一种户外涂料用钛白粉及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种户外涂料用钛白粉，包括二氧化钛基材和位于所述二氧化钛基材表面的包膜层，所述包膜层由内至外依次包括钛/锆复合包膜层、硅包膜层、过渡金属与氧化铝复合包膜层和氧化铝包膜层。本发明专利技术在钛白粉颗粒表面采用多层复合包膜，既能掩蔽TiO

【技术实现步骤摘要】
一种户外涂料用钛白粉及制备方法
本专利技术属于钛白粉制备
，具体涉及了一种户外涂料用钛白粉及制备方法。
技术介绍
钛白粉是最佳的白色功能性颜料，号称“白色颜料之王”，由于其优异的遮盖力、光散射力、高消色力且无毒无害，被广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、橡胶、化纤、化妆品等行业。但钛白粉也存在着与生俱来的缺陷，其中最突出的是光化学活性，未经表面处理的二氧化钛存在着一些晶格缺陷(即肖特基缺陷)，在紫外光(小于387.5nm)的照射下，价带中的电子吸收光子能量，跃迁至导带，在晶格中自由移动。大部分电子和空穴发生复合反应，小部分的电子和空穴迁移到颗粒表面，分别被表面Ti4+位点和OH-位点捕获，晶格上的氧离子会失去两个电子变为氧原子(或称新生态氧)，释放的新生态氧原子具有极强的活性，可氧化几乎所有有机物，造成涂膜中的有机物质被氧化，使高分子有机物发生断链、降解，最终使涂膜粉化、失光、泛黄、变色，导致耐候性降低。通过设计包膜工艺，屏蔽或复合电子和空穴，堵塞晶格缺陷，隔绝二氧化钛与光(UV)的直接接触，可以提高钛白粉的耐候性和耐粉化性。户外涂料，是用于涂刷建筑外立墙面的，所以最重要的一项指标就是抗紫外线照射，要求达到长时间照射不粉化、不变色。户外涂料因暴露于大气中，要经受风吹、日晒、盐雾腐蚀、雨淋、冷热变化等作用，所以户外涂料要求有高的耐候性。传统的提高耐候性的方法靠包覆致密、均匀、连续的硅膜层来实现，硅包膜通过生成“活性硅”形成一层致密的无定型水合氧化硅的表皮状膜，大大提高产品的耐候性，美国专利4125412、5041162均采用致密二氧化硅膜层的包覆来提高产品的耐候性。但氧化硅膜一般不单独进行，单独包会造成浆料过滤洗涤性能变差，易产生触变性，容易发生“假稠”现象，一般与Al、P、Ce、Mn等复合包膜。因此，有必要研发一种新的户外涂料用钛白粉及制备方法，以解决上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种户外涂料用钛白粉及制备方法。本专利技术的目的是以下述技术方案实现的：一种户外涂料用钛白粉，包括二氧化钛基材和位于所述二氧化钛基材表面的包膜层，所述包膜层由内至外依次包括钛/锆复合包膜层、硅包膜层、过渡金属与氧化铝复合包膜层和氧化铝包膜层。优选的，所述过渡金属为选自镍、钴、Mn、Fe或Cu中的至少一种。优选的，所述钛/锆复合包膜层是由同时加入钛盐和锆盐在pH7.0～9.0条件下形成的，所述钛盐加入量以TiO2计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；所述锆盐加入量以ZrO2计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％。优选的，所述钛盐为选自TiOSO4、TiOCl2或TiCl4中的至少一种；所述锆盐为选自Zr(SO4)2、ZrCl4、ZrOCl2或Zr(NO3)4中的至少一种。优选的，所述硅包膜层是由加入硅盐形成的，所述硅盐加入量以SiO2计，为所述二氧化钛基材质量的1.0～3.0％。优选的，所述硅盐为硅酸钠和/或硅酸钾。优选的，所述过渡金属与氧化铝复合包膜层、以及氧化铝包膜层，是由首先同时加入酸性过渡金属盐类和碱性铝盐，待所述酸性过渡金属盐类加入完成后，再加入碱性铝盐在pH7.0～9.0条件下形成的，所述酸性过渡金属盐类加入量以过渡金属氧化物计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；所述碱性铝盐加入量以Al2O3计，为所述二氧化钛基材质量的1.0～5.0％。优选的，所述酸性过渡金属盐类为选自硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、硫酸钴、硝酸钴、氯化钴、硫酸锰、硝酸锰、氯化锰、硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸铜、硝酸铜或氯化铜中的至少一种；所述碱性铝盐为铝酸钠和/或铝酸钾。如上所述的户外涂料用钛白粉的制备方法，包括以下步骤：S1：制备二氧化钛基材料浆，同时向料浆中加入钛盐、锆盐，然后均化，进行钛/锆复合包膜；S2：向料浆中加入硅盐，然后均化，进行硅包膜；S3：同时向料浆中加入酸性过渡金属盐类和碱性铝盐，待酸性过渡金属盐类加入完成后，再加入一定量的碱性铝盐，均化，进行过渡金属与氧化铝复合包膜和氧化铝包膜。优选的，步骤S1在50～70℃条件下进行，所述钛盐、锆盐加入时间为30～120min，在所述钛盐、锆盐加入过程中同时加入pH调节剂保持料浆pH为7.0～9.0，均化时间为15～30min；所述钛盐加入量以TiO2计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；所述锆盐加入量以ZrO2计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；步骤S2在80～95℃条件下进行，首先用pH调节剂调节料浆pH至9.5～10.5；然后再加入硅盐，硅盐加入时间为15～30min，然后均化15～30min；再加入pH调节剂调节料浆pH至6.5～7.5，调节时间为60～180min，再次均化20～40min；所述硅盐加入量以SiO2计，为所述二氧化钛基材质量的1.0～3.0％；步骤S3在50～70℃条件下进行，首先加入pH调节剂调节料浆pH至7.0～9.0，然后同时向料浆中加入酸性过渡金属盐类和碱性铝盐，待酸性过渡金属盐类加入完成后，再采用一定量的碱性铝盐和pH调节剂并流，并维持料浆的pH为7.0～9.0，均化10～30min；所述碱性铝盐总计加入时间为30-150min；所述酸性过渡金属盐类加入量以过渡金属氧化物计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；所述碱性铝盐总计加入量以Al2O3计，为所述二氧化钛基材质量的1.0～5.0％；步骤S3结束以后再加入pH调节剂调节料浆pH至5.0～6.0，pH调节时间为60-180min，均化60～120min，然后经制粉得到钛白粉。本专利技术提供的户外涂料用钛白粉，采用特殊的包膜方式，在钛白粉颗粒表面先包覆一层Ti/Zr复合膜，既能掩蔽TiO2的光活性基团提高钛白粉的耐候性，又能增加TiO2粒子表面与其它包覆层之间的附着力；在第一层膜层形成后，进行第二层硅包膜，进一步提高钛白粉的耐候性；第三层通过引入少量的过渡金属盐与碱性铝盐复合包膜，更进一步屏蔽光催化活性，提高耐候性能，同时第三层和最外层包覆的氧化铝又提高了分散性，从而使制备得到的钛白粉性能优异。附图说明图1是本专利技术实施例1～3与对比例制备得到的钛白粉在醇酸氨基树脂体系以氙灯快速老化实验，60°保光率随时间变化图。具体实施方案本专利技术提供的户外涂料用钛白粉，包括二氧化钛基材和位于二氧化钛材表面的包膜层，包膜层由内之外依次包括钛/锆复合包膜层、硅包膜层、过渡金属与氧化铝复合包膜层和氧化铝包膜层。本专利技术首先在二氧化钛基材外包覆钛锆复合包膜层，然后再依次包覆硅包膜层、过渡金属与氧化铝复合包膜层及氧化铝膜层。一方面，钛包覆所形成的水合物以羟基的形式牢固地键合在TiO2表面，其表面积和表面活性很大，具有很强的吸附力，能提高二氧化钛基体与其它包覆层(锆膜、硅膜、过渡金属膜、铝膜)之间的附着力；另一方面，由于Ti的电负性比Zr的大，Ti周围的电子密度减小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种户外涂料用钛白粉，其特征在于，包括二氧化钛基材和位于所述二氧化钛基材表面的包膜层，所述包膜层由内至外依次包括钛/锆复合包膜层、硅包膜层、过渡金属与氧化铝复合包膜层和氧化铝包膜层。/n

