式，在非金属矿物等无机材料表面包覆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，虽然相关的技术研究取得了一定的成绩，但制备方法、产品性能和应用技术等方面还存在较多问题，主要表现为1.采用简单混合方式制备复合制品。这种方法TiO2包覆较差，故复合制品只能在一定范围内简单模拟钛白粉的部分性质，还不能满足涂料等大宗用户的要求。如日本制成的SiO2复合钛白颜料主要用于合成纤维制品，英国和法国的滑石基复合钛白仅部分用于造纸行业等。并且它们是以较低比例替代钛白的方式加以应用的，其降低应用产品成本的效果十分有限。2.以无机沉淀反应-热处理晶化工艺制备复合制品。将钛盐水解生成的水合二氧化钛沉淀包覆在作为基体的非金属矿物颗粒表面，然后通过焙烧的方式使二氧化钛晶体化，形成表面具有晶体二氧化钛改性层的复合颜料。这一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。3.干法粒-粒包覆改性方式制造钛白代用品。该方法包核基体与TiO2的分散程度较差，基体与钛白之间缺少产生牢固作用的激发外力和键合基团，复合物颜料性能有限且不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以固体包核物颗粒表面牢固包覆结晶TiO2颗粒为特征、具有颜料二氧化钛性质且成本低廉的复合白色颜料。本专利技术通过以下措施实现了复合颜料中结晶TiO2颗粒在固体包核物颗粒表面牢固而均匀的包覆(1)采用湿法超细研磨方法将作为包核物的固体颗粒和作为包膜物的结晶TiO2颗粒分别细化至两者相匹配的粒度范围，即包核物颗粒直径∶TiO2颗粒直径约为5-8∶1；(2)通过超细研磨使固体包核物颗粒产生机械力活化效应，以此促进其与TiO2之间的反应结合；(3)固体包核物颗粒和TiO2在反应体系中各自形成表面官能团，通过官能团间的化学键合实现两颗粒的相间反应；本专利技术制备的复合颜料因颗粒表面TiO2包覆层的高折射率、异质颗粒材料导致的强分散作用和高散射作用，以及形成涂层时包裹较多空气介质导致的较强遮盖作用而具有类似钛白粉的颜料性质。本专利技术制备的复合颜料由于其中只含有部分TiO2，且固体包核物为价格低廉的粉体材料，因此其成本与钛白粉相比被大大降低。本专利技术最终形成的白色矿物粉体-TiO2复合白色颜料的成分与组成为白色矿物粉体(碳酸钙或高岭土，或煅烧高岭土，或重晶石)50％-80％，结晶TiO2(锐钛型或金红石型)20％-50％。实现本专利技术的白色矿物粉体-TiO2复合白色颜料的具体制备方法是原材料选用1.白色矿物粉体(碳酸钙或高岭土，或煅烧高岭土，或重晶石)，粉体细度200-400目，矿物纯度大于98％；2.锐钛型或金红石型钛白粉工业品(结晶TiO2)，白度大于95％；3.六偏磷酸钠(工业纯以上级别)，与去离子水配制成水溶液，溶液浓度20％，在白色矿物粉体湿法细磨时作为助磨剂添加使用；4.工业水玻璃(模数3)，与去离子水配制成水溶液，溶液浓度10％，在已均化TiO2和超细白色矿物混合浆体进行研磨，即二者实现反应包覆的过程中作为结合剂添加使用；原则生产工艺过程的具体步骤是1、按白色矿物粉体(碳酸钙或高岭土，或煅烧高岭土，或重晶石)与水形成悬浮体中固含量50％～70％的要求，称取白色矿物粉体、水和占干粉量0.5％-1.2％的六偏磷酸钠，置于湿式搅拌磨的超细研磨系统内，通过具有高速搅拌作用的搅拌机搅拌制成待超细研磨浆体；2、按结晶TiO2(锐钛型或金红石型)与水形成悬浮体中固含量50％～70％的要求，称取TiO2、水和占干粉量1％-2％的六偏磷酸钠，置于具有高速搅拌作用的搅拌机内搅拌，制成浆体；3、启动湿式搅拌磨的超细研磨系统，对白色矿物粉体与水制成的浆体进行研磨作业，使磨细产物粒度达到小于2μm含量60％～85％；4.