一种二氧化钛水性分散体的制备方法及其产品和应用技术

本发明专利技术公开了一种二氧化钛水性分散体的制备方法及其产品和应用，该方法包括以下步骤：将二氧化钛粉体分散在含六偏磷酸钠的水溶液中进行研磨，通过电解的方法将氧化铝包覆在二氧化钛表面，再与两种特殊的表面活性剂混合分散，得到二氧化钛水性分散体。本发明专利技术提供的二氧化钛水性分散体的制备方法及其产品和应用，通过电解法能够控制氧化铝产生的速度、大小以及包覆厚度，能够形成致密的、厚度可控的膜，二氧化钛水性分散体的颜料粒径小，初时粒径230

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化钛水性分散体的制备方法及其产品和应用


[0001]本专利技术属于精细化工
，具体涉及一种二氧化钛水性分散体的制备方法及其产品和应用。

技术介绍

[0002]二氧化钛常被称为钛白粉，是一种重要的白色颜料，具有较高的消色力和遮盖力，且具有白度好、耐光、耐晒、耐热等优点。二氧化钛主要有锐钛型和金红石型，据国家化工行业生产力促进中心钛白分中心和钛白粉产业技术创新战略联盟秘书处统计，2019年，全国能维持正常生产条件的41家全流程型企业的二氧化钛综合产量达318万吨，其中金红石型为254.5万吨，占比80.01％；锐钛型为51.8万吨，占比16.28％。由于金红石型是最稳定的结晶形态，结构致密，比锐钛型有更高的硬度、密度、介电常数和折射率，在耐候性和抗粉化方面比锐钛型优越，成为涂料中常用的钛白粉。
[0003]直接使用钛白粉着色存在粉尘污染严重、颜料颗粒大不易分散、散射力低等缺陷。在涂料、造纸等工业领域中，一般将二氧化钛稳定分散在水性体系中制备成水性分散体进行使用。然而钛白粉在水中非常容易产生自发的凝聚，表现出强烈的团聚特性，生成粒径较大的二次颗粒，并且未经表面处理的钛白粉在体系中不能很好的分散，致使散射力、遮盖力差，制成品的耐候性和抗老化性能差，为此，需要对钛白颜料进行表面改性。
[0004]氧化铝包覆二氧化钛是一种常见的方法，例如公布号为CN109266049A的中国专利公开了一种高耐候涂料专用二氧化钛的制备方法，先后用致密硅膜、致密铝膜、疏松铝膜包覆二氧化钛，其中铝膜是采用在碱性溶液中加酸中和法制得的；公告号为CN100434485C的中国专利公开了一种易分散及高耐候性二氧化钛的制备方法，先用硅包覆然后用铝包覆二氧化钛，其中氧化铝是硫酸铝与氢氧化钠中和得到的；公告号为CN101734714B的中国专利公开了一种钛表面改性方法，用干法研磨反应得到表面包覆二氧化硅和/或三氧化二铝的二氧化钛；专利号为US4448609的美国专利公开了一种二氧化钛颜料水性分散体的制备方法，是首先用铝化合物对钛白颜料进行表面包覆，然后与胺基分散剂和阴离子分散剂经过研磨等制备钛白颜料含量高的水性分散体。
[0005]当颜料粒径相当于波长的1/2时，产生最大的遮盖力；粒径较小时，光线会绕过颜料粒子发生衍射，遮盖作用下降，透明度增强；粒径较大时，随着粒径的变大，光的散射作用越来越差，遮盖力下降。金红石型二氧化钛最佳粒径为270nm。上述技术通过化学方法制备氧化铝，反应过程中工艺条件不能很好的控制，使氧化铝生成的速度较快，导致氧化铝粒径大小不可控以及包覆在二氧化钛上的厚度、致密程度不可控。因此，使用氧化铝包覆的现有技术制备的二氧化钛水性分散体颜料具有强烈的团聚特性，在储存一段时间后，容易凝聚生成粒径较大的二次颗粒，出现颜料颗粒沉淀、絮凝等情况。在涂料应用中，与体系相容性不好，最后导致遮盖力差。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种二氧化钛水性分散体的制备方法及其产品和应用。
[0007]为实现上述目的，达到上述技术效果，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种二氧化钛水性分散体的制备方法，包括以下步骤：
[0009]1)二氧化钛悬浊液的制备
[0010]将二氧化钛粉体添加到含有六偏磷酸钠的水溶液中，经过分散和研磨，得到二氧化钛悬浊液；按质量份数计，所述二氧化钛悬浊液总质量为100份，包括以下组份：
[0011]二氧化钛粉体30～60份、六偏磷酸钠1～5份，余量为水；
[0012]2)氧化铝包覆的二氧化钛的制备
[0013]将步骤1)得到的二氧化钛悬浊液置于电解槽中，用pH值调节剂将pH值调节在9.0～13.0，将分别作为阳极和阴极的两片铝片置于电解槽中并连接交流电源的正负极，加热搅拌反应；过滤干燥得到氧化铝包覆的二氧化钛；
[0014]3)二氧化钛水性分散体的制备
