一种单分散二氧化钛浆料的制备方法技术

本发明专利技术涉及粉体分散技术领域，公开了一种单分散二氧化钛浆料的制备方法，包括以下步骤：S1、将二氧化钛配置成浆料，之后添加分散剂，混合均匀，得到分散物料；S2、将撞击球与分散物料混合；S3、将装有撞击球和分散物料的容器放置于液相剪切‑撞击分散机上进行研磨，得到单分散二氧化钛浆料。本发明专利技术提供的一种单分散二氧化钛浆料的制备方法，能够有效提高二氧化钛颗粒的分散性和分散稳定性；同时保证了在二氧化钛后续的包膜改性过程中，每个颗粒表面都可以包覆有完整的膜层。本发明专利技术成本低，操作简单，可实施性强，有效提高了二氧化钛的应用性能。

A preparation method of monodisperse titanium dioxide slurry

The invention relates to the field of powder dispersion technology, and discloses a preparation method of monodisperse titanium dioxide slurry, which includes the following steps: S1, the titanium dioxide is arranged into a slurry, then the dispersant is added, the mixture is evenly mixed, and the dispersed material is obtained; S2, the collision ball is mixed with the dispersed material; S3, will be equipped with hit ball and dispersion. The container was placed on the liquid phase shear impact machine to obtain the monodisperse titanium dioxide slurry. The preparation method of a monodisperse titanium dioxide slurry can effectively improve the dispersion and dispersion stability of the titanium dioxide particles, and ensure that the surface of each particle can be covered with a complete film in the process of the subsequent coating modification of titanium dioxide. The invention has the advantages of low cost, simple operation, strong implementation, and effectively improving the application performance of titanium dioxide.

