一种基于改进表面处理工艺制备导电型钛白的方法与流程

本发明涉及钛白粉制备
技术领域：
，更具体地说，涉及一种基于改进表面处理工艺制备导电型钛白的方法，本发明对钛白进行表面处理，改善钛白的导电性，广泛应用于油罐内壁、输油管道等导(静)电专用涂料产品当中。
背景技术：
：随着时代的发展，人们的生活水平和生活质量不断提高，各种高分子材料在日常生活中的应用逐渐增多，给人们带来极大的便利。但是由于高分子材料自身导电能力较差，常常会因为受到环境的影响，造成静电积累而导致事故，带来无法弥补的损失。尤其是油罐内壁、输油管道，若没有做好防静电措施，会造成很严重的后果。因此为保证油罐内壁、输油管道的安全运输储存，导电性防腐涂料的发展越来越受到重视。导电性防腐涂料主要用于消除静电危害，具有操作简单、施工方便、成本低廉等特点，市场上也已形成非常成熟的生产工序。然而导电性防腐涂料存在的主要问题在于涂料用填料不可使用或不能完全使用传统填料(如滑石粉、硫酸钡、钛白等)，尤其是使用广泛的钛白。因为传统钛白作用主要是提高涂料自身的光学性能，流变性能、自身机械强度等效果，而在导电性防腐涂料非常关注的表面导电性能作用不大，还有可能起到负贡献作用，故完全由我国自主生产且导电性能满足要求的导电性防腐涂料专用钛白一直是我国一大空缺。经检索，现有技术中导电钛白的生产工艺主要是采用钛白粉和氧化石墨进行物理混合来进行，如专利申请号cn201510700462.9，发明创造名称为：一种纳米级导电钛白粉的生产工艺；该申请案将氧化石墨烯还原成石墨烯并且与二氧化钛混合，最后形成二氧化钛-石墨烯复合材料，用浓硫酸和高锰酸钾将石墨粉氧化，离心沉淀后形成氧化石墨烯，干燥并研磨成粉末，氧化石墨烯粉末和二氧化钛粉末分别放入无水乙醇中，将氧化石墨烯的无水乙醇分散液滴入二氧化钛的无水乙醇分散液中，加入盐酸和蒸馏水得到凝胶状产品，并进行陈化、超声清洗，然后焙烧、研磨，氧化石墨烯还原为石墨烯并与二氧化钛结合形成导电钛白粉。该申请案即是这样一种方案，但该种方案生产出的导电钛白粉光催化活性有限，在实际使用中不能达到很好的光学性能，降解率较高，不能很好地达到永久性导电、防静电制品的要求。专利申请号cn201610148082.3，发明创造名称为：干法掺杂制备金红石型导电钛白粉的方法；该申请案将硫酸法钛白粉生产的已经加入金红石型晶种的中间品偏钛酸加入到草酸溶液中，配制成悬浮液；将氧化锡和三氧化二锑剪切混合加入到悬浮液中；再过滤、洗涤至无草酸根；烘干、研磨、焙烧，然后冷却至室温，粉碎后得到导电钛白粉。该申请案的主要原理是金属掺杂改性，在一定的条件下在钛白粉中掺杂锡、锑而制备出导电钛白粉，其制备的导电钛白粉光催化活性有限，在实际使用中不能达到很好的光学性能，降解率较高，不能很好地达到永久性导电、防静电的要求。技术实现要素：1.发明要解决的技术问题本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种基于改进表面处理工艺制备导电型钛白的方法；本发明通过对钛白粒子进行无机表面处理，包覆锡氧化物、铝氧化物、锌氧化物，改变钛白表面性质，改善钛白粒子的导电特性，引入导电树脂，使之具有更好的表面电阻能力，能够广泛应用于油罐内壁、输油管道等导(静)电专用涂料产品当中。2.技术方案为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：本发明的一种基于改进表面处理工艺制备导电型钛白的方法，将钛白煅烧后原料经过破碎后打浆，使用硅酸钠溶液进行分散，砂磨研磨后再对其进行无机表面处理，包覆锡氧化物、铝氧化物、锌氧化物，改变钛白表面性质，将包覆好后产品洗涤，去除多余盐分，干燥后进行气流粉碎，在粉碎同时引入导电树脂，获得最终导电型钛白。本发明的一种基于改进表面处理工艺制备导电型钛白的方法，具体过程如下：(1)将钛白煅烧后原料破碎，用去离子水制成浓度为800～1500g/l浆料，加入硅酸钠溶液作为分散剂，ph控制为9.5～11，进行研磨分散；(2)将分散好的浆料加入砂磨机，流量控制在8.3～11.1m3/h，进一步减小粒径；(3)将步骤(2)所得浆料稀释至浓度为300～350g/l，升温至75～80℃，并保持该温度；(4)加入酸性含锡化合物溶液，调节ph至4.5～5.5，所加酸性含锡化合物溶液与步骤(3)所得浆料的质量比为0.5～1.0％，熟化1～1.5h；(5)加入铝盐溶液，调节ph至5.5～6.5，所加铝盐溶液与步骤(4)所得浆料的质量比为2.0～3.0％，熟化1～1.5h；(6)加入酸性含锌化合物溶液，所加酸性含锌化合物溶液与步骤(5)所得浆料的质量比为0.5～1.0％，使ph至4.5～5.5，熟化1～2h；(7)加入碱溶液，使步骤(6)所得浆料的ph至7.0～7.5；(8)用45～60℃的去离子水过滤洗涤步骤(7)所得浆料，进行干燥和气流粉碎，在气流粉碎过程中加入有机表面处理剂导电树脂，制得导电型钛白。