【技术特征摘要】
1.一种户外涂料用钛白粉，其特征在于，包括二氧化钛基材和位于所述二氧化钛基材表面的包膜层，所述包膜层由内至外依次包括钛/锆复合包膜层、硅包膜层、过渡金属与氧化铝复合包膜层和氧化铝包膜层。


2.如权利要求1所述的户外涂料用钛白粉，其特征在于，
所述过渡金属为选自镍、钴、Mn、Fe、或Cu中的至少一种。


3.如权利要求1所述的户外涂料用钛白粉，其特征在于，
所述钛/锆复合包膜层是由同时加入钛盐和锆盐在pH7.0～9.0条件下形成的，所述钛盐加入量以TiO2计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；所述锆盐加入量以ZrO2计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％。


4.如权利要求3所述的户外涂料用钛白粉，其特征在于，
所述钛盐为选自TiOSO4、TiOCl2、或TiCl4中的至少一种；所述锆盐为选自Zr(SO4)2、ZrCl4、ZrOCl2、或Zr(NO3)4中的至少一种。


5.如权利要求1所述的户外涂料用钛白粉，其特征在于，
所述硅包膜层是由加入硅盐形成的，所述硅盐加入量以SiO2计，为所述二氧化钛基材质量的1.0～3.0％。


6.如权利要求5所述的户外涂料用钛白粉，其特征在于，
所述硅盐为硅酸钠和/或硅酸钾。


7.如权利要求1所述的户外涂料用钛白粉，其特征在于，
所述过渡金属与氧化铝复合包膜层、以及氧化铝包膜层，是由首先同时加入酸性过渡金属盐类和碱性铝盐，待所述酸性过渡金属盐类加入完成后，再加入碱性铝盐在pH7.0～9.0条件下形成的，所述酸性过渡金属盐类加入量以过渡金属氧化物计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；所述碱性铝盐加入量以Al2O3计，为所述二氧化钛基材质量的1.0～5.0％。


8.如权利要求7所述的户外涂料用钛白粉，其特征在于，
所述酸性过渡金属盐类为选自硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、硫酸钴、硝酸钴、氯化钴、硫酸锰、硝酸锰、氯化锰、硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸铜、硝酸铜或氯化铜中的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：和奔流，曹青喜，王永珊，王欢欢，王莉萍，李瑞瑞，冯亚阳，郭永阳，赵丁，张健，
申请(专利权)人：龙蟒佰利联集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41