耐久颜料二氧化钛及其生产方法技术

本发明专利技术提供了用于阳光辐射后的油漆或类似物时具有耐久性的颜料二氧化钛，及生产这种颜料二氧化钛的方法。本发明专利技术的耐久颜料二氧化钛包括金红石型二氧化钛颗粒，该颗粒具有沉积于其上的氧化铈和致密无定形二氧化硅。该颗粒优选还有沉积其上的水合氧化铝外涂层。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及改进的二氧化钛颜料及其生产方法。颜料二氧化钛，尤其是金红石型二氧化钛，被用于各种要求高度耐久性的产品中。例如，金红石型二氧化钛颜料通常用于油漆、塑料和纸层薄板中。然而，当这些产品经受紫外线的辐射时，颜料的降解和褪色作用将加速。因此，需要一种具有高耐久性的改进二氧化钛颜料，由此延长包含该颜料的产品的有效寿命。本专利技术能满足上述的需要并能通过提供具有改进耐久性，即改进耐光化学降解性的颜料二氧化钛来克服现有技术的缺陷。本专利技术耐久颜料二氧化钛由金红石型二氧化钛颗粒组成，在该颗粒上沉积了氧化铈和致密无定形二氧化硅。存在于二氧化钛颗粒上的氧化铈量按二氧化钛的重量计优选为约0.01％-约0.1％(重量)，致密无定形二氧化硅的存在量按二氧化钛重量计优选为约1％-约8％(重量)。含有沉积氧化铈和致密无定形二氧化硅的二氧化钛颗粒优选还含有在颗粒上沉积的水合氧化铝的外涂层。颗粒上水合氧化铝的存在量按二氧化钛重量计优选为约2％-约4％(重量)。本专利技术改进的高耐久性二氧化钛颜料的生产方法是制备金红石型二氧化钛颗粒的水性浆料；再往其中加入水溶性铈化合物，该铈化合物与酸或碱反应后会生成氧化铈沉积在二氧化钛颗粒上；把酸或碱加入水性浆料中引起氧化铈在二氧化钛颗粒上沉积；接着往水性浆料中加入水溶性硅酸盐和无机酸，由此在二氧化钛颗粒上沉积致密的无定形二氧化硅。如果需要，沉积次序可以改变，即可以先沉积致密的无定形二氧化硅继之是氧化铈。在已沉积有氧化铈和致密无定形二氧化硅的二氧化钛颗粒上，水合氧化铝外涂层的沉积优选是通过如下方法完成的将酸性或碱性铝化合物加到水性浆料中，在该化合物与碱或酸反应时，水合氧化铝即沉积在所述颗粒上。将碱或酸与铝化合物同时或在其后加到水性浆料中。因此，本专利技术总的目的是提供改进的高耐久性的颜料二氧化钛及其生产方法。本专利技术其它的和进一步的目的，特征和优点对于本
的熟练人员在阅读了下面最佳实施方案的描述后是易于明白的。本专利技术耐久颜料二氧化钛是由金红石型二氧化钛颗粒组成的，在该颗粒上沉积有氧化铈和致密无定形二氧化硅。该颗粒优选还包括水合氧化铝外涂层以改进颜料的分散性和光学性质。氧化铈在二氧化钛颗粒上存在量按二氧化钛重量计优选为约0.01％-约1.0％(重量)，致密无定形二氧化硅在该颗粒上的存在量按二氧化钛重量计优选为约1％-约8％(重量)，当该颗粒包含水合氧化铝外涂层时，在该颗粒上的沉积量，用氧化铝表示，按二氧化钛重量计约2％-约4％(重量)。金红石型二氧化钛颗粒优选用“氯化物”法获得，即通过气相氧化四氯化钛，优选有约1.5％(重量)的氧化铝存在以保证向金红石型晶型的转化率高。金红石型二氧化钛与锥型的二氧化钛比较具有较好的耐久性和耐光化学降解性。金红石型二氧化钛颗粒上沉积的氧化铈量按二氧化钛重量计更优选为约0.02％-约0.5％(重量)。