专利名称：一种改性钛白粉及其制备方法、一种汽车中涂涂料的制作方法
技术领域：
本发明属于钛白粉领域，尤其涉及一种改性钛白粉及其制备方法、含有该改性钛白粉的汽车中涂涂料。
背景技术：
二氧化钛是一种无机化合物，经过表面改性后具有良好的遮盖力、折射率及其在亲水介质中较强的分散性，因此在汽车表面用漆中有着广泛的用途。目前，钛白粉的改性工艺分为湿法和干法两种湿法即将钛白粉分散成悬浮液，然后对其表面进行无机包膜和有机包膜；干法即直接对粉体状的二氧化钛进行包膜。现有技术中，采用干法包膜时，有机改性剂与TW2颗粒结合力较差，容易脱离，且改性工艺复杂、条件苛刻；常用的有机改性剂一般为有机包膜剂包含三羟基甲基丙烷、有机硅表面活性剂、硅烷偶联剂。例如，CN1680491A公开了一种干法制备化纤钛白的方法，以二氧化钛为原料，通过超细粉碎、分级加工处理后得到超细钛白粉，然后通过压缩空气将超细钛白粉和表面活性剂分别分散成气-固物流和气-雾物流，导入管事旋流器中进行高速旋流运动，完成高效混合碰撞、粘附以及分级，得到不同级别的钛白粉粘附体，最后通过气-固分离、陈化处理得到粒径< Iym的化纤钛白产品和粒径1-2 μπι的化纤钛白产品。但是该化纤钛白的改性工艺复杂，需要先对钛白粉进行粉碎、分级预处理，且超细钛白粉和表面活性剂均需通过压缩空气分散，最后还需旋流碰撞分级，设备成本也较高。
发明内容
本发明解决了现有技术中钛白粉改性工艺复杂、成本较高的技术问题。本发明提供了一种改性钛白粉，所述改性钛白粉包括二氧化钛和包覆在二氧化钛表面的聚丙烯酸；所述聚丙烯酸的分子量为6000-8000。本发明提供了所述改性钛白粉的一种制备方法，包括先在搅拌状态下，向初级钛白粉中喷入雾状表面改性剂，然后转入气流磨中解聚，得到所述改性钛白粉；所述表面改性剂为聚丙烯酸和正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇，其中聚丙烯酸的分子量为6000-8000。本发明提供了一种汽车中涂涂料，所述汽车中涂涂料中含有主体树脂、颜料和稀释剂，含或不含助剂，其中，所述颜料中含有本发明提供的改性钛白粉。本发明采用分子量为6000-8000的聚丙烯酸和正丁醇作为表面改性剂，搅拌状态下直接对初级钛白粉进行干法包膜，由于聚丙烯酸与二氧化钛表面的结合力较大，使得聚丙烯酸在二氧化钛表面均勻包覆并结合紧密，从而实现二氧化钛表面的有机包膜，然后解聚得到本发明的改性钛白粉。本发明的改性钛白粉表面有机膜层与二氧化钛颗粒的结合力很高，使得改性钛白粉在有机体系中分散性很好，可用于汽车中涂涂料领域。本发明提供的改性钛白粉的制备工艺非常简单，成本得到大大降低。
具体实施方式
本发明提供了一种改性钛白粉，所述改性钛白粉包括二氧化钛和包覆在二氧化钛表面的聚丙烯酸；所述聚丙烯酸的分子量为6000-8000。本发明提供的改性钛白粉，聚丙烯酸包覆在二氧化钛表面，聚丙烯酸的分子量为 6000-8000。聚丙烯酸的结构式为[CH2-CH(C00H)]n，支链上有大量羧基，二氧化钛表面具有亲水性呈多羟基状态，聚丙烯酸与二氧化钛通过羧基与羟基的化学键连，从而实现聚丙烯酸在二氧化钛表面的包覆，得到本发明的改性钛白粉。本发明的发明人通过大量实验发现， 聚丙烯酸的分子量过大，会导致表面改性剂体系的粘度过大，喷雾时会堵塞喷嘴；而分子量过小，含羧基个数较少，与二氧化钛的结合力较小，得到的改性钛白粉不稳定。另外，本发明中，聚丙烯酸不能采用聚丙烯酸的盐类，会导致钛白粉粉化。本发明提供的改性钛白粉中，二氧化钛与聚丙烯酸的质量比为1 0.008-0.012， 更优选为1 0.01。本发明的改性钛白粉的制备方法，包括先在搅拌状态下，向初级钛白粉中喷入雾状表面改性剂，然后转入气流磨中解聚，得到所述改性钛白粉；所述表面改性剂为聚丙烯酸和低沸点有机溶剂，其中聚丙烯酸的分子量为6000-8000。