一种用于涂料的微球状复合钛白粉及制备方法技术

本发明专利技术属于复合填料的技术领域，提供了一种用于涂料的微球状复合钛白粉及制备方法。该方法通过制备含聚苯乙烯磺酸钠和氯化钙的混合溶液A，然后与碳酸氢铵混合为混合溶液B，反应制得碳酸钙包覆的聚苯乙烯磺酸钠复合微球，再与钛酸四丁酯反应制备得到聚苯乙烯磺酸钠‑碳酸钙‑二氧化钛复合材料，即为用于涂料的微球状复合钛白粉。与传统方法相比，本发明专利技术的制备的防微球状复合钛白粉，分散效果好且不容易团聚，可实现在涂料等聚合物介质中的均匀分散，性能优异，并且原料易得、过程简单、成本低廉，可广泛用于涂料中。

A spherical composite titanium dioxide for coatings and its preparation method

The invention belongs to the technical field of composite fillers, and provides a spherical composite titanium dioxide for coatings and a preparation method thereof. In this method, sodium polystyrene sulfonate and calcium chloride mixed solution A were prepared, and then mixed with ammonium bicarbonate as mixed solution B. Polystyrene sulfonate composite microspheres coated with calcium carbonate were prepared, and then reacted with tetrabutyl titanate to prepare sodium polystyrene sulfonate, calcium carbonate and titanium dioxide composite materials, that is, micro-spherical composite titanium dioxide for coatings. Compared with the traditional method, the anti-microsphere composite titanium dioxide prepared by the invention has good dispersion effect and is not easy to agglomerate, can realize uniform dispersion in polymer media such as coatings, has excellent performance, and is easy to obtain raw materials, simple process and low cost, and can be widely used in coatings.

