塑料用钛白粉有机表面处理方法技术

本发明专利技术涉及一种钛白粉生产工艺，具体公开了一种塑料用钛白粉有机表面处理方法，包括以下步骤：将原料硅氧烷与脱盐水按一定比例注入搅拌设备中，将体系温度升高至80℃以上，搅拌剪切速率3000r/min以上的条件下对原料进行搅拌，搅拌时间5min以上，得到油水分散体系；在完成搅拌后的5min内将所述油水分散体系立即注入气流粉碎设备用于塑料用钛白粉有机包膜。本发明专利技术的优点是：1)能非常显著的降低塑料用钛白粉有机处理过程中排放的冷凝水的COD值，有效解决污染问题；2)方案简便，便于在产业上推广实施；3)对塑料用钛白粉产品品质无不良影响。

Organic surface treatment of titanium white powder for plastics

The invention relates to a process for the production of titanium dioxide, especially discloses titanium dioxide organic surface treatment method of plastic, which comprises the following steps: raw materials according to a certain proportion of siloxane and desalted water injection mixing equipment, the system temperature to 80 DEG C, stirring shear rate more than 3000r/min under the condition of raw material mixing the mixing time, more than 5min, get the oil-water dispersion; immediately injected into the airflow in the complete mixing 5min after the oil-water dispersion system of grinding equipment used for titanium dioxide coated with organic plastics. The advantages of the invention are: 1) it can remarkably reduce the COD value of the condensed water discharged during the organic treatment of titanium dioxide and effectively solve the pollution problem; 2) the scheme is simple and convenient for popularization and implementation in the industry; 3) it has no adverse effect on the quality of titanium dioxide products for plastics.