本发明的制备方法的机理为初级钛白粉在搅拌状态下，聚丙烯酸的分子通过喷雾形式与二氧化钛接触，并附着在二氧化钛表面，然后通过气流对二氧化钛进行解聚，得到粒径均一的改性钛白粉。其中，本发明所采用的表面改性剂为聚丙烯酸和低沸点有机溶剂的混合体系，低沸点有机溶剂用于分散聚丙烯酸，在气流磨中解聚时挥发，二氧化钛表面仅附着有聚丙烯酸。所述表面改性剂中，为使聚丙烯酸分散均勻，聚丙烯酸与低沸点有机溶剂的质量比为 1 1.1-1.4。其中，所述低沸点有机溶剂为本领域技术人员公知的在一个大气压下沸点低于100°C有机溶剂，例如可以选自正丁醇、正戊醇、正己醇或正辛醇。以100重量份的初级钛白粉为基准，表面改性剂的用量为2. 1-2. 4重量份。所述表面改性剂的喷雾过程可以采用直角圆锥喷嘴进行。例如，将初级钛白粉置于高混机中混合，然后将直角圆锥喷嘴的一端接在高混机上，通过与直角圆锥喷嘴另一端相连的喷雾系统把表面改性剂喷入搅拌的初级钛白粉中。其中，喷嘴压力低于0. 9Mpa，喷雾流量为 1. 0-1. 4L/min。喷雾完成后，将混合体系转入气流磨中，通过气流磨解聚得到本发明的改性钛白粉。其中，解聚的温度为100-140°C，气压为1.0-1.4Mpa。所述气流磨可以采用现有技术中常见的气流磨，例如沈阳飞机制造厂生产的对撞式气流磨。本发明的改性钛白粉制备工艺简单，得到的改性钛白粉的各种性能优异，因此具有较广的应用领域。例如，本发明的改性钛白粉可作为颜料用于涂料领域。本发明提供了一种汽车中涂涂料，所述汽车中涂涂料中含有主体树脂、颜料和稀释剂，含或不含助剂，其中，所述颜料中含有本发明提供的改性钛白粉。作为本领域技术人员的公知常识，汽车中涂涂料形成的涂层介于汽车底漆和面漆之间，用于填充汽车面板和底漆的不平面，减少面漆厚度，增加面漆丰满度。中涂涂料的特点在于颜料较多，所以颜料的质量对中涂涂层的质量有很大的影响。本发明的汽车中涂涂料采用的颜料中含有本发明提供的改性钛白粉，其具有良好的分散性，使得采用本发明的汽车中涂涂料形成的涂层的各种性能均满足要求。
作为本领域技术人员的公知常识，所述主体树脂选自三聚氰胺树脂、丁醇改性三聚氰胺树脂、改性醇酸树脂、环氧树脂中的一种或多种；所述稀释剂选自醋酸丁酯、二甲苯、 丁醇、丁酮、二甘醇丁醚醋酸酯中的一种或多种。所述颜料中还可以含有本领域技术人员常用的各种其它颜料，例如炭黑、碱式铅酸白、铬酸锌、硫酸钡或胶体氧化锌。以汽车中涂涂料的质量为基准，主体树脂的含量为40-80 %，颜料的含量为 10-30%，稀释剂的含量为10-30%。所述助剂为本领域技术人员常用的各种助剂，例如流平剂。所述流平剂可直接采用商购产品，例如可以为BYK333、301，AFC0NA3770、3605，3M公司的FC430 ；优选采用FC430。 优选情况下，以汽车中涂涂料的质量为基准，流平剂的含量为0. 01-2%。本发明的中层涂料的制备方法，为本领域技术人员所公知，例如可以将各种组分混合得到；也可先将颜料与部分主体树脂、稀释剂混合配制色浆，然后将色浆与剩余组分混合均勻得到。本发明优选采用先配制色浆，再与其它组分混合的制备方法。以下结合实施例对本发明作进一步的说明。实施例及对比例中，所采用的原料均由商购得到。实施例1(1)将250g聚丙烯酸(分子量为7000)和300g正丁醇混合，配制表面改性剂。(2)将25kg初级钛白粉投入到高混机中，开启搅拌；将步骤(1)的表面改性剂通过直角圆锥喷嘴喷洒在初级钛白粉上，喷嘴压力为0. 7Mpa，喷雾流量为1. 2L/min ；(3)喷洒完成后继续搅拌IOmin后，转入对撞式气流磨中，气压1. 2MPa, 120°C下解聚30min，收集出料得到本实施例的改性钛白粉，记为Tl。