【技术实现步骤摘要】
一种用于涂料的微球状复合钛白粉及制备方法
本专利技术属于复合填料的
，提供了一种用于涂料的微球状复合钛白粉及制备方法。
技术介绍
钛白粉具有折射率高、消色力强、遮盖力大、分散性好、白度好、无毒、物理和化学性质稳定，并且具有优良的光学、电学性能。因此其用途十分广泛，涂料、塑料、造纸、化纤、油墨、橡胶、化妆品等都要用到颜料级钛白粉。其中用量最大的是涂料，约占57%。特别是金红石型钛白粉，大部分被涂料工业所消耗。随着中国汽车工业、建筑工业和水性涂料的迅速崛起，涂料工业不仅从数量上需要更多的钛白粉，而且对质量要求更高、品种要求更多。钛白粉由于生产成本较其它白色颜料高许多，以及钛矿资源的日益紧缺，使得其应用受到限制。如何降低钛白粉生产成本成了目前急需研究的课题。钛白粒子的颜料性能通过光学性能体现，光学性能主要取决于TiO2粒子的表面性质，因此，TiO2粒子内核对光学性能几乎没有贡献。如果能使用一种廉价易得的白色材料取代内核，则钛白单位成本将大大降低。复合钛白正是通过采用廉价的非金属矿物作为内核，在其表面包覆一层TiO2粒子而制得。目前各国都在研究和探索复合钛白粉（或称钛白粉的代用品），以降低其成本。近年来先后开发了以云母、高岭土、滑石、硅灰石、碳酸钙等为核心的复合钛白粉，分别用于化妆品、涂料和造纸等行业，满足中低端市场需求。目前，我国复合钛白粉的研究开发还处于初级阶段，产品性能不佳，一般只能代替钛白粉的10~30%。因此钛白粉的应用依然不可忽视，而其在有机介质分散性是实际应用中的最重要的研究内容。目前国内外在钛白粉制备技术，尤其是高分散性、低成本复合钛白粉方面已取得了一定成效。其中李建功等人专利技术了一种复合钛白粉及其制备工艺（中国专利技术专利申请号201210144449.6），由各组分按照以下重量份配比：无机粉体40~60份，钛白粉40~60份，硬脂酸酯0.2~0.5份，含氢硅油0.2~0.5份，经活化、加料、成型一系列的工艺制得，该专利技术所用的钛白粉的量很低，采用亲油亲水的硬脂酸酯和含氢硅油进行改性和包覆无机粉体，既能用于溶剂型涂料，又能在水性涂料和乳胶漆中取代钛白粉。另外，徐春长专利技术了一种钛包覆轻质碳酸钙的复合钛白粉的制备方法（中国专利技术专利申请号201610291993.1），包括以下步骤：a、将钛酸丁酯溶入有机溶剂中形成钛酸丁酯溶液；b、向钛酸丁酯溶液中加入轻质碳酸钙，均匀分散成悬浊液；c、在搅拌状态下，匀速向悬浊液中加入去离子水，使钛酸丁酯发生水解，之后陈化10~20min；d、向悬浊液中通入氮气，在氮气保护下，加入甲基丙烯酸甲酯，搅拌5~10min；e、将体系加热至70~80℃后，加入少量引发剂，进行表面处理40~60min；f、表面处理结束后，将体系自然降温，用布氏漏斗对浆液过滤，并用去离子水清洗滤饼，烘干，粉碎；该专利技术提供的复合钛白粉的制备方法，提高钛白粉产品的颜料性能，增强其在有机溶剂中的分散稳定性及其耐候性。可见，现有技术中的未处理的钛白粉主要成分为二氧化钛，其表面被极性基团所附着，因此钛白粉很容易因极性吸附或吸潮而产生团聚现象，很难在有机介质中分散，而目前的改性处理的方法效果不理想，成本较高，因此影响了钛白粉在涂料等复合材料中的广泛应用。
技术实现思路
针对这种情况，我们提出一种用于涂料的微球状复合钛白粉及制备方法，在显著提升了钛白粉在涂料等聚合物材料中的分散性的同时，降低了制备成本，适合推广应用。为实现上述目的，本专利技术涉及的具体技术方案如下：一种用于涂料的微球状复合钛白粉的制备方法，通过制备含聚苯乙烯磺酸钠和氯化钙的混合溶液A，然后与碳酸氢铵混合为混合溶液B，反应制得碳酸钙包覆的聚苯乙烯磺酸钠复合微球，再与钛酸四丁酯反应制备聚苯乙烯磺酸钠-碳酸钙-二氧化钛复合材料，制备的具体步骤如下：（1）将聚苯乙烯磺酸钠溶于蒸馏水中，得到聚苯乙烯磺酸钠溶液，然后将氯化钙加入到聚苯乙烯磺酸钠溶液中，搅拌均匀，制得混合溶液A；（2）将碳酸氢铵加入到步骤（1）制得的混合溶液A中，制得混合溶液B，搅拌反应至形成白色浑浊液，反应完成后，洗涤、干燥，制得碳酸钙包覆的聚苯乙烯磺酸钠复合微球；（3）将步骤（2）制得的复合微球超声分散在无水乙醇中，然后缓慢滴加钛酸四丁酯到无水乙醇溶液，反应结束后，离心分离、洗涤、干燥，制得聚苯乙烯磺酸钠-碳酸钙-二氧化钛复合材料，即用于涂料的微球状复合钛白粉。优选的，步骤（1）所述混合溶液A制备中，聚苯乙烯磺酸钠20~30重量份、氯化钙12~15重量份、蒸馏水55~68重量份。优选的，步骤（2）所述混合溶液B制备中，混合溶液A88~92重量份、碳酸氢铵8~12重量份。优选的，步骤（2）所述反应的温度为60~80℃，时间为20~40min。优选的，步骤（2）所述干燥的温度为40~60℃，时间为12~24h。优选的，步骤（3）所述超声分散的超声波功率为100~300W，频率为40~80kHz，时间为10~40min。优选的，步骤（3）所述钛酸四丁酯的无水乙醇溶液的滴加速度为5~10mL/min。优选的，步骤（3）所述反应体系中，复合微球25~35重量份、钛酸四丁酯12~15重量份、无水乙醇50~63重量份。优选的，步骤（3）所述反应的温度为30~50℃，时间为30~60min。聚苯乙烯磺酸钠是凝胶型强酸性阳离子交换树脂，骨架结构为二乙烯苯交联的聚苯乙烯立体网状结构，可有含烯基的单体与含双烯基的交联剂通过自由基聚合反应形成，是一种具有独特作用的水溶性聚合物，应用于反应性乳化剂、水溶性高分子、水处理剂、硫磺交换树脂、写真药剂、半导体、影像胶片、热传导产品等方面。在水中以微胶粒子形式存在。本专利技术创造性地将碳酸钙包覆于聚苯乙烯磺酸钠微球上，然后再在其上包覆一层二氧化钛，可产生极好的微球状分散效果。本专利技术还提供了一种上述制备方法制备得到的用于涂料的微球状复合钛白粉。该复合钛白粉通过制备含聚苯乙烯磺酸钠和氯化钙的混合溶液A，然后与碳酸氢铵混合为混合溶液B，反应制得碳酸钙包覆的聚苯乙烯磺酸钠复合微球，再与钛酸四丁酯反应而制得。本专利技术提供了一种用于涂料的微球状复合钛白粉及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1.本专利技术制备的微球状复合钛白粉，性能优异，可广泛用于涂料中。2.本专利技术的制备方法，先通过在聚苯乙烯磺酸钠微球上包覆一层碳酸钙，然后再在其上包覆一层二氧化钛，相比于直接在碳酸钙上包覆二氧化钛，更加有利于复合材料的分散，微球状的分散效果好且不容易团聚，可实现在涂料等聚合物介质中的均匀分散。3.本专利技术的制备方法，原料易得，过程简单，成本低廉，可推广应用。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1将26kg聚苯乙烯磺酸钠溶于61kg蒸馏水中，得到聚苯乙烯磺酸钠溶液，然后将13kg氯化钙加入到聚苯乙烯磺酸钠溶液中，搅拌均匀，制得混合溶液A；然后将11kg碳酸氢铵加入到89kg混合溶液A中，制得混合溶液B，在温度为60℃下搅拌反应32min，形成白色浑浊液，反应完成后，洗涤，在温度为49℃下干燥19h，制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于涂料的微球状复合钛白粉的制备方法，其特征在于，通过制备含聚苯乙烯磺酸钠和氯化钙的混合溶液A，然后与碳酸氢铵混合为混合溶液B，反应制得碳酸钙包覆的聚苯乙烯磺酸钠复合微球，再与钛酸四丁酯反应制备聚苯乙烯磺酸钠‑碳酸钙‑二氧化钛复合材料，制备的具体步骤如下：（1）将聚苯乙烯磺酸钠溶于蒸馏水中，得到聚苯乙烯磺酸钠溶液，然后将氯化钙加入到聚苯乙烯磺酸钠溶液中，搅拌均匀，制得混合溶液A；（2）将碳酸氢铵加入到步骤（1）制得的混合溶液A中，制得混合溶液B，搅拌反应至形成白色浑浊液，反应完成后，洗涤、干燥，制得碳酸钙包覆的聚苯乙烯磺酸钠复合微球；（3）将步骤（2）制得的复合微球超声分散在无水乙醇中，然后缓慢滴加钛酸四丁酯到无水乙醇溶液，反应结束后，离心分离、洗涤、干燥，制得聚苯乙烯磺酸钠‑碳酸钙‑二氧化钛复合材料，即用于涂料的微球状复合钛白粉。

