一种钛白粉与高岭土的复合填料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钛白粉与高岭土的复合填料及制备方法，属于复合填料技术领域。针对目前该领域研发技术工艺流程长、废液处理难，环保压力大的问题，本发明专利技术旨在推广一种简单、高效、无废水、低成本的钛白粉/高岭土复合填料。钛白粉为金红石型300纳米以下的纳米粉体，高岭土为煤矸石煅烧得到的2微米以下的煅烧高岭土粉末。微米级高岭土与纳米级太白粉以9:1～5:5的质量比在机械剪切力的作用下直接混合，喷洒酒精改性剂稀释液，然后保温并固化，得到钛白粉与高岭土的复合填料。本发明专利技术采用机械活化吸附与闪喷改性嫁接和热固化工艺，得到的复合填料粉体白度高、遮盖力强、成本低廉，可替代钛白粉用于涂料、橡胶领域作为填料使用。橡胶领域作为填料使用。

【技术实现步骤摘要】
一种钛白粉与高岭土的复合填料及制备方法


[0001]本专利技术属于复合填料
，具体涉及一种钛白粉与高岭土的复合填料及制备方法。

技术介绍

[0002]我国是涂料生产大国，长期以来涂料中使用的填料主要是高岭土和钛白粉。高岭土价格低廉，应用广泛。在我国无论是天然高岭土还是煅烧高岭土都具有丰富的资源。但是由于其折光率只有1.62，相比钛白粉2.54要低很多，其遮盖力没法和钛白粉比拟。因此在高端涂料领域仍然使用钛白粉。钛白粉价格昂贵、生产工艺复杂，并伴随大量的废液产生。其良好的性能在应用过程中并没有充分发挥出来，根据测算在钛白粉微粒子中，只有其表层三分之一体积的组分发挥了功能作用，内核被包裹在里面无法发挥作用。导致这种优质资源大量浪费。我国是钛资源严重缺乏的国家。解决这种困境的办法是在便宜的无机粉体表面包裹钛白粉，形成钛白粉包裹型填料，或者直接将其他白色无机粉体与钛白粉复合制备出复合填料，这样既能够利用其高遮盖力，高白度的特性，也能节省钛资源。
[0003]国内外对此做了大量的研究，基本思路有两种：一种是将钛白粉与其他无机白色粉体混合，添加助剂进行研磨，制成浆料然后经700～900℃高温煅烧，最后打散成粉末；另一种是将被包敷的无机粉体粒子浸入钛盐溶液中，控制PH值，温度和时间等反应条件，将氢氧化钛沉积到其表面，然后经高温煅烧在无机粉体表面形成氧化钛包敷涂层。此工艺在实验室取得了良好的效果，但是一直没有被产业化生产。主要原因有如下几点：
[0004]1.制备流程长，工艺复杂，能耗高，成本高，利润小。/>[0005]2.生产过程中有大量的酸碱性废液产生，环保压力大。
[0006]以上原因导致企业不愿意规模化生产，因此该技术一直不能在产业界应用。要解决该问题，必须在研发阶段避免上述问题产生，同时制备出性能良好的复合填料。特别是填料的亲疏水性和亲油性，只有这些指标可控，才能够更广泛的应用于水性、油性涂料、橡胶等领域。