【技术实现步骤摘要】
塑料用钛白粉有机表面处理方法
本专利技术涉及一种钛白粉生产工艺，尤其是一种钛白粉后处理方法。
技术介绍
目前钛白粉的生产主要分为氯化法与硫酸法，以硫酸法为例其生产工艺可概括如下：(1)酸解：用钛精矿或酸溶性钛渣与硫酸进行酸解反应，得到硫酸氧钛溶液；(2)水解硫酸氧钛溶液得到粗偏钛酸浆料；(3)对粗偏钛酸浆料进行水洗、盐处理，得预处理偏钛酸；(4)煅烧：预处理偏钛酸送入转窑煅烧产出粗产品；(5)后处理：粗产品经后处理得到钛白粉产品。其中后处理在钛白粉生产中起着重要作用，因为无论从硫酸法锻烧，还是从氯化法氧化之后所产生的钛白粉是十分纯的产品，但作为颜料填料并不使用这种产品，通常根据不同的市场用途如涂料、塑料和造纸需进行后处理。其目的是改善其应用性能，如提高钛白粉的耐候性；提高钛白粉在不同介质溶剂、塑料、水溶性乳胶中的分散性；提高钛白粉润湿性；提高遮盖力及光泽等。钛白粉在塑料中的应用塑料工业是钛白粉的第二大用户，是近几年增长最快的领域，年均增长率6％，全世界500余个钛白粉牌号中，有50多个牌号是属于塑料专用的。钛白粉在塑胶制品中的应用，除了利用它的高遮盖力、高消色力及其颜料性能外，它还能提高塑料制品的耐热、耐光、耐候性能，使塑料制品免受UV光的侵袭，改善塑料制品的机械性能和电性能。由于塑料制品比油漆和油墨的涂膜厚得多，因此它不需要太高的颜料体积浓度，加上它遮盖力高，着色力强，一般用量只有3％～5％。几乎所有热固性和热塑性的塑料中都使用它，如聚烯烃类(主要是低密度的聚乙稀)、聚丙稀、ABS、聚氯乙烯等，它既可以与树脂干粉混合，也可以与含增塑剂的液体相混合，还有一些是把钛白粉先加工成色母粒后再使用。大多数塑料用钛白粉粒径都较细，通常涂料用钛白粉的粒径为0.2～0.4μm，而塑料用钛白粉的粒径为0.15～0.3μm，这样可以获得兰色底相，对大多数带黄相的树脂或易泛黄的树脂有遮蔽作用。目前塑料用钛白粉的典型后处理方法可概括如下：(1)湿磨，从硫酸法生产中经转窑煅烧获得的TiO2或从氯化法生产中经氧化后获得的TiO2，利用球磨机进行湿磨，将TiO2聚集粒子尽量磨细解聚为原级粒子，以利于进行无机物包膜；(2)无机包膜，经湿磨解聚后的TiO2需要进行无机物包膜，以屏蔽紫外光，提高钛白粉的耐候性，塑料用钛白粉常用水合氧化铝作为无机包膜剂；(3)洗涤，将包膜后的料浆进行过滤，用去离子水洗涤至一定的电导率；(4)干燥，采用喷雾干燥机等设备进行干燥得到后处理烘干料；(5)有机表面处理：包括有机包膜与气流粉碎；(6)产品包装。普通型塑料用钛白粉一般都要经过有机表面处理，因为采用常规的大量水合氧化铝这类无机物包膜的钛白粉，在相对湿度60％时，其吸附平衡水在1％左右，当塑料在高温挤出加工时，水分蒸发会导致光滑的塑料表面出现气孔，因此塑料用钛白粉一般都要经过有机表面处理(常用处理剂为硅氧烷)，经有机表面处理后的钛白粉，在适当的机械剪切力下，就能比较好地分散。目前塑料用钛白粉典型的有机表面处理方法如下：(1)将有机包膜剂(通常为硅氧烷)、溶剂(通常为醇类)和水混合均匀制得有机处理剂；(2)启动气流粉碎机的基料进料设备，往气流粉碎机的粉碎腔中输送后处理烘干料，同时打开有机处理剂进料管使有机处理剂进入粉碎腔中进行气流粉碎和有机包膜；(3)待收尘系统正常出料后，收集产品。常用的塑料用钛白粉有机包膜剂主要是硅氧烷类和硅烷类，由于硅烷类有机包膜剂的极性太低，往往使用过程中如加量不足会导致钛白粉在塑料中的分散性变差，加量过多则导致包装或使用过程中粉尘极大，严重影响现场环境及工人的健康，因此更多的企业选择硅氧烷类作为塑料用钛白粉的有机包膜剂。目前塑料用钛白粉有机表面处理工序会产生大量的有机物排放，经袋滤器分离后，冷凝进入污水系统，而目前所排放的这些冷凝水的COD含量超过1000000，直接影响排放水COD指标，有的企业通过设置昂贵的曝气等环保处理措施解决排放的冷凝水的COD问题，这又导致了高昂的生产成本和复杂的工艺控制。因此如何经济，环保，且确保产品质量的情况下生产出优质的塑料用钛白粉是钛白粉生产企业面临的实际问题。
技术实现思路
为降低塑料用钛白粉有机表面处理过程中排放的冷凝水的COD含量，同时兼顾钛白粉产品的质量，本专利技术提供了一种塑料用钛白粉有机表面处理方法。本专利技术所采用的技术方案是：塑料用钛白粉有机表面处理方法，包括以下步骤：A、将原料硅氧烷与脱盐水按一定比例注入搅拌设备中，将体系温度升高至80℃以上，搅拌剪切速率3000r/min以上的条件下对原料进行搅拌，搅拌时间5min以上，得到油水分散体系；B、搅拌完成后立即将所述油水分散体系注入气流粉碎设备用于塑料用钛白粉有机包膜，从停止搅拌的时刻至油水分散体系进入气流粉碎机粉碎腔中并与后处理烘干料全部完成接触的间隔时间不超过5min。专利技术人在实际生产中发现，有机处理过程中排放的冷凝水中含有大量的溶剂(醇类)，而几乎没有硅氧烷检出。专利技术认为这是由于加入有机溶剂以后硅氧烷能够很好的溶解在溶剂中，并和水发生水解反应，硅氧烷水解后直接吸附在钛白粉颗粒表面，从而不会进入冷凝水。而醇类有机溶剂则经袋滤器气液分离后，冷凝进入污水系统，从而导致排放冷凝水的COD上升。据此专利技术人提出设想，如果能避免往有机处理剂中加入醇类溶剂，则可有效减少冷凝水COD含量。专利技术人研究认为，醇类溶剂在有机处理剂体系中的作用主要是提供强极性环境，充分溶解硅氧烷，同时加入一定量的水，以利于硅氧烷水解，硅氧烷水解后产生一种性质稳定的水解物质，这种水解物质具备很好的分散性，因此能够很好的吸附在钛白粉颗粒表面。在本专利技术中我们提出通过搅拌设备处理来获得一种性质类似的分散性物质，其本质是将硅氧烷与水在特定的条件下进行混合，形成一种亚稳态的油水分散体系，其中，由于硅氧烷粘度很大，在混合过程中体系温度需要控制在80℃以上，以有利于油水分散体系的快速形成，在此前提下，控制搅拌设备的剪切速率在3000r/min以上，并维持至少5min即可得到符合工艺要求的硅氧烷和水的分散体系。由于没有同时也是不允许加入醇类溶剂，因此本专利技术得到的油水分散体系是不稳定的，因此需要立即进行使用。实验证明，在完成搅拌之后的5min内将本方法得到的油水分散体系用于钛白粉有机包膜不会对塑料用钛白粉产品的品质造成影响。需要说明的是，上述“在完成搅拌之后的5min内将本方法得到的油水分散体系用于钛白粉有机包膜”中的“5min内”指的是从停止搅拌的时刻至油水分散体系进入气流粉碎机粉碎腔中并与后处理烘干料全部完成接触的间隔时间不超过5min。作为本专利技术的进一步改进，步骤A搅拌的过程在真空条件下进行。由于本方案的搅拌速率很高，容易将气泡带入体系，使之成为三相体系。因此搅拌过程中应避免空气的进入，最好是在真空条件下进行搅拌。例如可以使用真空搅拌机作为搅拌设备。作为本专利技术的进一步改进，步骤A中将体系温度升高至95℃以上。实验证明，当体系温度升高至95℃时，硅氧烷的粘度降低至约15Pa·s，更利于在搅拌过程中分散。而因硅氧烷类有机物很稳定，无需担心高温对其的影响。作为本专利技术的进一步改进，步骤A所述原料硅氧烷与脱盐水的质量比为1:1～10。由于水的气化热很大，如果用水过多，会直接影响到气粉温度，或本文档来自技高网...