【技术特征摘要】
1.一种用于涂料的微球状复合钛白粉的制备方法，其特征在于，通过制备含聚苯乙烯磺酸钠和氯化钙的混合溶液A，然后与碳酸氢铵混合为混合溶液B，反应制得碳酸钙包覆的聚苯乙烯磺酸钠复合微球，再与钛酸四丁酯反应制备聚苯乙烯磺酸钠-碳酸钙-二氧化钛复合材料，制备的具体步骤如下：（1）将聚苯乙烯磺酸钠溶于蒸馏水中，得到聚苯乙烯磺酸钠溶液，然后将氯化钙加入到聚苯乙烯磺酸钠溶液中，搅拌均匀，制得混合溶液A；（2）将碳酸氢铵加入到步骤（1）制得的混合溶液A中，制得混合溶液B，搅拌反应至形成白色浑浊液，反应完成后，洗涤、干燥，制得碳酸钙包覆的聚苯乙烯磺酸钠复合微球；（3）将步骤（2）制得的复合微球超声分散在无水乙醇中，然后缓慢滴加钛酸四丁酯到无水乙醇溶液，反应结束后，离心分离、洗涤、干燥，制得聚苯乙烯磺酸钠-碳酸钙-二氧化钛复合材料，即用于涂料的微球状复合钛白粉。2.根据权利要求1所述一种用于涂料的微球状复合钛白粉的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述混合溶液A制备中，聚苯乙烯磺酸钠20~30重量份、氯化钙12~15重量份、蒸馏水55~68重量份。3.根据权利要求1所述一种用于涂料的微球状复合钛白粉的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述混合溶液B制备中，混...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，司文彬，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51