技术实现思路

[0007]针对当前该领域研发技术工艺流程长、废液处理难，环保压力大的问题，本专利技术提供了一种钛白粉与高岭土的复合填料及制备方法。
[0008]目的是提供一种高白度，亲疏水和亲油性可控的复合粉体填料产品生产方法，生产工艺简单，成本低廉，无废液产生。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：
[0010]一种钛白粉与高岭土的复合填料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1，将微米级高岭土与纳米级钛白粉在机械剪切力的作用下直接混合，得到复合粉体；
[0012]步骤2，将酒精改性剂稀释液喷洒到复合粉体表面；
[0013]步骤3，保持物料温度在60～95℃之间，继续高速混合物料30～60分钟；
[0014]步骤4，将混合物料固化处理，得到钛白粉与高岭土的复合填料。
[0015]进一步，所述高岭土与钛白粉以9:1～5:5的质量比混合。
[0016]进一步，所述钛白粉为金红石型300纳米以下的纳米粉体；所述高岭土为煤矸石煅烧得到的2微米以下的煅烧高岭土粉末。
[0017]进一步，所述步骤2中喷洒具体为：在高压空气雾化喷头作用下雾化喷洒，物料温度控制在60～95℃时实施喷洒作业；喷洒过程中保持高速混合搅拌操作，喷洒方式采取间歇式喷洒。
[0018]进一步，所述酒精改性剂稀释液中改性剂与酒精稀释比例为1:20～1:50。适量的酒精将改性剂分子均匀的分散开，在雾化闪喷的过程中容易使改性剂分子与高岭土、钛白粉混合粉体表面接触发生反应。过量的酒精使改性剂分子在稀释液中的浓度降低，需要多次闪喷完成。在此过程中改性剂多次到达粉体表面容易造成改性剂分子叠层，上层分子不能充分与粉体表面羟基接触反应，降低改性效果。酒精不足，稀释液中改性剂分子浓度太高，闪喷次数小，改性剂不足以将粉体表面完整包覆，易造成部分包裹改性的结果，同样降低改性效果。因此适量的酒精十分关键，是确保改性效果的关键因素之一。
[0019]进一步，所述改性剂为羟基硅油、硅烷偶联剂KH550、硬脂酸钠中一种或多种任意比例的混合物。羟基硅油内含大量的甲基，羟基，甲基赋予亲油疏水特性，羟基是嫁接的主要官能团，成为改性的关键；硅烷偶联剂KH550分子一端是乙氧基，具有良好的疏水亲油性，另一端是是氨基可以与有机聚合物反应，形成良好的有机无机结合界面；硬脂酸钠具有同样的特性；上述三种改性剂均可溶解于酒精中，形成稀释溶液，也可以互相匹配形成酒精稀释的改性剂复合液，发挥协同改性效应。
[0020]进一步，所述改性剂组分占复合粉体总质量的0.5～3％。改性剂的作用是在被改性的无机粉体表面形成均匀的改性剂包覆层，改性剂太少不能够形成完整的包覆层降低改性效果，改性剂太多，会使改性剂在无机粉体表面叠层，造成浪费，增加成本。同时会降低粉体白度，影响遮盖力。
[0021]进一步，所述步骤4中将混合物料固化处理的温度为150～300℃，固化时间为0～6小时。
[0022]一种钛白粉与高岭土的复合填料的制备方法制得的复合填料。
[0023]与现有技术相比本专利技术具有以下优点：
[0024]本专利技术依靠机械活化作用，在高岭土和钛白粉粉体表面产生新的活性点，依靠静电吸附使纳米级钛白粉吸附在微米及高岭土片层表面。随后通过高压空气雾化改性剂闪喷到复合粉体表面形成改性包覆层。最后经固化工艺将包覆层固定在复合粉体表面，形成包覆型高岭土/钛白粉复合填料。不使用传统改性剂溶液浸泡的方法，直接改性，工艺简单，处理温度低仅为150～300℃，成本低廉，无废液产生，无污染物释放，极易工业化生产。得到的复合填料粉体白度高、遮盖力强、亲疏水性、亲油性可控、成本低廉，可替代钛白粉应用于水性和油性涂料中，橡胶和树脂复合材料中作为填料。
具体实施方式
[0025]以下实施例中钛白粉为金红石型300纳米以下的纳米粉体；高岭土为煤矸石煅烧
得到的2微米以下的煅烧高岭土粉末。
[0026]实施例1
[0027]高岭土与钛白粉粉末按照8:2质量比混合，在密闭的高速混合机中混合，转速3000转/分钟，同时将物料升温到80℃，混合30分钟，得到复合粉体。将配置好的酒精改性剂稀释液(羟基硅油：酒精＝1:20)从高速混合机顶部经高压雾化喷洒到旋转的复合粉体表面。改性剂与复合粉体比例为2.5:100。喷洒完毕后。继续保持80℃、高速混合30分钟，出料。所得复合填料粉体蓝光白度94％，水接触角142
°
，与正辛烷接触角18
°
，遮盖力48g/m2，黑白样板反射率比98.2％。
[0028]实施例2
[0029]高岭土与钛白粉粉末按照7:3质量比混合，在密闭的高速混合机中混合，转速3000转/分钟。同时将物料升温到85℃，混合30分钟。将配置好的酒精改性剂稀释液(羟基硅油：硅烷偶联剂：酒精＝1:1：40)从混合机顶部经高压雾化喷洒到旋转的复合粉体表面。改性剂与粉体比例为2.5:100。喷洒完毕后。继续本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛白粉与高岭土的复合填料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，将微米级高岭土与纳米级钛白粉在机械剪切力的作用下直接混合，得到复合粉体；步骤2，将酒精改性剂稀释液喷洒到复合粉体表面；步骤3，保持物料温度在60～95℃之间，继续高速混合物料30～60分钟；步骤4，将混合物料固化处理，得到钛白粉与高岭土的复合填料。2.根据权利要求1所述的一种钛白粉与高岭土的复合填料的制备方法，其特征在于：所述高岭土与钛白粉以9:1～5:5的质量比混合。3.根据权利要求2所述的一种钛白粉与高岭土的复合填料的制备方法，其特征在于：所述钛白粉为金红石型300纳米以下的纳米粉体；所述高岭土为煤矸石煅烧得到的2微米以下的煅烧高岭土粉末。4.根据权利要求3所述的一种钛白粉与高岭土的复合填料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中喷洒的具体方法为：在高压空气雾化喷头作用下雾...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金才，张鹏，薛芳斌，吴海斌，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：