生产耐久二氧化钛颜料的方法技术

一种用来制造耐久二氧化钛颜料的改进方法，该颜料上沉积有分立层的二氧化硅和氧化铝层。该方法包括当向浆料中加入覆盖层材料以及当二氧化硅和氧化铝沉积到颜料上时，小心地控制二氧化钛颜料浆料的ｐＨ值和温度操作条件。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制造具有覆盖层的二氧化钛颜料的方法。更具体地说，本专利技术涉及一种制造其上沉积有分立的二氧化硅和氧化铝层的耐久二氧化钛颜料的方法。已知有许多种方法可将某种元素或金属，(如硅和铝)的水合氧化物涂敷于二氧化钛颜料上以生产具有各种不同水平的物理性质和光学性质的耐久颜料。总的说来，这些方法是由一些间歇法组成，为了生产高度耐久性的颜料，间歇法需要很长的处理时间。例如美国专利RE27，818号公开的一种制造二氧化钛颜料的间歇法，其中在颜料上先盖一稠密的无定形二氧化硅层，再盖一层氧化铝，据报导这种颜料显示了突出的耐久性、高度不透明性和良好的分散性。为使颜料具有这些性质，在沉积二氧化硅时控制反应介质的温度、时间和pH值是很重要的。但是在这一参考资料中描述的方法很费时间，为了使反应介质的pH值缓慢下降而沉淀二氧化硅，一般加酸所需的时间很长(如对8%二氧化硅的覆盖层来说，所需时间超过4小时)。美国专利3，928，057;3，954，496和4，075，031号中提到的方法是间歇法的另一些实例。所有这些参考资料公开的方法中，都是用缓慢降低反应介质的pH值以沉淀二氧化硅，从而在二氧化钛的颜料上涂敷一层稠密的二氧化硅覆盖层。除了上述的间歇法之外，还有许多以颜料表面沉积二氧化硅和氧化铝方式的连续法制造耐用二氧化钛颜料、。这些方法声称能克服间歇法的缺点，即过分长的操作时间。美国专利4，125，412号中公开了一种这样的方法。在该专利中描述了一种方法，其中有制造二氧化钛的浆料和将其加热至80℃到100℃的温度。并往这种加热的浆料中快速加入硅酸钠溶液。这一加料过程完成后调节浆料的pH值为9到10.5，并保持这一数值15到60分钟，使二氧化硅覆盖层固化。然后把浆料的pH值调节到8左右，开始快速并同时加入铝酸钠和酸，使浆料的pH值足以保持在7到9。最后过滤浆料，洗涤回收颜料并加以干燥。另一已知的方法是于1983年3月9日公开的欧洲专利申请82/106706.9号中叙述的方法。按这一公布的申请，pH值为9.8到10.1的二氧化钛颜料的浆料至少加热到85℃。将足以提供0.6%到10%二氧化硅(作为稠密二氧化硅覆盖层)的可溶性硅酸盐化合物加到该浆料中。然后加入足够量的酸使浆料分成三步或三阶段中和，所说的相继各步使其pH值分别达到9.6到9.8;9.2到9.4和3到4。当pH值处在5到6.5之间时，同时往浆料中加入铝酸盐化合物和酸，从而，1.5%到10%量的氧化铝沉积在颜料上。最后调节浆料的pH值到7.5左右，过滤浆料，洗涤回收颜料并加以干燥。该专利公开的方法的实质在于仔细控制(1)浆料的温度和pH值，以在引发二氧化硅沉淀之前保证颜料和可溶性硅酸盐之间的紧密接触和(2)二氧化硅覆盖层沉淀(通过逐步的中和过程)的速率。尽管上述连续式方法声称克服了前面已知的间歇法的主要缺点，即过长的处理时间，但通常改用这种连续法需要在生产设备和控制方面增加投资，以使大多数常用的工业生产装置转变成连续运行。因此，在较短的加工时间中能生产二氧化钛颜料的、在其上沉积有分离的和分立的二氧化硅和氧化铝覆盖层的改进的间歇法，看来是一种先进的技术。本专利技术是一种改进的生产耐久二氧化钛颜料的间歇法、在颜料的表面沉积稠密的无定形二氧化硅内覆盖层和氧化铝外覆盖层。按本专利技术的方法，将pH值至少约9.8的碱性二氧化钛颜料的含水浆料加热到高的温度。快速往这加热的浆料中加入水溶性的硅酸盐化合物，并使加热的浆料保持在高温下，从而在加热浆料中的颜料上二氧化硅稠密无定形覆盖层开始沉积和固化。随着加入硅酸盐化合物，快速把加热浆料的pH值9.2调节到9.4，同时在高温下保持加热浆料以完成二氧化硅覆盖层的沉积和固化。含有二氧化钛颜料的、并在颜料上沉积有稠密无定性二氧化硅覆盖层的热浆料被快速调节pH值2.8到3.2。加入某一量的水溶性含铝化合物，使热浆料的pH值足以升高到5.5到6.5。继续加入上述水溶性含铝化合物，直至其量足以在覆盖有二氧化硅的颜料上达皆ざㄖ亓康难趸镣飧哺遣阄埂Ａ恿鲜比冉系膒H值保持在5.5到6.5。加入含铝化合物过程完成后，调节浆料的最终pH值为6.5到8.5，并从浆料中回收覆盖的颜料产品。