一种用以生产基本可透过可见光且基本能吸收紫外辐射的细粒二氧化钛的工艺方法。在二氧化钛产品制备时，添加了一种粒径为１至１０ｎｍ，更佳的为１至４ｎｍ，相对于ＴｉＯ↓［２］重量百分比为０．５至１０的二氧化锡。二氧化钛的粒径可通过添加二氧化锡而得以具体调整。通过３００－８００℃，更佳的为４００－６００℃温度的热处理，能将针状粒子变圆。粒子经后处理能形成无机和／或有机物质的涂层。细粒二氧化钛可以通过用盐酸分解钛酸钠或者通过能形成金红石结构的四价钛化合物的水解而制成。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及细粒二氧化钛的生产工艺及其产品，这种细粒二氧化钛基本上是可以透过可见光和能吸收紫外辐射的。众所周知，颜料，例如白色颜料在可见光范围内的散射率取决于其颗粒的大小。对二氧化钛颜料而言，相对于散射率的最佳粒径，它取决于周围介质，其值约为光波波长的一半。在小于该最佳粒径的情况下，其散射率将随粒径的减小而降低。作为对可见光散射率降低的一种结果，当将粒径大大小于半个光波长的细粒二氧化钛掺入介质中时，本来可透过光的介质仍能在一个很大程度上保持其透明度。换句话说，这种二氧化钛基本上是可以透过可见光的。对紫外辐射的吸收实际上并不因结晶二氧化钛粒径的减小而受影响。在下面的描述中，基本上可透过可见光和和基本上能吸收紫外辐射的细粒二氧化钛也称作“含微量色素的二氧化钛”。含微量色素的二氧化钛具有多种用途。当其用于塑料箔或塑料容器时，可以通过壁面而看到其内部。而且所盛物品由于壁面中所含的微量色素的二氧化钛吸收了阳光中具有破坏作用的紫外部分而得到保护。含微量色素的二氧化钛在涂料，例如木料用防护釉中可用作紫外辐射吸收材料。其它用途包括汽车涂料和化妆品，例如抗晒化妆品或其它皮肤保护剂，将含微量色素的二氧化钛添加其中以吸收有害的紫外辐射。另一个特殊应用就是在涂料中产生特殊的光学效应，例如在欧洲专利EP-Al-0270472以及相应的美国专利4，753，829中所述的所谓“downflop”。生产含微量色素的二氧化钛有各种方法。例如在德国专利DE-A1-3817909中就描述了生产针状产品的合适方法。如通过四氯化钛或有机钛酸盐或无机钛酸盐这类合适的钛化合物的水解作用或者通过如气态中可氧化的钛化合物的氧化作用，都可用于此目的。也叙述了针状含微量色素的二氧化钛的专门生产工艺，其中，以通常方法通过硫酸氧钛溶液的水解作用所获得的二氧化钛水合物，重新加水制成浆，加热，然后将其加到热的氢氧化钠溶液中。将所产生的混合物在沸点温度下保持一段时间。此时，含有钛酸钠的悬浮液经冷却、过滤并洗涤滤饼。此后，经添加盐酸后，将含有混合物的钛酸钠的pH值减小到2.8至3.1之间，随后进一步添加盐酸使混合物胶溶。这种处理可使钛酸钠进行水解。于是，混合物所含的二氧化钛呈现极细小的针状粒子，其细小的微晶具有金红石结构。混合物中的固体因中和而絮凝，然后经过滤和洗涤将其从液体中分离出来。从CA-A962142专利中得知，可将K2O和P2O5添加到这类含微量色素的二氧化钛中，并将其在500-800℃之间焙烧。然而，采用这种已知方法难以改变含微量色素的二氧化钛的粒径和粒子形状以使其适合不同应用领域的要求。关于这方面，上述引用的美国专利4，753829披露了一种乳白色的涂料组合物，是专门设计为用于金属基材的汽车用面漆。涂料组合物包括热塑性或热固性树脂、粒径最好为20nm至30nm的透明金属氧化物颜料以及金属或金属类的颜料。由于这种组合物(已经知道其高色度和优异的downflop特性是最重量的)的特殊应用，其中所使用不同种类的金属氧化物构成本申请的主题，前者主要用于汽车用金属光漆，而后者还可用作塑料箔和塑料容器，各类漆木材用防护釉、化妆品、皮肤保护剂诸如此类等等。用进一步的结构性术语来表示，就是说，上述美国专利4，753829中的涂料组合物只限于粒径约为10-45nm，较佳的甚至约为20-30nm更狭窄范围内的金属氧化物颜料。尽管已经了解到在透光度和紫外吸收率参数均可接受的已知金属氧化物颜料中，含色素的二氧化钛是最佳的颜料，但其最佳性能主要还在于它的乳白色、色度及其downflop特性。已发表的颜料制备方法不能同时控制二氧化钛颜料的粒径和形状。而且，尽管有如采用月桂酸铝或硬脂酸铝来改善颜料的可能性，特有的含色素的二氧化钛却不含有且不打算含有其它金属氧化物。