实施例2采用与实施例1相同的步骤制备本实施例的改性钛白粉，不同之处在于步骤(1)中，聚丙烯酸250g (分子量为8000)，正丁醇350g，质量比聚丙烯酸正丁醇=1 1.4。通过上述步骤，得到改性钛白粉，记为T2。实施例3采用与实施例1相同的步骤制备本实施例的改性钛白粉，不同之处在于步骤⑵中，初级钛白粉的质量为31.2^(g，质量比二氧化钛聚丙烯酸= 1 0.008。通过上述步骤，得到改性钛白粉，记为T3。对比例1采用CN1680491A实施例9公开的方法制备本对比例的化纤钛白DT1，采用的表面活性剂为聚丙烯酸甲酯0. 2kg+聚丙烯酸钠0. 2kgo实施例4(1)按照表1的比例配制本实施例的色浆J1，其中钛白粉采用实施例1的改性钛白粉Tl 表 权利要求
1.一种改性钛白粉，所述改性钛白粉包括二氧化钛和包覆在二氧化钛表面的聚丙烯酸；所述聚丙烯酸的分子量为6000-8000。
2.根据权利要求1所述的改性钛白粉，其特征在于，所述二氧化钛与聚丙烯酸的质量比为 1 0.008-0.012。
3.权利要求1所述的改性钛白粉的制备方法，包括先在搅拌状态下，向初级钛白粉中喷入雾状表面改性剂，然后转入气流磨中解聚，得到所述改性钛白粉；所述表面改性剂为聚丙烯酸和低沸点有机溶剂，其中聚丙烯酸的分子量为6000-8000。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述表面改性剂中，聚丙烯酸与低沸点有机溶剂的质量比为1 1.1-1.4。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述低沸点有机溶剂为正丁醇、正戊醇、正己醇或正辛醇。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，以100重量份的初级钛白粉为基准， 表面改性剂的用量为1. 68-2. 88重量份。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，表面改性剂的喷雾过程采用直角圆锥喷嘴，喷嘴压力低于0. 9Mpa,喷雾流量为1. 0-1. 4L/min。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于解聚的温度为100-140°C，气压为 1. 0-1. 4Mpa。
9.一种汽车中涂涂料，所述汽车中涂涂料中含有主体树脂、颜料和稀释剂，含或不含助剂，其特征在于，所述颜料中含有权利要求1所述的改性钛白粉。
10.根据权利要求9所述的汽车中涂涂料，其特征在于，所述主体树脂选自三聚氰胺树脂、丁醇改性三聚氰胺树脂、改性醇酸树脂、环氧树脂中的一种或多种；所述稀释剂选自醋酸丁酯、二甲苯、丁醇、丁酮、二甘醇丁醚醋酸酯中的一种或多种。
11.根据权利要求9所述的汽车中涂涂料，其特征在于，所述颜料中还含有炭黑、碱式铅酸白、铬酸锌、硫酸钡、胶体氧化锌中的一种或多种。
12.根据权利要求9所述的汽车中涂涂料，其特征在于，以汽车中涂涂料的质量为基准，主体树脂的含量为40-80%，颜料的含量为10-30%，稀释剂的含量为10-30%。
全文摘要
本发明提供了一种改性钛白粉，所述改性钛白粉包括二氧化钛和包覆在二氧化钛表面的聚丙烯酸；所述聚丙烯酸的分子量为6000-8000。本发明还提供了所述改性钛白粉的制备方法和含有该改性钛白粉的汽车中涂涂料。本发明的改性钛白粉的二氧化钛与聚丙烯酸的结合力很强，在有机体系中分散性很好，可用于汽车中涂涂料领域。另外，本发明采用干法制备所述改性钛白粉，工艺简单，成本较低。
文档编号C09C1/36GK102295846SQ20101021645
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月28日 优先权日2010年6月28日
发明者秦世嵘 申请人:比亚迪股份有限公司