一般说来，本专利技术涉及一种制造具有良好耐久性、光学品质和容易加工为特征的二氧化钛颜料的改进方法。更具体地说，本专利技术涉及一种制造覆盖有分离和分立的二氧化硅和氧化铝层的二氧化钛颜料的改进间歇法，该方法具有快速、有效和经济的特色。本专利技术的改进方法可用来处理以任何方式制得的锐钛矿或金红石二氧化钛颜料。所以本专利技术的改进方法既可应用于处理熟知的硫酸盐法，也可应用于处理熟知的氯化物法制造的二氧化钛颜料。这两种熟知的方法在美国专利RE27，818号中都一般地作了介绍，在此引入作为参考。通常本专利技术的方法中使用的二氧化钛颜料在处理前先要湿磨和水力分粒以得到颗粒大小相当均匀的颜料。二氧化钛颜料的湿磨和水力分粒方法对本领域普遍技术人员来说是十分了解的。本专利技术方法的第一步包括形成被处理的二氧化钛颜料的含水浆料，调节浆料为碱性pH值，并将调节好pH值的浆料加热到所需的高温。最好是在水介质(如水)中悬浮经湿磨和水力分粒颜料以形成水浆料，水量以足以形成含有20%到45%(重量)固体的浆料为宜。此外也可以把能溶于使用的水介质中分散剂加到浆料中以保持颜料在水介质中处于高度分散状态。适用的代表性分散剂包括如六偏磷酸钠，聚磷酸钠，氢氧化钠及其类似物等这样的水溶性无机化合物。无论是用硫酸盐法还是用氯化物法制造出来的二氧化钛颜料都具有酸性，当悬浮在水介质中时所得到的浆料都具有酸性pH值。使二氧化硅沉积在这种颜料上，尤其是要形成稠密的无定形二氧化硅覆盖层，需要把浆料的pH值调节到不低于9.8。最常见这种pH值的快速调节是向浆料中加入水溶性的碱性化合物如氨，氢氧化钠或其他合适的碱性化合物。往浆料中加入碱性化合物的量要足以使浆料的pH值调节到至少9.8，最好是使pH值调节为到9.8至10.2。浆料配好后立即加热至某一高温度，并在以后的全部过程中保持该温度。通常在本专利技术的实践中所使用的高温度是75℃到90℃。浆料配好并加热之后，往热浆料中快速加入水溶性的硅酸盐化合物，其量足以在颜料上形成按覆盖的二氧化钛总重量计算0.5%到5.0%重量，的稠密无定形二氧化硅覆盖层。对本专利技术的目的来说，在本方法的操作条件下只要能在二氧化钛颜料形成二氧化硅沉积的任何水溶性硅酸盐化合物都可以使用。通常最好的水溶性硅酸盐化合物是硅酸钠，不过类似的水溶性的碱金属硅酸盐也可以利用。含有添加的水溶性硅酸盐化合物的热浆料保持其pH值不低于9.8并在75℃到90℃这样的高温下持续一段时期，使之足以在浆料中所含有的颜料上发生二氧化硅的沉积和固化。通常这段时间范围为5分钟到40分钟，最好是15到20分钟。在这一段时间，一开始从添加的水溶性硅酸盐化合物中沉淀出来的二氧化硅被认为是在二氧化钛颜料表面上形成成核部位，由此生长出稠密无定形二氧化硅覆盖层。随着二氧化硅进一步沉淀，它被吸引到这些成核部位并在这些部位继续生长，二氧化钛颜料表面实质上覆盖一层连续的固体二氧化硅。如上所公开的在起始沉积和固化期中保持pH值和温度在规定的数值附近是十分重要的。这些操作参数的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有覆盖层的二氧化钛颜料、在其上沉积有稠密的无定形二氧化硅内层和氧化铝外层的生产方法包括：形成无覆盖的二氧化钛颜料的水浆料，该浆料的ｐＨ值调节到不低于９．８并将该浆料加热到高的温度；往上述的热浆料中加入预定量的水溶性硅酸盐化合物 ，同时该热浆料保持在上述的高温度下以引发稠密的无定形二氧化硅内覆盖层沉积和固化在所述的颜料上；保持该热浆料在上述高温度的同时快速将该热浆料的ｐＨ值调节为９．２到９．４以完成上述的二氧化硅覆盖层的沉积和固化；再次把上述热浆料的ｐＨ值快 速调节为２．８到３．２，然后开始加入水溶性含铝化合物，其加入量足以使上述热浆料的ｐＨ值升高到５．５至６．５以引发氧化铝外覆盖层沉积在上述二氧化硅覆盖的颜料上；继续往上述热浆料中加入上述水溶性含铝化合物，其量足以在上述的二氧化硅覆盖的颜料 上形成预定重量的上述氧化铝的外覆盖层，同时该热浆料ｐＨ值保持在５．５到６．５的上述值；再次将该热浆料ｐＨ值调节为６．５到８．５并回收上述生产的有覆盖层的二氧化钛颜料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰罗伯特布兰德，
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]