氧化铈不一定完全地涂在每个颗粒上，只要有一些氧化铈沉积于颗粒上即可。二氧化钛颗粒进一步包括按上述一般的用量沉积其上的致密无定形二氧化硅的非多孔涂层。更优选的量按二氧化钛重量计约1％-约6％(重量)。如上所述，含有氧化铈和致密二氧化硅的颗粒具有沉积于其上的水合氧化铝外涂层，其一般的用量范围(以氧化铝表示)按二氧化钛重量计优选为约2％-约4％(重量)。二氧化钛颗粒包含水合氧化铝的量按二氧化钛重量计更优选为约2.5％-约3.5％(重量)。按照本专利技术生产上述耐久颜料二氧化钛的方法是首先制备金红石型二氧化钛颗粒的水性浆料，通过首先往水中加分散剂，如氢氧化钠和六偏磷酸钠，接着加二氧化钛颗粒，可促进颗粒在水中的分散，如需要的话，可采用砂磨机湿磨水性浆料，接着过筛以除去砂粒和砂残余物。形成水性浆料后，往该水性浆料中加入水溶性铈化合物，在该铈化合物与酸或碱反应时，氧化铈沉积在二氧化钛颗粒上。可使用的酸性铈化合物实例是铈的无机酸盐如硫酸铈或硝酸铈。所使用的酸性铈化合物与碱如碱金属氢氧化物反应，可引起氧化铈沉积。另外，可以使用碱性铈盐如硫酸铈铵或硝酸铈铵，它与酸如硫酸反应可沉积氧化铈。优选地，水溶性铈化合物是硝酸铈，与其反应的碱是氢氧化钠水溶液。所用铈化合物以一般的用量(以氧化铈表示)加到浆料中，一般的用量按浆料中的二氧化钛颗粒重量计为约0.01％-约1.0％(重量)，更优选的量按二氧化钛重量计约0.02％-约0.5％(重量)。加到浆料中的所用酸或碱的量要足以与铈化合物反应以在该颗粒上沉积氧化铈。在完成氧化铈沉积之后，将基本上无孔、无定形的、连续的致密二氧化硅外涂层复盖在二氧化钛颗粒上。致密无定形二氧化硅是由水性浆料中水溶性硅酸盐溶液形成的，同时保持水性浆料的pH大于8，优选pH约9-11。致密二氧化硅沉积的完成是通过向水性浆料中加入水溶性硅酸盐并与此同时或在其后加入无机酸。优选方案是往水性浆料中加入水溶性硅酸盐的水溶液，同时往其中加无机酸溶液以使浆料的pH保持在约9-10.5，由此使致密无定形二氧化硅沉积在颗粒上。水溶性硅酸盐水溶液优选是硅酸钠溶液，而无机酸优选是硫酸溶液。将水溶性硅酸盐加到水性浆料中，其一般的用量(以二氧化硅表示)按水性浆料中二氧化钛颗粒重量计约1％-约8％(重量)，更优选的量按二氧化钛重量计约1％-约6％(重量)。所用无机酸加到水性浆料中的量要足以保持浆料pH在上述的水平上。在氧化铈和致密无定形二氧化硅在二氧化钛颗粒上沉积的过程中，水性浆料被连续搅拌，并保持其温度在约60℃-100℃的范围内，优选在约70℃。还有，尽管上述的方法表明氧化铈是在致密二氧化硅之前沉积在二氧化钛颗粒上的，但应理解可使用相反顺序的沉积，即首先使致密无定形二氧化硅沉积在所述颗粒上随后再使氧化铈沉积在涂过的颗粒上，或氧化铈和致密二氧化硅同时沉积。在氧化铈和致密二氧化硅沉积在所述颗粒上以后，优选的是在该颗粒上形成水合氧化铝外涂层以改进其分散能力和光学特性。这个步骤是通过加酸性或碱性铝化合物实现的，该铝化合物分别与碱或酸反应可使水合氧化铝沉积在颗粒上。可使用的酸性铝化合物的例子是铝的无机酸盐，如硫酸铝或硝酸铝。碱性铝化合物的实例是碱金属铝酸盐，如铝酸钠。