[0015]将步骤2)得到的氧化铝包覆的二氧化钛添加到含有表面活性剂的水溶液中，分散均匀得到二氧化钛水性分散体；按质量份数计，所述二氧化钛水性分散体总质量为100份，包括以下组份：
[0016]氧化铝包覆的二氧化钛质量为30～60份，表面活性剂的质量为2～4份，余量为水；
[0017]表面活性剂由质量比为1:5～5：1的表面活性剂A和表面活性剂B组成；
[0018]所述表面活性剂A具有通式(I)的结构：
[0019][0020]其中，R1、R2为相互独立的氢、甲基或乙基中的一种，优选地，R1、R2具有相同的结构；R3、R4为相互独立的氢、甲基、乙基或丙基中的一种，优选地，R3、R4具有相同的结构；m为1～8的整数；
[0021]所述表面活性剂B具有通式(II)的结构：
[0022][0023]其中，R5为含有15～20个碳原子的烷基；R6为含有10～15个碳原子的烷基；n为4～10的整数。
[0024]进一步的，步骤1)中，所述二氧化钛粉体采用金红石型二氧化钛。
[0025]进一步的，步骤2)中，采用氢氧化钠或氢氧化钾水溶液调节二氧化钛悬浊液的pH
值至9.0～13.0，氢氧化钠或氢氧化钾水溶液的浓度优选为1mol/L。
[0026]进一步的，步骤2)中，交流电源的电压为10～50V，频率为2000～4000Hz，加热温度为30～50℃，搅拌速率为500～800r/min，反应时间为24～36h。
[0027]本专利技术公开了一种二氧化钛水性分散体，采用一种二氧化钛水性分散体的制备方法制备得到。
[0028]本专利技术公开了一种二氧化钛水性分散体在涂料领域中的应用。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0030]本专利技术公开了一种二氧化钛水性分散体的制备方法及其产品和应用，该方法包括以下步骤：首先，将二氧化钛粉体分散在含六偏磷酸钠的水溶液中进行研磨，然后通过电解的方法将氧化铝包覆在二氧化钛表面，最后再与两种特殊的表面活性剂混合分散，得到二氧化钛水性分散体。本专利技术提供的二氧化钛水性分散体的制备方法及其产品和应用，通过电解法能够控制氧化铝产生的速度、大小以及包覆厚度，能够形成致密的、厚度可控的膜，二氧化钛水性分散体的颜料粒径小(初时粒径230
‑
260nm，储存180天后粒径为270
‑
300nm)、储存稳定性好，即使放置180天后颜料粒径变化较小，应用在涂料体系中具有遮盖力和耐候性好等优势。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0032]下面对本专利技术的实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0033]如图1所示，一种二氧化钛水性分散体的制备方法，包括以下步骤：
[0034]1)二氧化钛悬浊液的制备：
[0035]将二氧化钛粉体添加到含有六偏磷酸钠的水溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛水性分散体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)二氧化钛悬浊液的制备：将二氧化钛粉体添加到含有六偏磷酸钠的水溶液中，经过分散和研磨后得到二氧化钛悬浊液；2)氧化铝包覆的二氧化钛的制备：将步骤1)所得二氧化钛悬浊液置于电解槽中，调节pH值至9.0～13.0，将分别作为阳极和阴极的铝片置于电解槽中并连接交流电源的正负极，加热搅拌、过滤、干燥，得到所需氧化铝包覆的二氧化钛；3)二氧化钛水性分散体的制备：将步骤2)所得氧化铝包覆的二氧化钛添加到含有表面活性剂的水溶液中，分散均匀，得到所需二氧化钛水性分散体；所述表面活性剂由表面活性剂A和表面活性剂B组成；所述表面活性剂A具有通式(I)的结构：其中，R1、R2为相互独立的氢、甲基或乙基中的一种；R3、R4为相互独立的氢、甲基、乙基或丙基中的一种；m为1～8的整数；所述表面活性剂B具有通式(II)的结构：其中，R5为含有15～20个碳原子的烷基；R6为含有10～15个碳原子的烷基；n为4～10的整数。2.根据权利要求1所述的一种二氧化钛水性分散体的制备方法，其特征在于，步骤1)中，按质量份数计，所述二氧化钛悬浊液总质量为100份，包括以下组份：二氧化钛粉体30～60份、六偏磷酸钠1～5份，余量为水。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅成国，吕品，胡正青，徐海梅，黄丽蓉，
申请(专利权)人：常熟世名化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：