更进一步地，步骤(1)所述钛白煅烧后原料，金红石型钛白含量在99％以上。更进一步地，步骤(4)所述酸性含锡化合物为氯化锡、硫酸锡、硝酸锡，含锡化合物浓度以sno2计。更进一步地，步骤(5)所述铝盐为硫酸铝、硝酸铝、三氯化铝，铝盐溶液浓度以al2o3计。更进一步地，步骤(6)所述酸性含锌化合物为氯化锌、硫酸锌、硝酸锡，含锌化合物以zno2计。更进一步地，步骤(7)所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氨水。更进一步地，步骤(8)所述导电树脂为环氧树脂或导电聚丙烯树脂。更进一步地，步骤(1)中加入的硅酸钠溶液与浆料的质量比为3～5‰，硅酸钠溶液的浓度为100～200g/l；步骤(4)-(6)中均要在1～1.5h内加入对应溶液，且所述酸性含锡化合物溶液、铝盐溶液和酸性含锌化合物溶液的浓度均为50～100g/l；步骤(7)中要在0.5～1h内加入碱溶液，所述碱溶液的浓度为50～100g/l。更进一步地，步骤(8)中导电树脂的加量占半成品钛白粉的2‰；导电树脂中导电粒子的质量百分比浓度为40％。3.有益效果采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本发明的一种基于改进表面处理工艺制备导电型钛白的方法，在钛白生产中，改进无机表面处理、有机表面处理配方，通过包覆锡氧化物、铝氧化物、锌氧化物等导电材料，加入导电能力较强的导电树脂，使钛白成为具有导电功能填料，用于导电性防腐涂料中，具有良好的表面电阻及耐酸碱、汽油能力；(2)本发明的一种基于改进表面处理工艺制备导电型钛白的方法，其采用的钛白煅烧后原料金红石型钛白含量在99％以上，此种原料具有转化率高、耐候性好、黏度低等特点，尤其是生产时浆料浓度可控制较大浓度，可以大大的提高生产效率；(3)本发明的一种基于改进表面处理工艺制备导电型钛白的方法，通过对钛白进行粉碎，加入分散剂硅酸钠，调节浆料ph，使钛白粒子较好分散在溶液中；将浆料进入砂磨机湿磨，使浆料达到一定细度的钛白分散体，保证钛白表面处理包膜时在水中最佳分散状态；(4)本发明的一种基于改进表面处理工艺制备导电型钛白的方法，往浆料中加入酸性含锡化合物溶液，调节ph至4.5～5.5，能够促进含锡化合物水解，使氧化锡在钛白表面形成致密氧化层，为钛白提供第一层包覆，改善导电性；再在弱酸条件下，包覆氧化铝膜，提高其流动性能和耐候性；最后在ph为4.5～5.5条件下包覆含锌化合物，进一步保证其导电能力；在气流粉碎当中加入导电树脂，则可以使得产品具有更好的导电防静电积累能力。附图说明图1是本发明的基于改进表面处理工艺制备导电型钛白的流程图。具体实施方式为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。实施例1本实施例的一种基于改进表面处理工艺制备导电型钛白的方法，主要目的是在钛白生产中，改进无机表面处理、有机表面处理配方，通过包覆锡氧化物、铝氧化物、锌氧化物等导电材料，加入导电能力较强的导电树脂，使钛白成为具有导电功能填料，用于导电性防腐涂料中。本实施例可以通过如下过程实现：钛白煅烧后原料经过破碎后打浆，使用硅酸钠进行分散，砂磨研磨后再对其进行无机表面处理，包覆锡氧化物、铝氧化物、锌氧化物，改变钛白表面性质。将包覆好后产品洗涤，去除多余盐分，干燥后进行气流粉碎，在粉碎同时引入导电树脂，最终达到目标产品。下面将对本实施例的具体实现过程进行介绍：(1)将钛白煅烧后原料破碎后，使用去离子水制成浓度为800g/l的浆料，加入3‰100g/l硅酸钠作为分散剂，ph控制为9.5，进行研磨分散；所述钛白煅烧后原料，金红石型钛白含量在99％以上，此种原料具有转化率高、耐候性好、黏度低等特点，尤其是生产时浆料浓度可控制较大浓度，可以大大的提高生产效率。