【技术保护点】
塑料用钛白粉有机表面处理方法，包括以下步骤：A、将原料硅氧烷与脱盐水按一定比例注入搅拌设备中，将体系温度升高至80℃以上，搅拌剪切速率3000r/min以上的条件下对原料进行搅拌，搅拌时间5min以上，得到油水分散体系；B、搅拌完成后立即将所述油水分散体系注入气流粉碎设备用于塑料用钛白粉有机包膜，从停止搅拌的时刻至油水分散体系进入气流粉碎机粉碎腔中并与后处理烘干料全部完成接触的间隔时间不超过5min。

【技术特征摘要】
1.塑料用钛白粉有机表面处理方法，包括以下步骤：A、将原料硅氧烷与脱盐水按一定比例注入搅拌设备中，将体系温度升高至80℃以上，搅拌剪切速率3000r/min以上的条件下对原料进行搅拌，搅拌时间5min以上，得到油水分散体系；B、搅拌完成后立即将所述油水分散体系注入气流粉碎设备用于塑料用钛白粉有机包膜，从停止搅拌的时刻至油水分散体系进入气流粉碎机粉碎腔中并与后处理烘干料全部完成接触的间隔时间不超过5min。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡平雄，潘远凤，
申请(专利权)人：钦州学院，
类型：发明
国别省市：广西,45