浆料直接酸胀法制备酞菁蓝P.B.15的系统和方法与流程

本发明涉及化工颜料
技术领域：
，主要涉及化工颜料酞菁蓝的制备领域，具体涉及浆料直接酸胀法制备酞菁蓝p.b.15的系统和方法。
背景技术：
：铜酞菁由于其特殊的化学结构，使其具有优异的耐热性、耐候性、耐酸碱性、耐化学品和有机溶剂等性能，是一种用途广泛的有机中间体，它大量用于有机颜料及染料的生产，并应用在光学、电子、催化、原子能等高科技领域。铜酞菁目前主要用于蓝色和绿色颜料及酞菁染料的生产。酞菁蓝颜料，由于其价廉物美，应用广泛，尤其在涂料、印刷油墨、橡胶、塑料、色母粒、纤维着色、粉末涂料等行业应用最广，这类颜料的需求约占有机颜料总需求的35～40％。铜酞菁合成工艺有固相法和溶剂法两种，直接产物均为β型铜酞菁，其颗粒为粗大针状结晶，质地坚硬，不易粉碎，色相绿暗，着色力差，没有作为颜料的使用价值，必须经过颜料化工艺处理，才可作为一种鲜艳绿光蓝色或红光蓝色颜料应用于各种行业。酞菁蓝颜料化工艺归纳起来主要有：有机溶剂处理工艺、水油转相工艺、无机酸处理工艺、机械研磨工艺、颜料的表面处理工艺等。无机酸处理工艺包括酸胀工艺和酸溶工艺，主要是制备α-型p.b.15产品。传统酸胀工艺p.b.15产品是以固相法铜酞菁为原料，经过研磨、酸煮精制、干燥、磨粉等工序，再将精制铜酞菁磨粉料按照适当比例加入到一定浓度的硫酸溶液中，经搅拌溶胀、稀释酸煮、碱煮改性、压滤干燥等过程，最终得到p.b.15产品。技术实现要素：本发明解决的技术问题是：传统酸胀生产工艺存在以下问题：1、粗品铜酞菁经精制提纯后，滤饼需要进行干燥，滤饼的含水率为65～70％，需要干燥至水分小于0.5％才能使用，干燥过程会产生大量能量消耗；2、干燥后的物料需要经过研磨粉碎才能作为酸胀原料使用，干燥和粉碎过程中会产生大量粉尘，不利于清洁生产、职业健康和安全生产要求；3、粉料的运输会消耗较大的人力和物料，同时在运输和投料过程中会产生大量粉尘，现场环境卫生难控制，需要投入大量的防尘、除尘、防爆等设备设施进行处理，才能保证作业环境的清洁，满足职业健康和安全生产的要求。4、传统工艺是将精制铜酞菁干粉粉加入一定浓度的硫酸溶液中，一方面由于粉体密度较小，在投料过程中容易产生粉尘，不符合职业健康和清洁生产要求；另一方面是粉体投入硫酸溶液中，铜酞菁粉体不易被硫酸充分润湿，存在溶解不充分，甚至出现物料结团现象，严重影响产品品质。本发明的目的是：1、取消精制铜酞菁滤饼干燥工序，采用高速分散和湿式研磨工序替代，有效降低能耗和现场粉尘污染；2、采用铜酞菁浆料输送方式有效解决粉尘污染，提高生产现场安全系数的问题。3、在分散研磨过程中加入适量的阴离子表面活性剂(如：拉开粉、mf)，有效保证浆料高固含低粘度特性，满足物料输送和酸胀酸浓的要求，同时提高铜酞菁粒子在硫酸溶液中的润湿分散性；4、采用液液混合的方式有效解决铜酞菁粉体在硫酸溶液中不易润湿分散，反应不充分，结团堵塞系统的问题。将75％～98％浓硫酸缓慢滴加到铜酞菁水分散体中，控制浓硫酸滴加速度、体系温度以及最终体系硫酸浓度，提高酸胀效果，最终达到有效提高产品的颜色性能，使产品红相和蓝相更足，饱和度更优，色力更高的目的。为解决上述技术问题，本发明在精制铜酞菁滤饼中加入阴离子表面活性剂，经高速分散和湿式研磨后，将所得浆料加入硫酸溶液中，经酸胀、稀释酸煮、碱煮、压滤干燥后得到酞菁蓝颜料。本发明中术语“酞菁蓝p.b.15”指的是颜料国际索引号分类表中所述颜料蓝15，为不含铜酞菁衍生物的α型酞菁蓝。