【技术实现步骤摘要】
一种单分散二氧化钛浆料的制备方法
本专利技术公开了一种单分散二氧化钛浆料的制备方法，属于粉体分散

技术介绍
二氧化钛是一种无毒、高白度和亮度的微细状粉末，具有块状材料不具备的表面界面效应、体积效应和量子尺寸效应等，从而具有优异的光学、磁学和电学等性能，成为涂料工业最重要的无机白色颜料。将二氧化钛颗粒分散到涂料中，不仅可以起到屏蔽紫外辐射的作用，而且由于其比表面积大，在涂料中可以形成稳定的网状结构，可以起到增强材料机械强度和光洁度的作用。在涂料工业领域，产品的性能与超细粉体的分散程度有着十分重要的关系，由于二氧化钛粒度小，比表面积大，表面能高，处于热力学不稳定状态，颗粒之间容易自身相互团聚，且二氧化钛表面不可避免会吸附周围环境中的杂质，这些都会严重影响二氧化钛的分散性。而二氧化钛的分散状态一方面会影响到其在漆膜中的紫外屏蔽性能，另一方面会对其表面包膜改性产生直接的影响，且表面包膜改性通常在水溶液中进行，所以只有实现二氧化钛浆料的单分散，才能保证在后序包膜过程中在每个二氧化钛颗粒表面都包覆有均匀的膜层。粉体颗粒在水溶液中的分散方法主要有湿法研磨、超声分散和球磨等，而湿法研磨能够精确控制浆料的浓度、温度、pH、装珠量等，从而成为分散钛白粉团聚颗粒最有效的分散手段。李朝阳等人以卧式砂磨机为超细研磨设备，采用湿法研磨，探讨了研磨介质填充率、磨机转速、矿浆中粉体含量、助磨剂添加量和研磨时间对金红石型二氧化钛超细研磨效果的影响，发现湿法研磨后二氧化钛的二次粒径明显减小。陈新红等利用打浆分散和砂磨相结合的分散技术，研究了分散剂的种类和添加量、砂磨介质、砂磨时间对二氧化钛粒度的影响，发现“分散-研磨”后颗粒粒径分布变窄，大小更加均匀。然而以上工作没有充分考虑分散条件如助磨剂和分散剂的种类对后序二氧化钛表面改性的影响。为了解决上述问题，本专利技术从二氧化钛后续表面包膜改性的角度出发，消除分散条件对包膜改性的影响，且使得二氧化钛在长时间内可以保持良好的分散稳定性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术从二氧化钛后续表面包膜改性的角度出发，通过设计研磨过程中的工艺参数，达到二氧化钛浆料单分散的目的，从而提高二氧化钛颗粒的分散性及分散稳定性。本专利技术解决的技术问题是提供一种单分散二氧化钛浆料的制备方法。通过该方法，可以有效打破二氧化钛团聚体之间的内聚力，使其呈单分散。为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种单分散二氧化钛浆料的制备方法，包括以下步骤：S1、将二氧化钛配置成浆料，之后添加分散剂，混合均匀，得到分散物料；S2、将撞击球与分散物料混合；S3、将装有撞击球和分散物料的容器放置于液相剪切-撞击分散机上进行研磨，得到单分散二氧化钛浆料。本专利技术中，所述分散剂为1mol/L的硅酸钠溶液，所述分散剂的用量为使二氧化钛浆料得pH为8.5-11。本专利技术中，所述撞击球材质为氧化锆，撞击球的粒径为0.2-1.2mm，撞击球与二氧化钛浆料的质量比为2-6：1。本专利技术中，所述液相剪切-撞击分散机的剪切头的直径为6cm，剪切转速为2000-5000r/min，研磨时间为30-80min。本专利技术中，所述二氧化钛为涂料级金红石型二氧化钛。本专利技术通过控制液相剪切-撞击的相关工艺参数，并添加硅酸钠溶液于二氧化钛浆料中，改变二氧化钛颗粒表面的带电行为，提高其分散性。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)采用本专利技术的物理法分散和化学法分散相结合，利用二氧化钛颗粒之间的相互排斥力、剪切头对二氧化钛团聚体的剪切力以及二氧化钛颗粒与撞击球之间的机械撞击，可以充分打破二氧化钛颗粒之间的团聚能，大幅度提高其在长时间内的沉降稳定性。(2)采用本专利技术的技术，可以使二氧化钛充分分散后随砂磨时间的增加不会重新团聚，因此可使得二氧化钛团聚体在可控的时间范围内进入解聚区域，实现单分散，提高研磨效率，保证在后续的包膜改性过程中，每个颗粒表面都可以包覆有完整的膜。(3)本专利技术成本低，操作简单，可实施性强，有效提高了二氧化钛的应用性能。附图说明图1是未分散的二氧化钛原样的扫描电子显微镜图片。图2是实施例3的二氧化钛的扫描电子显微镜图片。图3是实施例3的二氧化钛的激光粒度仪粒径分布与扫描电子显微镜粒径分布统计图。具体实施方式本专利技术一种单分散二氧化钛浆料的制备方法，包括以下步骤：S1、将二氧化钛配置成浆料，之后添加分散剂，混合均匀，得到分散物料；S2、将撞击球与分散物料混合；S3、将装有撞击球和分散物料的容器放置于液相剪切-撞击分散机上进行研磨，得到单分散二氧化钛浆料。颗粒的分散跟颗粒之间空间排斥作用能有很大的关系，而增加空间排斥能的途径有三种，一是从电位角度来讲，若颗粒表面电位绝对值越大，颗粒之间的相互排斥力就会越强，分散状态越优异；二是从空间位阻角度出发，在溶液中添加分散剂，使颗粒表面形成分散剂吸附层，产生颗粒之间的位阻效应；三是从润湿性角度来讲，选择合适的分散液以增加颗粒表面的润湿效果。本专利技术从控制二氧化钛颗粒之间的相互作用力出发，提高其分散性和分散稳定性。其构思主要为通过选择合适的分散液增加二氧化钛颗粒表面的润湿度，添加合适的分散剂增加二氧化钛颗粒表面的双电层，在外力即剪切力和撞击力的作用下，从根本上打破二氧化钛颗粒之间的团聚力，使其分散性和分散稳定性大幅度提高。进一步的，优选分散剂为1mol/L的硅酸钠溶液，用量为使二氧化钛浆料得pH为8.5-11。进一步的，为了提高分散效果，优选撞击球材质为氧化锆，撞击球的粒径为0.2-1.2mm，撞击球与二氧化钛浆料的质量比为2-6：1。进一步的，优选液相剪切-撞击分散机的剪切头的直径为6cm，剪切转速为2000-5000r/min，研磨时间为30-80min。优选的，本专利技术所述二氧化钛为涂料级金红石型二氧化钛。以下结合具体实施例，对本专利技术的制备方法做进一步具体说明，并不因此将专利技术限制在所述的实施例范围之中。实施例1向研磨容器中加入20g二氧化钛以及80g水，搅拌均匀配置成二氧化钛浆料，然后滴加1mol/L硅酸钠溶液，调节浆料pH至9.0，再加入400g直径为1.2mm的氧化锆球，随后将研磨罐放置于液相剪切-撞击分散机上以2000r/min的转速研磨80min。实施例2向研磨容器中加入20g二氧化钛以及80g水，搅拌均匀配置成二氧化钛浆料，然后滴加1mol/L硅酸钠溶液，调节浆料pH至11.0，再加入450g直径为0.9mm的氧化锆球，随后将研磨罐放置于液相剪切-撞击分散机上以5000r/min的转速研磨30min。实施例3向研磨容器中加入20g二氧化钛以及80g水，搅拌均匀配置成二氧化钛浆料，然后滴加1mol/L硅酸钠溶液，调节浆料pH至9.5，再加入600g直径为0.2mm的氧化锆球，随后将研磨罐放置于液相剪切-撞击分散机上以3000r/min的转速研磨60min。图2是实施例3的二氧化钛的扫描电子显微镜图片。图3是实施例3的二氧化钛的激光粒度仪粒径分布与扫描电子显微镜粒径分布统计图。实施例4向研磨容器中加入20g二氧化钛以及80g水，搅拌均匀配置成二氧化钛浆料，然后滴加1mol/L硅酸钠溶液，调节浆料pH至10.5，再加入200g直径为0.5mm的氧化锆球，随后将研磨罐放置于液相剪切-撞击分散机上以300本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单分散二氧化钛浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将二氧化钛配置成浆料，之后添加分散剂，混合均匀，得到分散物料；S2、将撞击球与分散物料混合；S3、将装有撞击球和分散物料的容器放置于液相剪切‑撞击分散机上进行研磨，得到单分散二氧化钛浆料。

【技术特征摘要】
1.一种单分散二氧化钛浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将二氧化钛配置成浆料，之后添加分散剂，混合均匀，得到分散物料；S2、将撞击球与分散物料混合；S3、将装有撞击球和分散物料的容器放置于液相剪切-撞击分散机上进行研磨，得到单分散二氧化钛浆料。2.根据权利要求1所述的单分散二氧化钛浆料的制备方法，其特征在于，在S1中，所述分散剂为1mol/L的硅酸钠溶液，所述分散剂的用量为使二氧化钛浆料得pH为8.5-11。3.根据权利要求1所述的单分...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海波，李春忠，江浩，吴王超，崔健，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31