通过对钛白进行粉碎，加入分散剂硅酸钠，调节浆料ph，使钛白粒子较好分散在溶液中。(2)将上述分散好的浆料加入砂磨机，流量控制在8.3m3/h，进一步减小粒径，增加分散性；将浆料进入砂磨机湿磨，使浆料达到一定细度的钛白分散体，保证钛白表面处理包膜时在水中最佳分散状态。(3)将浆料稀释至浓度为300g/l，升温至75℃，并保持其温度；(4)在1h内，加入50g/l氯化锡溶液，调节ph至4.5，与步骤(3)所得浆料的质量比为0.5％，熟化1h；往浆料中加入氯化锡溶液，调节ph至4.5，能够促进氯化锡水解，使氧化锡在钛白表面形成致密氧化层，为钛白提供第一层包覆，改善导电性。(5)在1h内，加入50g/l硝酸铝溶液，调节ph至5.5，与步骤(4)所得浆料的质量比为2.0％，熟化1h；调节ph至5.5，在弱酸条件下，包覆氧化铝膜，能够提高钛白流动性能和耐候性。(6)在1h内，加入50g/l氯化锌溶液，与步骤(5)所得浆料的质量比为0.5％，使ph至4.5，熟化1h；在ph为4.5条件下包覆含锌化合物，进一步保证钛白导电能力。(7)在0.5h内，加入50g/l氢氧化钠溶液，使ph至7.0～7.5；(8)用45℃的去离子水将浆料过滤洗涤，进行干燥，气流粉碎，在气流粉碎中加入有机表面处理剂导电环氧树脂(浓度为40％)，加量为2‰，在气流粉碎当中加入环氧树脂，则可以使制得导电型钛白产品具有更好的导电防静电积累能力。实施例2本实施例的一种基于改进表面处理工艺制备导电型钛白的方法，具体实现过程如下：(1)将钛白煅烧后原料破碎后，使用去离子水制成1000g/l浆料，加入4‰150g/l硅酸钠作为分散剂，ph控制为10.5，进行研磨分散；(2)将上述分散好的浆料加入砂磨机，流量控制在10.1m3/h，进一步减小粒径，增加分散性；(3)将浆料稀释至310g/l，升温至78℃，并保持其温度；(4)在1.2h内，加入80g/l硫酸锡溶液，调节ph至5.0，与步骤(3)所得浆料的质量比为0.8％，熟化1.2h；(5)在1.2h内，加入80g/l硫酸铝溶液，与步骤(4)所得浆料的质量比为2.5％，调节ph至6.0，熟化1.2h；(6)在1.2h内，加入80g/l硫酸锌溶液，与步骤(5)所得浆料的质量比为0.8％，使ph至5.0，熟化1.2h；(7)在0.8h内，加入80g/l氢氧化钠溶液，使ph至7.2；(8)用55℃的去离子水将浆料过滤洗涤，进行干燥，气流粉碎，在气流粉碎中加入有机表面处理剂导电聚丙烯树脂(浓度为50％)，加量为3‰，制得导电型钛白产品。实施例3本实施例的一种基于改进表面处理工艺制备导电型钛白的方法，具体实现过程如下：(1)将钛白煅烧后原料破碎后，使用去离子水制成1500g/l浆料，加入5‰200g/l硅酸钠作为分散剂，ph控制为11，进行研磨分散；(2)将上述分散好的浆料加入砂磨机，流量控制在11.1m3/h，进一步减小粒径，增加分散性；(3)将浆料稀释至350g/l，升温至80℃，并保持其温度；(4)在1.5h内，加入100g/l硝酸锡溶液,调节ph至5.5，与步骤3)所得浆料的质量比为1.0％，熟化1.5h；(5)在1.5h内，加入100g/l三氯化铝溶液，调节ph至6.5，与步骤4)所得浆料的质量比为3.0％，熟化1.5h；(6)在.5h内，加入100g/l硝酸锌溶液，使ph至5.5，与步骤5)所得浆料的质量比为1.0％，熟化2h；(7)在1h内，加入100g/l氨水溶液，使ph至7.0～7.5；(8)用60℃的去离子水将浆料过滤洗涤，进行干燥，气流粉碎，在气流粉碎中加入有机表面处理剂导电环氧树脂(浓度为40～60％)，加量为4‰，制得新型钛白产品。对比检测说明以及结果将实施例1-3获得的钛白产品，与其他市场上产品通过应用评价对其在导电性防腐涂料性能进行检测，判断本发明与其他产品相比的优点。评价产品编号表面电阻(ω)耐酸性(h)耐碱性(h)耐汽油性(h)实施例1109188175179实施例21010190189180实施例3108169176165对比样1104175168148对比样2104178170157注：对比样1与对比样2为随机抽取的市场销售钛白产品。从检测结果即可得出，实施例1、2、3这三种样品在表面电阻、耐酸性、耐碱性、耐汽油性这几种性能都优于市面上销售的两种产品，其中实施例2最优，具有良好的表面电阻及耐酸碱、汽油能力。当前第1页12