一种钛白粉乳液及其制备方法与流程

本发明属于钛白粉生产
技术领域：
，更具体地说，涉及一种钛白粉乳液及其制备方法。
背景技术：
：随着涂料行业对voc(有机挥发物质)排放的严格控制，水性涂料在市场上的应用越来越广。作为涂料最主要的颜填料，钛白粉在室温条件下一般与水的混合体系极不稳定，一般通过添加分散剂使体系稳定，但效果甚微。通过形成乳液的形式，使钛白粉均匀的分散在乳液体系中，然而目前制备乳液的方法得到的钛白粉乳液体系稳定性较差，静置一段时间后仍会发生聚沉现象，因此需要对该技术进行改进。为了解决上述的技术难题，经检索，公开号为cn103483599a的中国专利公开了一种钛白粉乳液的制备方法，包括以下步骤：(1)取钛白粉为5～7份，将钛白粉用扁平式气流磨粉碎至粒径为20～50μm；(2)将粉碎后钛白粉放入恒温搅拌器中，温度设定为40℃；(3)向恒温容器中加入二苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚为20～25份，搅拌均匀；(4)再向恒温搅拌器中加入丙二醇为6～8份，混合均匀；(5)最后加入去离子水为45～50份，使用搅拌器搅拌30～35min，搅拌转速为100～200rpm。再如公开号为cn102146220a的中国专利公开了一种汽车内饰革用钛白粉颜料色浆的制备方法，通过选用不同种类和用量的分散剂来改善钛白粉颜料在色浆中的分散性，经研磨，当色浆粘度为：4000-20000mpa·s、色浆粒径：4～30μm、钛白粉色卡颜色符合公差范围后，搅拌均匀，即制得汽车内饰革用钛白粉颜料色浆。再如公开号为cn101914326a的中国专利公开了一种水性颜料分散色浆组合物及其制备方法，该组合物包括：按重量份数计，组分a：有机颜料、无机颜料的一种或它们的混合物25-70份；组分b：分散剂5-20份；组分c：润湿剂0.5-2份；组分d：助水溶性物质3-20份；组分e：一股用于含水涂料色浆的添加剂0.01-1份；组分f：水30-70份。再如公开号为wo2012040889a1的国际专利公开了一种水性白色色浆，基于该色浆的质量，该色浆包含：润湿剂5至8％，钛白粉50至65％，分散剂35至40％，杀菌剂0.3至0.6％，消泡剂0.4至1％，去离子水1至5％。上述公开的专利均是对钛白粉在水性体系中均匀分散的不断改进，但是，这些方案均有待改善，从而提高钛白粉乳液的稳定性。技术实现要素：1.要解决的问题针对现有钛白粉乳液稳定性较差、易聚沉的问题，本发明提供一种钛白粉乳液及其制备方法，钛白粉乳液粒径小且溶解性和稳定性好。2.技术方案为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：本发明的钛白粉乳液，按总重量份数包含有：粒径d99在1.5～2.0μm的钛白粉5～8份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18～25份、十二烷基二甲基氧化胺5～8份、乙二醇和异戊二醇的混合物8～12份以及去离子水40～45份。于本发明一种可能的实施方式中，按总重量份数包含有：粒径d99在1.5μm的钛白粉8份；脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠20份；十二烷基二甲基氧化胺5份；乙二醇和异戊二醇的混合物10份；去离子水45份。于本发明一种可能的实施方式中，所述乙二醇和异戊二醇的混合比例为1：1～1.5。本发明还提供了一种上述钛白粉乳液的制备方法，包括以下步骤：(1)取粒径d99在1.5～2.0μm的钛白粉5～8份；(2)将钛白粉置于容器中，在35～45℃的水浴恒温条件下，向其中加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18～25份，十二烷基二甲基氧化胺5～8份，混合搅拌均匀；(3)然后升温至55～65℃，在向其中加入乙二醇和异戊二醇的混合物8～12份，混合均匀；(4)再降温至45～55℃，加入去离子水40～45份，搅拌60～90min，转速在200～400rpm，得到钛白粉乳液。于本发明一种可能的实施方式中，所述钛白粉用量为8份，所述粒径1.5μm。于本发明一种可能的实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠20份，十二烷基二甲基氧化胺5份。于本发明一种可能的实施方式中，所述乙二醇和异戊二醇的混合物10份，两者的混合比例为1：1～1.5。于本发明一种可能的实施方式中，所述容器为带机械搅拌机构的四口烧瓶。于本发明一种可能的实施方式中，采用水浴锅升温至55～65℃，并保持恒温。于本发明一种可能的实施方式中，采用外加冰块降温至45～55℃，并保持恒温。3.有益效果相比于现有技术，本发明的有益效果为：(1)本发明的钛白粉乳液粒径小且范围窄，d99在0.8～1.0μm，在水溶液中具有良好的分散和稳定性，在室温下放置3～5个月，没有分层或者聚沉现象，具有良好的乳液稳定性；(2)本发明的钛白粉乳液制备方法，在35℃～45℃的条件下，可以降低脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的水解可能性，保证脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠有效性；(3)本发明的钛白粉乳液制备方法，向脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠加入去离子水，可以避免脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠形成粘性高的凝胶；(4)本发明的制备方法，步骤衔接有序，容易操作。