具体来说，针对现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案：一种浆料直接酸胀法制备酞菁蓝p.b.15的系统，其特征在于，包括依次连接的打浆釜、标定计量釜、酸胀釜、酸煮釜、压滤机和碱煮釜；其中，所述打浆釜包括颜料入料口和表面活性剂入料口，所述表面活性剂选自丁基萘磺酸钠或甲基萘磺酸盐甲醛缩合物，所述颜料包括将铜酞菁酸煮和过滤后得到的精制铜酞菁滤饼。优选的，上述浆料直接酸胀法制备酞菁蓝p.b.15的系统中，所述酸煮釜设置有硫酸入料口和浆料入料口。优选的，上述浆料直接酸胀法制备酞菁蓝p.b.15的系统中，所述酸胀釜包括硫酸入料口，所述硫酸的浓度为75％-95％。本发明还提供一种浆料直接酸胀法制备酞菁蓝p.b.15的方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)开启权利要求1或2所述系统，将包含精制铜酞菁滤饼的颜料加入打浆釜中，添加表面活性剂，分散后湿式研磨；(2)将步骤(1)所得物料输送至标定计量釜，加水，并进行标定，得到浆料，控制浆料的固含量为40％～60％，优选为50％-60％；(3)将所得浆料通入酸胀釜，加硫酸进行酸胀后，通入酸煮釜中进行酸煮，压滤，所得滤饼在碱煮釜中进行碱煮，得到所述酞菁蓝。优选的，上述方法中，步骤(3)中，所述浆料通入酸胀釜，加硫酸进行酸胀，加入硫酸后，需控制浆料中硫酸的浓度为67％-68％，优选为67.5％。优选的，上述方法中，步骤(3)中，酸煮后还需经过压滤、洗涤的过程。洗涤的过程中可去除表面活性剂。优选的，上述方法中，所述精制铜酞菁滤饼由包含下述步骤的方法制备得到：将粗品铜酞菁研磨至50-100目粒径，经酸煮、压滤后得到精制铜酞菁滤饼。优选的，上述方法中，所述精制铜酞菁滤饼由包含下述步骤的方法制备得到：将粗品铜酞菁加入10～20倍重量的3.5～5.5％稀硫酸溶液中，搅拌升温至75～95℃保温1～5小时，加水降温至65℃以下时过滤，得精制铜酞菁滤饼。优选的，上述方法中，步骤(1)中，所述表面活性剂与精制铜酞菁滤饼中铜酞菁的质量比为(0.1～2)：100，优选为(0.1～1)：100，更优选为(0.5～1)：100。优选的，上述方法中，步骤(1)中，研磨至物料d90小于1μm。步骤(1)中，打浆釜中的物料在搅拌状态下高速分散，所述搅拌速率为1200-1500r/min。优选的，上述方法中，步骤(3)中，所述酸胀釜中，硫酸的浓度为75％-95％，硫酸溶液与浆料的质量比为(2.5-3.5)：1。优选的，上述方法中，所述酸胀过程包括下述步骤：在35-40℃下，将硫酸溶液缓慢滴加入浆料中，滴加时间为1～4小时，滴加完毕后，静置，进行酸胀反应。优选的，所述酸胀过程包括下述步骤：在35-40℃下，将硫酸溶液缓慢滴加入浆料中，滴加时间为1～4小时，滴加完毕后，以20-60转/分的速度搅拌1-2小时，静置3-6小时。优选的，酸胀过程中，硫酸溶液在搅拌状态下加入浆料中，搅拌速度为50-60r/min。优选的，所述硫酸与铜酞菁的质量比为(3.5-4.5)：1。优选的，上述方法中，所述浆料的黏度为90-180mpa。优选的，上述方法中，步骤(3)中，酸煮过程包括下述步骤：向酸胀釜所得浆料中加水进行稀释，稀释后于90-95℃进行酸煮。优选的，上述方法中，酸煮过程中，所述水与铜酞菁的质量比为(10-20)：1，稀释结束后升温酸煮，90-95℃保温1-4小时。