一种色母粒用钛白粉的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工生产领域，具体涉及一种高浓度色母粒用钛白粉的制备方法。
【背景技术】
[0002]着色剂对塑料着色起到关键的作用，色母粒着色是现在最普遍采用的塑料着色法。色母粒用于对塑料进行着色，已在塑料加工业、电缆加工、合成纤维加工等行业中广泛应用。较传统的浮染法，它具有分散均匀、成本低、操作简单等优点，其组成主要为颜料、分散剂、载体三部分。
[0003]塑料行业是钛白粉的第二大用户，钛白粉作为最佳的白色无机颜料应用在塑料中，不仅能为塑料提供白度、光泽度和遮盖力，还可以提高塑料制品的耐光、耐热、耐候性，改善塑料制品的物理化学性质，延长塑料制品的使用寿命。
[0004]高浓度色母粒基本颜料含量可达30%?40%，但是由于高浓白母粒加入大量的钛白粉，导致聚合物大分子运动困难，熔体粘度增加，给加工带来较大困难。
[0005]钛白粉在色母粒中的分散可以分为三步:润湿、细化和细化后的稳定性。颜料润湿对于颜料分散有重要意义，而颜料的润湿又与钛白粉的粒径、粒径分布和粒子表面性能息息相关。钛白粉的水解的产物是具有一定粒子大小、粒度分布均匀的水合二氧化钛沉淀，水合二氧化钛粒子性质直接决定了二氧化钛的光学性能和颜料性质。通过盐处理使钛白粉具有白度好、易分散的性质，同时粉碎后细化了的二氧化钛颗粒不稳定，会重新凝集起来，而通过对二氧化钛颗粒进行包膜表面处理可以进一步使钛白粉在色母粒中更好、更均匀地分散，这是本发明的关键技术。
[0006]中国专利CN101624481A公开了一种色母粒钛白粉有机包膜方法:使用一种或多种有机硅材料复配物，通过气流粉碎机作用于钛白粉粒子，对钛白粉进行表面处理。该发明旨在改善钛白粉耐高温和加工性能，方法单一，对钛白粉的粒径未能很好地控制，改善效果有限。
[0007]中国专利CN101891973A公布了一种色母粒专用钛白粉颜料及其制备方法:加入
1.0?2.0%的铝氧化物和0.3?0.5%的有机硅。该发明旨在提高钛白粉耐候性和干粉流动性，亦未对钛白粉的粒径未能很好地控制，改善效果有限。
[0008]中国专利CN102516824A公布了一种色母粒钛白粉的制备方法:60?70°C、PH =5?8条件下，同时加入的硫酸铝(以A1203计加入量为1%?6% )和氢氧化钠溶液，然后经水洗、干燥后进行0.3?1.0%的有机硅处理。该发明旨在通过无机包覆和有机包覆处理，提高钛白粉的应用性能，但只字未提及对于高浓度色母粒流变性能的影响。
【发明内容】
[0009]针对现有技术中的不足，本发明提供了一种色母粒用钛白粉的制备方法，能有效提高色母粒的流变性能。
[0010]本发明通过以下技术方案实现。
[0011]一种色母粒用钛白粉的制备方法，包括以下步骤:
[0012]a.制备Ti02料浆:将加入晶种的钛液加热并保持微压水解，制备出偏钛酸，接着将水洗、漂白、盐处理后的偏钛酸压榨得到滤饼，滤饼在900°C以上煅烧，得到金红石含量彡99.5%的钛白粉粗品，粉碎后加入润湿剂砂磨，制得粒度< 1 μπι的Ti02料浆；
[0013]b.硅包膜:将步骤a所得到的Ti02料浆稀释浓度至300g/L?450g/L，调节料浆的PH = 8?11，加入分散剂，通入蒸汽加热至60?90°C，搅拌下加入含硅化合物，并维持料浆的pH值为8?10，使Ti02颗粒表面包覆上氧化硅层；
[0014]c.铝包膜:往步骤b所得到的料浆中加入氧化铝化合物，水解后在氧化硅层表面形成含水氧化铝层，维持料浆PH在4?10范围内，温度在40?60°C ;
[0015]d.干燥:将步骤c所得到的Ti02料浆过滤，洗涤除去可溶性盐，使滤饼的电阻率^ 100 Ω.M，然后在300?500 °C下烘干成粉末状；
[0016]e.粉碎:将步骤d所得到的Ti02进行气流粉碎，同时加入有机表面处理剂，得最终产品。
[0017]本发明的步骤a中的钛白粉粗品在后续粉碎过程中形成的附聚粒子将在砂磨过程中进一步重新分散开来，通过高速搅拌使砂磨介质不断冲击二氧化钛浆料，从而降低二氧化钛粒度。同时加入润湿剂将PH值调整到8?11，这样使得二氧化钛之间的凝聚力减小，在水中达到最佳分散状态。
[0018]作为优选，所述步骤a中的湿润剂选自氢氧化钠、硅酸钠中的一种或多种。