附图说明图1为本发明钛白粉乳液的制备流程图。具体实施方式下文对本发明的示例性实施例进行了详细描述。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。下述实施例中使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。i、钛白粉乳液按总重量份数包含有：粒径d99在1.5～2.0μm的钛白粉5～8份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18～25份、十二烷基二甲基氧化胺5～8份、乙二醇和异戊二醇的混合物8～12份以及去离子水40～45份。(1)钛白粉钛白粉具有较高的遮盖力和着色强度，无毒，可在颜料组合物中用于产生白色。本发明中可用的钛白粉例如包括金红石型和锐钛型二氧化钛。可以以工业上常见的方法制造钛白粉，例如硫酸法和氯化法。在硫酸法中，将钛铁粉与浓疏酸进行酸解反应生产硫酸亚钛，经水解生成偏钛酸，再经煅烧、粉碎即得到钛白粉产品。此法可生产锐钛型和金红石型钛白粉。在氯化法中，将金红石或高钛渣粉料与焦炭混合后进行高温氯化生产四氯化钛，经高温氧化，再经过滤、水洗、干燥、粉碎得到钛白粉产品。氯化法通常用于生产金红石型产品。可用于本发明的钛白粉可以是市售产品，例如：中核钛白r-216、r-215等等。在本发明中，钛白粉的粒度优选为粒径d99在1.5～2.0μm。钛白粉在本发明乳液中的含量优选为5～8份，例如5份、6份、7份或者8份。(2)脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷基二甲基氧化胺可用的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠可从市场购得，例如：浙江赞宇生产销售的aes。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在本发明乳液中的含量优选为18～25份，例如18份、20份、22份、23份、24份或者25份。可用的十二烷基二甲基氧化胺可从市场购得，例如：上海雪捷化工生产销售的产品。十二烷基二甲基氧化胺在本发明乳液中的含量优选为5～8份，例如5份、6份、7份或者8份。需要说明的是：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(aes)易溶于水，具有优良的去污、乳化、发泡性能和抗硬水性能，温和的洗涤性质不会损伤皮肤，在不含粘度调节剂的情况下，含有30％或60％aes活性物质的水溶液会形成粘性高的凝胶，本发明的发明人通过大量的试验和分析发现，一方面将aes加到规定数量的水中去，同时加以搅拌，避免将水加到高活性原料而造成凝胶的形成；另一方面在室温环境中，aes可能发生水解而失效，造成钛白粉团聚沉降，钛白粉乳液的稳定性较差。本发明的发明人在加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(aes)的同时加入十二烷基二甲基氧化胺，且脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(aes)与十二烷基二甲基氧化胺的加入份额为18～25份和5～8份。分析可能的原因是：十二烷基二甲基氧化胺不仅具有乳化的功能，同时十二烷基二甲基氧化胺在室温条件下为非离子型，一方面可以在乳液中可以有效地降低脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(aes)的水解发生，避免了脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(aes)的失效；另一方面十二烷基二甲基氧化胺和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(aes)包覆在钛白粉颗粒表面，当粒子表面电荷密度较高时，粒子有绝对值较高的zeta电位，粒子表面的高电荷密度使粒子间产生较大的静电排斥力，使得乳液保持较高的稳定性，从而避免乳液放置一段时间后发生沉降的问题，相比现有技术的钛白粉乳液，稳定性更好，放置时间长。(3)乙二醇和异戊二醇的混合物可用的乙二醇和异戊二醇可从市场购得。乙二醇和异戊二醇在本发明钛白粉乳液中的含量优选为8～12份，例如8份、9份、10份或者12份。(4)去离子水去离子水在本发明钛白粉乳液中的含量优选为40～45份，例如40份、42份、44份或者45份。ii、钛白粉乳液的制备如图1所示，钛白粉乳液的制备方法包括以下步骤：(1)取粒径d99在1.5～2.0μm的钛白粉5～8份；(2)将钛白粉置于容器中，在35～45℃的水浴恒温条件下，向其中加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18～25份，十二烷基二甲基氧化胺5～8份，混合搅拌均匀；(3)然后升温至55～65℃，在向其中加入乙二醇和异戊二醇的混合物8～12份，混合均匀；(4)再降温至45～55℃，加入去离子水40～45份，搅拌60～90min，转速在200～400rpm，得到钛白粉乳液。