优选的，上述方法中，所述碱煮过程包括下述步骤：向滤饼中加入碱液和助剂，于90-95℃下保温3-6小时；其中，所述碱与铜酞菁的质量比为(1.5～5.0)：100，所述助剂选自硬脂酸或松香皂，所述助剂与铜酞菁的质量比为(5～20)：100。本发明还提供一种酞菁蓝p.b.15颜料，由上述方法制备得到。本发明还提供上述酞菁蓝p.b.15颜料在化工领域的应用。本发明的优点是：1、取消精制铜酞菁的干燥工序，缩短工艺流程，有效减少热能的消耗；2、料浆通过管道输送，避免干粉物料的包装、运输，减少人力、物力的消耗，提高生产效率和现场安全系数；3、该工艺过程中几乎没有粉尘产生，不需要大量防尘、除尘、防爆设备设施的投入，同时能有效降低粉尘潜在的安全风险和职业健康风险，提高本质安全水平；4、提高物料混合效果，避免物料结块堵塞管道生产，保证生产过程连续稳定和产品品质优良。附图说明图1为本发明具体实施例方式中所述制备p.b.15的工艺流程图。图2为实施例1所述浆料直接酸胀法制备酞菁蓝的系统图。具体实施方式鉴于目前传统酸胀工艺制备p.b.15过程中，粉尘较多，人力物力消耗过大，产品性能还有待提高，本发明提供一种浆料直接酸胀法制备p.b.15的系统和方法。一种优选的实施方式中，本发明所述浆料直接酸胀法制备p.b.5的工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：在精制铜酞菁滤饼中加入助剂(如拉开粉、分散剂mf)经高速分散、湿式研磨至d90小于1μm，标定计量，控制固含量为50～60％。一定量的浆料输送至酸胀釜，搅拌，按照配比缓慢滴加75～95％，控制体系温度35～40℃，滴加时间约1～4小时，滴加完毕后，继续搅拌1～2小时，静置3～6小时。先加一部分水稀释，再边加水边搅拌将所得浆料加入酸煮釜。稀释结束后升温酸煮，90～95℃保温1～4小时，加水降温至65～70℃，压滤，洗涤。酸滤饼下料，打浆至碱煮釜，加入助剂(如松香皂)，升温至90～95℃碱煮1～4小时，压滤，洗涤，干燥，拼混，包装。另一种优选的实施方式中，本发明利用添加适量表面活性剂的浆料直接酸胀制备p.b.15产品工艺，包括下述过程：1.利用高速分散和湿式研磨替代滤饼干燥和干湿研磨，有效减少热能消耗和提高现场清洁化水平；2.阴离子表面活性剂(如拉开粉、mf)的利用。表面活性剂的使用有效保证浆料高固含低粘度特性，满足物料输送和酸胀酸浓的要求，同时改善颜料粒子的润湿分散性，提高产品质量；3.采用液液混合的方式替代固液混合方式，有效解决原工艺现场粉尘污染、物料混合不充分，产品质量不良等缺陷。本发明人经过研究后发现，在加入酸胀釜之前，最好将浆料的固含量控制在50％-60％之间，有利于调控酸胀釜中硫酸的浓度，如果浆料的固含量过低，酸胀釜中加入的硫酸量增大，会增加硫酸消耗及废酸量，从而增加生产成本及环保治理费用。如果浆料的固含量过高，不利于浆料的流动，则会使浆料无法进行管道输送，影响生产联系稳定运行。另外，本发明人在酸煮后设计压滤、洗涤的过程，可去除表面活性剂，如果表面活性剂残留在颜料中，会使产品应用于塑胶、胶印墨等非极性体系着色时，亲水性表面活性剂残留将会影响产品在应用体系中的分散，从而影响颜色性能，如色力下降，色相变暗等。下面通过具体实施例来进一步说明本发明所述浆料直接酸胀法制备酞菁蓝p.b.15的系统和方法。