一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法技术

一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，该方法是在气相氧化条件下包锆膜，然后将二氧化钛粉体打浆，用甲基丙烯酸钠分散剂分散二氧化钛，砂磨后，用碱式铝盐在酸性条件下湿法在二氧化钛表面包覆第二层氧化铝包膜，用酸式铝盐控制反应条件；再进行聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯有机包膜，洗涤、过滤、干燥，进行气粉处理，气粉时加入有机处理剂，得到高消色力、高耐候性二氧化钛粉体。工艺简单合理，包覆的锆膜，膜层连续、致密且均匀；通过包覆聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯解决气粉时粘壁的现象，产品细度小，具有良好的消色力，并且产品的耐候性好，适合涂料行业使用。适合涂料行业使用。

【技术实现步骤摘要】
一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法


[0002]本专利技术涉及一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法。

技术介绍

[0003]涂料行业是钛白粉最重要的应用领域之一。目前，涂料行业内一般采用湿法在碱性条件下对二氧化钛进行二氧化锆和氧化铝包膜，如CN 104119702 A，公开了“一种高光泽、高耐候性金红石型钛白粉的锆铝包膜工艺”，该方法是在碱性条件下包二氧化锆和氧化铝膜。但是碱性包膜存在的不足之处是：产品的消色力偏低，造成二氧化钛添加量加大，影响最终产品的性能，不能满足产品的使用要求。
[0004]由于湿法包锆膜工艺的局限性，包覆均匀性并不理想，为了保证钛白粉的耐候性，湿法包锆膜的量一般为1％～3％，膜层较厚，其成本相对较高，且影响二氧化钛产品的其它指标。并且，由于二氧化钛应用体系的需求，保证二氧化钛的分散性和相容性，需要在气粉时加入有机处理剂，但是经过锆铝包膜后的二氧化钛产品，在气粉时会出现粘壁的现象，造成产品团聚，影响二氧化钛产品的质量。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，工艺简单合理，包覆的锆膜，膜层连续、致密且均匀；通过包覆聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯解决气粉时粘壁的现象，产品细度小，具有良好的消色力，并且产品的耐候性好，适合涂料行业使用。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将精四氯化钛与氧气通入氧化反应发生器内气相氧化反应，控制反应温度、压力以及四氯化钛和氧气的流量，反应生成的气固混合物进入氧化反应发生器的冷却段，在冷却段通入气相精四氯化锆，与气固混合物中的氧气进行气相氧化反应，在二氧化钛表面包覆第一层二氧化锆膜层，气相氧化反应完成后，经冷却导管进入袋滤器，进行气固分离，获得二氧化锆包覆的钛白粉；其中，氧气加入量为精四氯化钛和精四氯化锆氧化反应的理论反应量之和的1.3～1.4倍；2)将二氧化锆包覆的钛白粉在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量0.1％～0.5％甲基丙烯酸钠分散剂，搅拌0.5h后，砂磨，配制成二氧化钛质量浓度为20％～30％的浆料；3)将浆料升温至50～70℃，并保持整个包膜过程都在此温度下；4)用碱式铝盐在酸性条件下在二氧化钛表面包覆第二层氧化铝包膜，用酸式铝盐控制反应条件；5)向浆料中加入占二氧化钛质量的0.3％～0.8％的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸
酯，熟化0.5h，进行第三层有机剂包膜；6)洗涤、过滤、干燥，进行气粉处理，气粉时加入有机处理剂，得到高消色力、高耐候性二氧化钛粉体。
[0007]进一步的，用碱液调节浆料pH值5.0～6.5，熟化0.5h；在0.5～1h加入碱式铝盐，碱式铝盐的加入量以碱式铝盐中Al2O3占TiO2质量的1.0％～2.5％计，同时用酸式铝盐维持浆料pH值5.0～6.5，然后，再熟化时间0.5～1h。
[0008]进一步的，氧化反应发生器内，精四氯化钛流量为5500～6500Kg/h、压力为0.5～0.8MPa；氧气流量为1210～1545Kg/h、压力为1.2～1.4Mpa。
[0009]进一步的，冷却段气相氧化四氯化钛产物的温度为1500～1600℃；加入预热后的气相精四氯化锆，精四氯化锆流量为13.2～46.6Kg/h、压力为1.0～1.2MPa。
[0010]进一步的，精四氯化锆预热时，在300kPa～900kPa的压力下，将精四氯化锆预热至870℃～990℃。
[0011]进一步的，所述碱液可为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；所述碱液浓度为10％～20％。
[0012]进一步的，所述碱式铝盐为偏铝酸钠、偏铝酸钾中的一种或两种；所述酸式铝盐为硫酸铝、氯化铝中的一种或两种。