往浆料中加入酸性或碱性铝化合物的一般的用量(用氧化铝表示)按浆料中的二氧化钛重量计约2％-约4％(重量)，更优选的量为约2.5％-约3.5％(重量)。碱或酸可与铝化合物同时加入，又可在其之后加入，其加入量要足以使水合氧化铝在颗粒上沉淀，优选的是，铝化合物是作为水溶液加入的铝酸钠，并且铝酸钠同时与硫酸水溶液起反应。在完成氧化铈、致密无定形二氧化硅和任选地，水合氧化铝在二氧化钛颗粒上的沉积后，优选将该颗粒过滤、洗涤和干燥，如果需要的话，干燥过的产品可经破碎，用调节剂如三羟甲基乙烷处理和经流体能(fluid energy)磨碎。可用于生产本专利技术颜料的各种试剂量和试剂，正如要使用的各种溶液的浓度等等一样很容易由本
技术人员确定。以下通过实施例进一步说明本专利技术改进的二氧化钛颜料和方法。实施例1将在1.5％(重量)氧化铝存在下经气相氧化四氯化钛获得的金红石型二氧化钛与足够量的六偏磷酸钠和氢氧化钠水中制浆以得到34％(重量)固体含量的稳定分散体。该浆料用砂磨机湿磨后，稀释至18.7％固体含量并通过325目标准筛进行筛分以除去砂粒和任何砂质残余物。将浆料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括金红石型二氧化钛颗粒的耐久颜料二氧化钛，该颗粒上沉积有氧化铈和致密无定形二氧化硅，所述氧化铈存在量按二氧化钛重量计约为０. ０１％－约１. ０％（重量），所述致密无定型二氧化硅存在量按二氧化钛重量计约１％－约８％（重量）。

【技术特征摘要】
US 1993-11-24 08/156,891书限定的本发明的范围内。权利要求1.包括金红石型二氧化钛颗粒的耐久颜料二氧化钛，该颗粒上沉积有氧化铈的至少部分涂层和致密无定形二氧化硅的连续涂层，所述氧化铈存在量按二氧化钛重量计为0.02％-0.5％重量，所述致密无定形二氧化硅存在量按二氧化钛重量计为1％-6％重量。2.如权利要求1所述的耐久颜料二氧化钛，其中所述颗粒具有沉积其上的水合氧化铝外涂层，用氧化铝表示，其量按二氧化钛重量计为2.5％-3.5％重量。3.一种制备如权利要求1或2所述的耐久颜料二氧化钛的方法，包括步骤(a)向金红石型二氧化钛颗粒的浆料中加入水溶性铈化合物，当它与酸或碱反应时，就会使氧化铈沉积在所述二氧化钛颗粒上，用氧化铈表示的所述铈化合物加入量按所述浆料中二氧化钛重量计为0.02-0.5％重量；(b)向所述浆料中加入有效量的酸或碱使之与所述铈化合物反应并在所述二氧化钛颗粒上沉积氧化铈的至少部分涂层；和(c)向所述浆料中加入水溶性硅酸盐和无机酸，由此在pH至少为8的条件下在所述二氧化钛颗粒上沉积致密无定形二氧化硅的连续涂层，用二氧化硅表示的所述水溶性硅酸盐的加入量按所述浆料中二氧化钛重量计为1％-6％重量。4.如权利要求3所述的方法，其中步骤(a)中加入的所述水溶性铈化合物是硝酸铈。5.如权利要求4所述的方法，其中步骤(b)中加入的所述酸或碱是氢氧化钠水...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰R布兰德，罗杰A鲍德温，托刀斯伊恩布朗布里奇，
申请(专利权)人：科尔麦克基化学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]