在下面的实施例中，所用的各试剂和仪器的信息如下表所示：表1实施例所述试剂和仪器的信息实施例1浆料直接酸胀法制备酞菁蓝的系统实施例1.1浆料直接酸胀法制备酞菁蓝的系统如图2所示，包括依次连接的打浆釜、标定计量釜、酸胀釜、酸煮釜、压滤机和碱煮釜。其中，所述打浆釜的入料口包括颜料入料口和表面活性剂入料口，所述酸胀釜的入料口包括硫酸入料口和浆料入料口，碱煮釜的入料口包括碱和助剂入料口。所述酸胀釜的温度为35-40℃，酸煮釜的温度为90-95℃，碱煮釜的温度为90-95℃。实际操作时，将包含精制铜酞菁滤饼的颜料和表面活性剂加入打浆釜中，经高速分散、湿式研磨后，将所得浆料输送至酸胀釜中，加入硫酸，酸胀后输送至酸煮釜中，加水稀释，升温酸煮，压滤后得到滤饼，打浆至碱煮釜，升温碱煮，压滤、干燥后得到酞菁蓝颜料。实施例1.2实施例1.2与实施例1.1的区别为：在酸煮釜之后设置洗涤塔。浆料酸胀、酸煮后，用水洗涤，去除表面活性剂，再进行压滤。实施例2浆料直接酸胀法制备酞菁蓝的方法实施例2.1将粗品铜酞菁1250kg(纯度80％)研磨至75目，加入12500l4.5wt％的硫酸溶液，搅拌，控制体系温度为90℃，搅拌3小时，降温至60℃，过滤，得到1650kg固含量为60.6％的精制铜酞菁滤饼。向825kg精制铜酞菁滤饼中加入5kg分散剂mf。将混合物加入打浆釜中，经高速分散(转速为1250转/分)、湿式研磨至d90小于1μm，再输送至标定计量釜，加水的同时检测浆料的固含量，控制浆料固含量为55％。将775公斤浆料从标定计量釜输送至酸胀釜，搅拌(搅拌速度为60转/分)，缓慢滴加2415公斤浓度为86％的硫酸溶液，控制体系温度35℃，滴加时间约3小时，控制硫酸浓度为67.5±0.5wt％，滴加完毕后，继续搅拌(搅拌速度为30转/分)2小时，静置4小时。加6250l水稀释，边加水边搅拌将稀释后的浆料放入酸煮釜。稀释结束后升温酸煮，90℃保温2小时，加水降温至65℃，压滤，洗涤。酸滤饼下料，打浆至碱煮釜，加入7.5kg碱和100kg助剂，所述碱为液碱(氢氧化钠)，浓度为30％，所述助剂为松香皂，浓度为25％，升温至90℃碱煮2小时，压滤，洗涤，干燥，拼混，包装。实施例2.2按照与实施例2.1相同的方法制备得到精制铜酞菁滤饼。向825kg精制铜酞菁滤饼中加入2.5kg拉开粉(固体)。将混合物加入打浆釜中，经高速分散(转速为1200转/分)、湿式研磨至d90小于1μm，再输送至标定计量釜，加水的同时检测浆料的固含量，控制浆料固含量为60％。将710公斤浆料从标定计量釜输送至酸胀釜，搅拌(搅拌速度为55转/分)，缓慢滴加2480公斤浓度为84％的硫酸溶液，控制体系温度37℃，滴加时间约2小时，控制硫酸浓度为67.5±0.5wt％，滴加完毕后，继续搅拌(搅拌速度为35转/分)1小时，静置5小时。加7500l水稀释，边加水边搅拌将稀释后的浆料放入酸煮釜。稀释结束后升温酸煮，92℃保温2小时，加水降温至67℃，压滤，洗涤。酸滤饼下料，打浆至碱煮釜，加入8.5kg碱和40kg助剂，所述碱为液碱，浓度为30％，所述助剂为松香皂，浓度为25％，升温至93℃碱煮2小时，压滤，洗涤，干燥，拼混，包装。实施例2.3按照与实施例2.1相同的方法制备得到精制铜酞菁滤饼。向825kg精制铜酞菁滤饼中加入4kg拉开粉(固体粉末)。将混合物加入打浆釜中，经高速分散(转速为1500转/分)、湿式研磨至d90小于1μm，再输送至标定计量釜，加水的同时检测浆料的固含量，控制浆料固含量为50％。