将超细白色矿物浆体与TiO2浆体混合，两者的混合比例(干粉重量)按TiO2/(白色矿物+TiO2)＝20％-50％的要求确定，然后加入占干粉量0.5％-1.5％的水玻璃一起进行高速搅拌以实现混合浆体的均化；5、启动湿式搅拌磨的超细研磨系统，对已均化的TiO2浆体和超细白色矿物混合浆体进行研磨作业，使磨细产物粒度达到小于2μm含量80％～92％，并导入具有中等搅拌强度的搅拌罐内；6、向装有已超细TiO2和超细白色矿物混合浆体的搅拌罐内加水，使其稀释至固含量20％-35％，并搅拌均匀。然后用GSDF-10(Φ10)型超细水力分级机对其进行分级，使分级溢流粒度达到小于2μm含量92％～94％。7、利用离心机或真空过滤机将分级溢流过滤形成滤饼；8、将滤饼置于温度90℃-120℃的干燥机中干燥至含水3％以下；9、将干燥后的物料送入打散机中进行处理，使之形成粒度均匀的粉末；具体实施方式实施例11.将煅烧高岭土粉体(300目)400kg、去离子水400kg置于湿式搅拌磨的超细研磨系统内，通过具有高速搅拌作用的搅拌机搅拌10min，然后加入含4kg六偏磷酸钠的溶液(溶液浓度20％，加入该溶液20kg)，再搅拌30min制成待超细研磨浆体；2.启动湿式搅拌磨的超细研磨系统，按照循环磨矿方式对煅烧高岭土粉体与水制成的浆体进行研磨使磨细产物粒度达到小于2μm含量70％；3.将结晶TiO2(金红石型钛白粉)133kg、去离子水133kg置于具有高速搅拌作用的搅拌罐内搅拌10min，然后加入含2kg六偏磷酸钠的溶液(溶液浓度20％，加入该溶液10kg)，再搅拌30min制成浆体；4.将煅烧高岭土磨细浆体300kg、TiO2浆体100kg、浓度10％的水玻璃溶液20kg混合，并高速搅拌40min以实现混合浆体的均化；5.启动湿式搅拌磨的超细研磨系统，按照循环磨矿方式对已均化的TiO2浆体和超细煅烧高岭土混合浆体进行研磨作业，使磨细产物粒度达到小于2μm含量90％，并导入具有中等搅拌强度的搅拌罐内；6.向装有已超细TiO2和超细白色矿物混合浆体350kg的搅拌罐内加水408kg，并搅拌均匀。然后用GSDF-10(Φ10)型超细水力分级机对其进行分级，使分级溢流粒度达到小于2μm含量93％。7、利用Φ800型三足离心机将分级溢流过滤形成滤饼；8、将滤饼置本文档来自技高网...

【技术保护点】
白色矿物粉体－ＴｉＯ↓［２］复合白色颜料，其特征是：以碳酸钙、高岭土、煅烧高岭土和重晶石等白色矿物粉体为包核基体，结晶ＴｉＯ↓［２］（锐钛型和金红石型）为包膜物，采用白色矿物粉体湿法超细研磨和白色矿物粉体与结晶ＴｉＯ↓［２］湿法共混研磨途径，通过固体颗粒的分割细化、表面羟基化改造和机械力化学效应导致的粒－粒包覆改性反应等方式制备而成。白色矿物粉体－ＴｉＯ↓［２］复合白色颜料的细度达到小于２μｍ含量９０％～９４％，各组分按重量的组成比为：白色矿物粉体（碳酸钙或高岭土，或 煅烧高岭土，或重晶石）５０％－８０％，结晶ＴｉＯ↓［２］（锐钛型或金红石型）２０％－５０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁浩，陈荣坤，
申请(专利权)人：北京天之岩健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]