[0013]进一步的，所述碱式铝盐浓度按Al2O3计为170～200g/L，酸式铝盐浓度按Al2O3计为90～110g/L。
[0014]进一步的，在步骤6)中，有机处理剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，聚醚改性聚二甲基硅氧烷加入量占二氧化钛质量的0.3％～0.5％；气粉时选择加入亲水的聚醚改性聚二甲基硅氧烷作为有机处理剂，降低了颗粒表面张力，提高了颗粒在应用体系中的分散性和相容性。
[0015]本专利技术采用气相条件下包锆膜，然后将二氧化钛粉体打浆，用有机物分散二氧化钛后砂磨，湿法包铝膜，再进行有机包膜，其有益效果是：(1)氧化反应发生器冷却段通入气相精四氯化锆直接进行气相包二氧化锆膜，工序简单，且膜层连续、致密且均匀，膜层厚度可控制在3～5nm，为纳米级别，为最终产品细度提供保证。气相包锆膜较液相包膜省去了熟化脱羟基的过程。连续、致密且均匀的气相包锆膜较液相包膜产品在消色力和耐候性上有显著提升。一方面均匀的氧化锆膜层的包覆，为提高产品消色力奠定了基础。另一方面，连续、致密的氧化锆膜层的包覆，有效堵塞二氧化钛的光活化点，提高产品耐候性。上述结论可以通过包覆膜层的透射电镜图像和产品消色力及失光率得以验证。
[0016](2)通过有机分散剂甲基丙烯酸钠，进一步提高产品的消色力。
[0017](3)无机铝包膜后的有机包膜选择亲水的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，其具有很高的表面活性，良好的增溶和润湿功能。不仅有效降低颗粒表面活性，而且平衡了颗粒表面的不饱和价键。且可以降低气粉时产生的静电，减轻粘壁和团聚，提高气粉流动性。使气粉后颗粒的粒度分布更窄，进而提高产品消色力。
[0018]本专利技术方法提高了二氧化钛粉体的消色力，并且使产品具有高耐候性和高分散性，消色力可以达到105～107；耐候性通过失光率来衡量，失光率低于41％；细度可以达到10～12μm。
附图说明
[0019]图1是本专利技术对应实施例3气相氧化锆包膜透射电镜图；图2是本专利技术对应实施例3最终产品透射电镜图；图3是本专利技术对应对比例3气相氧化锆包膜透射电镜图；图4是本专利技术对应对比例3最终产品透射电镜图。
具体实施方式
实施例1该高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，步骤如下：1、在800kPa的压力下，将四氯化钛预热至550℃，氧气预热至750℃，分别引入至高温氧化反应器中；控制氧化反应发生器内精四氯化钛流量：5500Kg/h，压力：0.5MPa。控制氧气流量：1210Kg/h，氧气压力：1.2Mpa。
[0022]用甲苯燃烧产生的热量将热氧在高温氧化反应器中二次预热至1700℃，使四氯化钛与氧气发生气相氧化反应，同时加入三氯化铝、氯化钾及去离子水，其中，四氯化钛与三氯化铝、氯化钾、去离子水的质量比分别为1000:10、1000:1、1000:6(去离子水的量用计量泵控制)，三氯化铝的加入方式为用铝粉和氯气在三氯化铝发生器中反应，生成的三氯化铝与四氯化钛气流共同引入至氧化反应器中；去离子水的加入方式为利用载气将去离子水在喷枪中雾化后加入至氧化反应器内的热氧气流中；氯化钾的加入方式为将氯化钾与三氯化铝及四氯化钛在三氯化铝发生器中共同混合后引入至高温氧化反应器中。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将精四氯化钛与氧气通入氧化反应发生器内气相氧化反应，控制反应温度、压力以及四氯化钛和氧气的流量，反应生成的气固混合物进入氧化反应发生器的冷却段，在冷却段通入气相精四氯化锆，与气固混合物中的氧气进行气相氧化反应，在二氧化钛表面包覆第一层二氧化锆膜层，气相氧化反应完成后，经冷却导管进入袋滤器，进行气固分离，获得二氧化锆包覆的钛白粉；其中，氧气加入量为精四氯化钛和精四氯化锆氧化反应的理论反应量之和的1.3～1.4倍；2)将二氧化锆包覆的钛白粉在蒸馏水中打浆，加入占二氧化钛质量0.1％～0.5％甲基丙烯酸钠分散剂，搅拌0.5h后，砂磨，配制成二氧化钛质量浓度为20％～30％的浆料；3)将浆料升温至50～70℃，并保持整个包膜过程都在此温度下；4)用碱式铝盐在酸性条件下在二氧化钛表面包覆第二层氧化铝包膜，用酸式铝盐控制反应条件；5)向浆料中加入占二氧化钛质量的0.3％～0.8％的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，熟化0.5h，进行第三层有机剂包膜；6)洗涤、过滤、干燥，进行气粉处理，气粉时加入有机处理剂，得到高消色力、高耐候性二氧化钛粉体。2.根据权利要求1所述的高消色力、高耐候性二氧化钛颜料的生产方法，其特征在于：用碱液调节浆料pH值5.0～6.5，熟化0.5h；在0.5～1h加入碱式铝盐，碱式铝盐的加入量以碱式铝盐中Al2O3占TiO2质量的1.0％～2.5％计，同时用酸式铝盐维持浆料pH值5.0～6.5，然后，再熟化时间0.5～1h。3.根据权利要求1所述的高消色力、...

【专利技术属性】
技术研发人员：于学成，吴琼，何双力，姜志刚，王建伟，张炳，刘立新，许丽岩，杨平，赵福军，穆宇同，陈鸣宇，
申请(专利权)人：中信钛业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：