将850公斤浆料从标定计量釜输送至酸胀釜，搅拌(搅拌速度为50转/分)，缓慢滴加2340公斤浓度为90％的硫酸溶液，控制体系温度40℃，滴加时间约1小时，控制硫酸浓度为67.5±0.5wt％，滴加完毕后，继续搅拌(搅拌速度为30转/分)2小时，静置6小时。加10000l水稀释，边加水边搅拌将稀释后的浆料放入酸煮釜。稀释结束后升温酸煮，95℃保温2小时，加水降温至70℃，压滤，洗涤。酸滤饼下料，打浆至碱煮釜，加入16.5kg碱和80kg助剂，所述碱为液碱，浓度为30％，所述助剂为松香皂，浓度为25％，升温至93℃碱煮2小时，压滤，洗涤，干燥，拼混，包装。检测上述实施例中所得浆料的粘度，检测方法为：gb/t5561-94。检测结果为：实施例2.1、实施例2.2、实施例2.3所得浆料的粘度分别为120mpa、175mpa、90mpa。实施例2.4按照与实施例2.1相同的方法制备得到精制铜酞菁滤饼。向825kg精制铜酞菁滤饼中加入0.5kg分散剂mf。将混合物加入打浆釜中，经高速分散(转速为1250转/分)、湿式研磨至d90小于1μm，再输送至标定计量釜，加水的同时检测浆料的固含量，控制浆料固含量为55％。将775公斤浆料从标定计量釜输送至酸胀釜，搅拌(搅拌速度为60转/分)，缓慢滴加1968公斤浓度为95％的硫酸溶液，控制体系温度35℃，滴加时间约4小时，控制硫酸浓度为67.5﹢0.5wt％，滴加完毕后，继续搅拌(搅拌速度为50转/分)2小时，静置4小时。加6250l水稀释，边加水边搅拌将稀释后的浆料放入酸煮釜。稀释结束后升温酸煮，90℃保温3小时，加水降温至65℃，压滤，洗涤。酸滤饼下料，打浆至碱煮釜，加入25kg碱和100kg助剂，所述碱为液碱(氢氧化钠)，浓度为30％，所述助剂为松香皂，浓度为25％，升温至95℃碱煮2小时，压滤，洗涤，干燥，拼混，包装。实施例2.5按照与实施例2.1相同的方法制备得到精制铜酞菁滤饼。向825kg精制铜酞菁滤饼中加入10kg分散剂mf。将混合物加入打浆釜中，经高速分散(转速为1250转/分)、湿式研磨至d90小于1μm，再输送至标定计量釜，加水的同时检测浆料的固含量，控制浆料固含量为55％。将775公斤浆料从标定计量釜输送至酸胀釜，搅拌(搅拌速度为60转/分)，缓慢滴加2493公斤浓度为75％的硫酸溶液，控制体系温度35℃，滴加时间约3小时，控制硫酸浓度为67.5±0.5wt％，滴加完毕后，继续搅拌(搅拌速度为60转/分)1小时，静置3小时。加6250l水稀释，边加水边搅拌将稀释后的浆料放入酸煮釜。稀释结束后升温酸煮，90℃保温2小时，加水降温至65℃，压滤，洗涤。酸滤饼下料，打浆至碱煮釜，加入7.5kg碱和100kg助剂，所述碱为液碱(氢氧化钠)，浓度为30％，所述助剂为松香皂，浓度为25％，升温至90℃碱煮2小时，压滤，洗涤，干燥，拼混，包装。实施例2.6按照与实施例2.1相同的方法制备得到精制铜酞菁滤饼。向825kg精制铜酞菁滤饼中加入5kg分散剂mf。将混合物加入打浆釜中，经高速分散(转速为1250转/分)、湿式研磨至d90小于1μm，再输送至标定计量釜，加水的同时检测浆料的固含量，控制浆料固含量为40％。将1060公斤浆料从标定计量釜釜输送至酸胀釜，搅拌(搅拌速度为60转/分)，缓慢滴加5715公斤浓度为75％的硫酸溶液，控制体系温度35℃，滴加时间约3小时，控制硫酸浓度为67.5±0.5wt％，滴加完毕后，继续搅拌(搅拌速度为30转/分)2小时，静置4小时。加6250l水稀释，边加水边搅拌将稀释后的浆料放入酸煮釜。