可用于本发明制备方法的容器是本领域中常用的，例如：带机械搅拌机构的四口烧瓶以及水浴锅。此外，采用水浴锅升温至55～65℃，并保持恒温；采用外加冰块降温至45～55℃，并保持恒温。实施例1(1)取粒径2.0μm的r-216钛白粉5g，置于装有机械搅拌机构的四口烧瓶中；(2)水浴锅温度设定40℃并恒温，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠25g，十二烷基二甲基氧化胺5g，搅拌均匀；(3)水浴加热升温至60℃并恒温，在向其中加入乙二醇和异戊二醇的混合物8g，乙二醇和异戊二醇各4g，混合均匀；(4)冰块降温至55℃并恒温，加入去离子水45g，使用机械搅拌机构搅拌60min，转速为400rpm，得到钛白粉乳液。将本实施例得到的钛白粉乳液测试性能数据，具体的静置时间如下表：静置时间d50/μmd90/μm粘度测试数据/mpa.s10d0.3330.5386230d0.3410.5707660d0.3690.770106100d0.4031.118158150d0.4201.389233*采用25℃旋转粘度计测试方法。实施例2(1)取粒径1.5μm的r-215钛白粉8g，置于装有机械搅拌机构的四口烧瓶中；(2)水浴锅温度设定45℃，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠30g，十二烷基二甲基氧化胺8g，混合均匀；(3)水浴升温至55℃，在向其中加入乙二醇和异戊二醇的混合物12g，乙二醇和异戊二醇各6g，混合均匀；(4)冰块再降温至50℃，加入去离子水40g，使用机械搅拌机构搅拌90min，转速为300rpm，得到钛白粉乳液。将本实施例得到的钛白粉乳液测试性能数据，具体的静置时间如下表：静置时间d50/μmd90/μm粘度测试数据/mpa.s10d0.3300.5365630d0.3350.6717260d0.3630.92298100d0.4051.077141150d0.4241.210213*采用25℃旋转粘度计测试方法。实施例3(1)取粒径1.5μm的r-215钛白粉8g，置于装有机械搅拌机构的四口烧瓶中；(2)水浴锅温度设定35℃并恒温，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠20g，十二烷基二甲基氧化胺7g，混合均匀；(3)水浴加热升温至65℃并恒温，在向其中加入乙二醇和异戊二醇的混合物10g，乙二醇4g，异戊二醇6g，混合均匀；(4)冰块再降温至50℃并恒温，加入去离子水45g，使用机械搅拌机构搅拌80min，转速为400rpm，得到钛白粉乳液。将本实施例得到的钛白粉乳液测试性能数据，具体的静置时间如下表：*采用25℃旋转粘度计测试方法。实施例4(1)取粒径2.0μm的r-215钛白粉6g，置于装有机械搅拌机构的四口烧瓶中；(2)水浴锅温度设定40℃并恒温，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18g，十二烷基二甲基氧化胺8g，混合均匀；(3)水浴加热升温至60℃并恒温，在向其中加入乙二醇和异戊二醇的混合物12g，混合均匀；(4)冰块降温至45℃并恒温，加入去离子水42g，使用机械搅拌机构搅拌80min，转速为300rpm，得到钛白粉乳液。将本实施例得到的钛白粉乳液测试性能数据，具体的静置时间如下表：静置时间d50/μmd90/μm粘度测试数据/mpa.s10d0.3400.6226830d0.3520.8909760d0.3821.121132100d0.4141.422186150d0.4431.910247*采用25℃旋转粘度计测试方法。实施例5(1)取粒径1.5μm的r-216钛白粉7g，置于装有机械搅拌机构的四口烧瓶中；(2)水浴锅温度设定45℃并恒温，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18g，十二烷基二甲基氧化胺6g，混合均匀；(3)水浴加热升温至55℃并恒温，在向其中加入乙二醇和异戊二醇的混合物8g，混合均匀；(4)冰块降温至45℃并恒温，加入去离子水40g，使用机械搅拌机构搅拌70min，转速为400rpm，得到钛白粉乳液。将本实施例得到的钛白粉乳液测试性能数据，具体的静置时间如下表：静置时间d50/μmd90/μm粘度测试数据/mpa.s10d0.3320.5446030d0.3400.5697660d0.3710.764102100d0.4061.044166150d0.4281.414236*采用25℃旋转粘度计测试方法。对比例1该对比例与实施例5基本一致，不同之处在于，该乳液中不加入十二烷基二甲基氧化胺，具体的制备方法如下：(1)取粒径1.5μm的r-216钛白粉7g，置于装有机械搅拌机构的四口烧瓶中；(2)水浴锅温度设定45℃并恒温，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18g，混合均匀；(3)水浴加热升温至55℃并恒温，在向其中加入乙二醇和异戊二醇的混合物8g，混合均匀；(4)冰块降温至45℃并恒温，加入去离子水40g，使用机械搅拌机构搅拌70min，转速为400rpm，得到钛白粉乳液。将本对比例得到的钛白粉乳液测试性能数据，具体的静置时间如下表：*采用25℃旋转粘度计测试方法。该对比例为实施例5相比，在未添加十二烷基二甲基氧化胺的情况下，由上述的数据得知，钛白粉乳液稳定性较差，且出现了聚沉现象。当前第1页12