相比之下，本专利技术的组合物是一种含微量色素的透明的二氧化钛，其粒径为10至100nm范围，并含有细粒二氧化锡，而且，这种产品的制备方法是既控制二氧化钛的粒径也控制其形状，以确保其能透过可见光，同时在广泛的应用中又能使紫外辐射根本上得到吸收。本专利技术揭示了用于细粒二氧化钛生产的一种新工艺，它不存在现有生产方法的缺陷，所生产的细粒二氧化钛可透过大部分可见光，而且又能吸收大部分紫外辐射。这种新工艺的特点是在生产细粒二氧化钛时，加入数量为相对于所生产的二氧化钛量0.5-10重量百分的二氧化锡，二氧化锡的粒径为1-10nm，较佳的为1-4nm。除了按本专利技术配合使用细粒二氧化锡以外，这一新工艺还可包含各种已知的方法步骤，用于含微量色素的二氧化钛的生产。实施这里所述的新工艺的特定方法包括a)将利用硫酸氧钛溶液在水中水解成含20至26重量百分比TiO2浓度所得到的具有锐钛矿结构的二氧化钛水合物制成泥浆;b)将由此产生的二氧化钛水合物悬浮液加热到70℃;c)在不停搅拌下，将此热的二氧化钛水合物悬浮液加到90-100℃的氢氧化钠水溶液中，其中氢氧化钠的含量应为，当二氧化钛水合物悬浮液加入后，在混合物中的重量比NaOH∶TiO2应为1.25-1.65;d)将该混合物加热到沸腾，并使该混合物在沸点下保持120-140分钟;e)然后将该混合物冷却到50-60℃并进行过滤;f)洗涤由此产生的滤饼，直至洗涤滤液中的SO4″含量低于0.05gl-1;g)用水再次先将洗涤后的滤饼制成含10-25重量百分比TiO2的浆，并用含20-25重量百分比HCl的盐酸将所得混合物的pH值调节到2.8至3.1之间;h)将该混合物加热到55-60℃并保持30-45分钟，同时将pH值维持在2.8至3.1范围内;i)将一种含有其粒径为1-10nm，较佳的为1-4nm的二氧化锡的溶胶胶体加入到混合物中;j)将足够量的20-25重量百分浓度的HCl加入已添加二氧化锡溶胶，其温度在55-65℃的混合物中以产生胶溶作用，并调节所加盐酸与TiO2的重量比，按HCl计算为0.15∶1至0.25∶1;k)在30至40分钟时间内将由此产生的悬浮液加热到沸腾，并使其在沸点温度下保持60至90分钟;以及l)将悬浮液中和至pH为4-11，较佳的为pH6-8。实现本专利技术的另一设想方法包括通过四价钛化合物在能产生金红石结构条件下的水解作用，在粒径为1-10nm，较佳的为1-4nm的二氧化锡存在的情况下生产细粒二氧化钛。还有一个并且特别合适的设想用以实施本专利技术工艺的方法，是采用四氯化钛作为四价钛化合物，或者利用四氯化钛和水的反应所形成的化合物。水解作用可以通过例如加热而产生，如需要可用水稀释溶液后进行，和/或通过添加碱性反应物质，例如氢氧化钠来产生。实质上，所添加的二氧化锡，其粒径主要为1-10nm，更佳的为1-4nm。由于二氧化锡的粒径通常系按统计分布的方法来获得的，显然二氧化锡也会存在粒径要求范围外的粒子。一般说来，在所要求的1至10nm粒径范围内，粒径在1至4nm之间的粒子更具有代表性，因为这一粒径范围的粒子在本专利技术工艺中特别有效。由于添加同等数量的二氧化锡时只能得到较少数量的二氧化锡粒子，故添加粒径在10nm以上的二氧化锡是不可取的。已发现一种特定步骤能用来制备并采用具有所需粒径范围的二氧化锡。这样，按本专利技术实施此步骤的一种特别适宜的方法，包括使用二氧化锡溶胶胶体，通过在温度不本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用以生产基本可透过可见光且基本可吸收紫外辐射的细粒二氧化钛的工艺方法，其特征在于包括制备细粒二氧化钛的步骤，在制备细粒二氧化钛时添加粒径为１至１０ｎｍ的细粒二氧化锡，添加量为相对于所制备的二氧化钛量的０．５至１０重量百分比。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：洛塔埃尔芬塔尔，埃德加克莱因，弗朗茨罗森达尔，
申请(专利权)人：克洛诺斯美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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