稀释结束后升温酸煮，90℃保温2小时，加水降温至65℃，压滤，洗涤。酸滤饼下料，打浆至碱煮釜，加入7.5kg碱和100kg助剂，所述碱为液碱(氢氧化钠)，浓度为30％，所述助剂为松香皂，浓度为25％，升温至90℃碱煮2小时，压滤，洗涤，干燥，拼混，包装。对比例1按照与实施例2.1相同的方法制备得到精制铜酞菁滤饼。向酸胀釜投入浓度为75％的硫酸溶液2765公斤，以50转/分的速度搅拌，缓慢投入425公斤精制铜酞菁干粉(粒度为50～100目)，控制体系温度37℃，投料时间为1小时，投料完毕后，以30转/分的速度继续搅拌2小时，静置6小时。加7500公斤水稀释，边搅拌边放入酸煮釜。稀释结束后升温酸煮，93℃保温2小时，加水降温至67℃，压滤，洗涤。酸滤饼下料，打浆至碱煮釜，加入液碱和松香皂，升温至93℃碱煮2小时，压滤，洗涤，干燥，拼混，包装。对比例2按照与实施例2.1相同的方法制备得到精制铜酞菁滤饼。向酸胀釜投入浓度为98％的硫酸溶液3250公斤，按50转/分的速度搅拌，缓慢投入500公斤精制铜酞菁干粉(粒度为50-100目)，控制体系温度为35℃，投料时间为2小时，投料完毕后，以35转/分的速度继续搅拌2小时，静置6小时。加10000公斤水稀释，边搅拌边放入酸煮釜，向酸煮釜中加入5公斤分散剂mf，升温酸煮，95℃保持2小时，加水降温至67℃，压滤，洗涤。酸滤饼下料，打浆至碱煮釜，加入液碱和松香皂，升温至93℃碱煮2小时，压滤，洗涤，干燥，拼混，包装。对上述实施例和对比例所得酞菁蓝产品进行水墨检测，检测方法为：(1)水墨配方：颜料24g，水性丙烯酸树脂体系(配比：joncryl67840％，水60％)56g，玻璃珠125g；(2)制备方式：箱式振荡器；(3)振荡时间：1小时；(4)冲淡比：1:20；(5)操作：把标准样品(对比例1所得样品)与被测样品颜料按照以上配方配制好后，放入箱式振荡仪振荡，取出做以下检验：首先按20克白浆：1克色浆的比例配制，然后用刮棒把标样与试样同时在铜版纸毛面(哑面)黑白遮力纸上刮样对比。首先目测，然后用色差仪(仪器厂家：上海信联创作电子有限公司，型号：s/ncox3570)检测，得到颜色性能检测结果。检测结果如下表所示。其中，dl表示深浅，da表示由红到绿的一个颜色分量，db表示由黄到蓝的一个颜色分量，dc表示饱和度，dh表示色相，de表示总色差。表2实施例和对比例所得酞菁蓝产品的水墨检测结果dl*da*db*de*dc*dh*加权强度实施例2.1-0.470.28-0.420.690.310.39103.84实施例2.2-0.280.14-0.610.680.540.32103.36实施例2.3-0.450.16-0.370.610.310.27103.97实施例2.4-0.33-0.01-0.650.730.590.27103.6实施例2.50.120.43-0.580.730.410.5999.04实施例2.6-0.550.28-0.100.630.010.30103.51对比例1std100.00对比例20.230.64-0.250.720.060.6897.19检测上述实施例所得酞菁蓝的纯度和收率，用公开号为cn111073337a的发明专利中所述方法检测酞菁蓝的纯度，结果表明：实施例所得酞菁蓝的纯度可达95％以上，收率可达99％以上。综上所述，办发明浆料直接酸胀法制备酞菁蓝p.b.15的系统和方法可缩短工艺流程，减少热能小号，提高物料混合效果，保证生产过程连续稳定和产品品质优良。当前第1页12