[0019]作为优选，所述步骤b中的分散剂选自磷酸二氢铵溶液、六偏磷酸钠溶液中的一种或多种，添加量以P205计为0.01?0.2%，浓度为48g/L?52g/L。加入分散剂可以改进二氧化钛在料浆中的分散性。
[0020]作为优选，所述步骤b中的含硅化合物为硅酸钠，并以水溶液的形式加入到Ti02浆料中，所加入的硅酸钠折算成氧化硅质量是二氧化钛质量的0.1%?0.3%，浓度为29g/L?31g/L。该过程中，往二氧化钛料浆中加入充足的酸性PH控制剂以便形成含水氧化硅沉淀；含水氧化硅沉淀沉积在二氧化钛微粒表面。在硅沉淀过程中，二氧化钛料浆的PH值需要调节并维持料浆PH > 8，最好PH = 9?11，并搅拌二氧化钛料浆维持一段时间，至少15分钟，来保证所有的硅都加入到二氧化钛料浆中并沉积在二氧化钛表面。硅沉积过程中，二氧化钛料浆的温度不要超过90°C，温度升高，反应速度加快，二氧化钛粒子的粒径也会越来越大。
[0021]作为优选，所述步骤c中的含铝化合物选自偏铝酸钠、硫酸铝、氯化铝、硝酸铝中的一种或多种，所加入的含铝化合物折算成A1203质量是二氧化钛质量的1.0?3.0%，浓度为98g/L?102g/L，并通过调控温度(优选的40?70°C )、PH、加料速度与加入量等一系列参数，在Ti02表面沉积薄水铝石氧化铝，然后沉积致密氧化铝，以形成一种纳米氧化偏铝酸钠。含水氧化铝层改进了颜料的分散性和耐久性，该氧化铝层由勃姆石氧化铝或者伪勃姆石氧化铝或者二者兼而有之构成，分两步进行:①往二氧化钛料浆中加入易于被水溶解的氧化铝化合物，以便形成含水氧化铝沉淀，该氧化铝化合物必须是可水解的；②氧化铝沉淀沉积在含水氧化硅层表面。步骤①和②氧化铝沉积过程中，需要搅拌二氧化钛料浆，直至所有氧化铝加完、沉淀、沉积完全。
[0022]作为优选，所述步骤e中的有机表面处理剂选自硅烷偶联剂、超分散剂、多元醇、表面活性剂中的一种或多种，加入量以C计占二氧化钛质量的0.01?1.0%，优选为
0.05?0.2%。有机表面处理剂水解电离出大量带负电荷(或正电荷)的离子，这些离子能牢固地吸附在颜料的表面上，使这些粒子带有相同的电荷，其余带有相反电荷的离子，自由扩散到液体介质的周围，使双电层增厚，ζ电位变大，这些带有相同电荷的粒子一经接触就相互排斥，因而能较好的保持分散状态，从而有效改善Ti02在色母粒中的分散稳定性，尤其是硅烷类改性剂可以降低钛白粉的吸油量，同时可以提高钛白粉的研磨分散性，但对钛白粉的CIE值影响较小，颜料综合性能明显高于其它同类产品。
[0023]本发明中用于调pH的酸或碱溶液是硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、氨水中的一种或多种，浓度为50g/L。
[0024]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:本发明所得的钛白粉白度高，分散性好，通过包覆处理，降低新形成的界面表面能，在色母粒尤其是高浓度色母粒的加工过程中，不至于使二氧化钛产生再凝聚现象，这样既可以节约钛白粉的用量，又能提高色母粒的流变性能。
【附图说明】
[0025]图1为实施例1中铝包膜后的SEM电镜图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图与【具体实施方式】，对本发明作进一步描述。
[0027]实施例1
[0028]一种色母粒用钛白粉的制备方法，包括以下步骤:
[0029]a.制备Ti02料浆:将加入晶种的钛液加热并保持微压水解，制备出偏钛酸，接着将水洗、漂白、盐处理后的偏钛酸压榨得到滤饼，滤饼在900 V以上煅烧，得到金红石含量多99.5%的钛白粉粗品，粉碎后加入氢氧化钠砂磨，将PH值调整到8?11，制得粒度
<lym的1102料浆；
[0030]b.硅包膜:将步骤a所得到的Ti02料浆稀释浓度至300g/L?450g/L，调节料浆的PH = 8?11，加入分散剂磷酸二氢铵溶液，添加量以P205计占二氧化钛质量的比例为
0.01%，浓度为48g/L，通入蒸汽加热至60°C，搅拌下加入含硅化合物硅酸钠，以水溶液的形式加入到1102浆料中，所加入的硅酸钠折算成氧化硅质量是二氧化钛质量的0.1 %，浓度为29g/L，并维持料浆的pH值为8?10，使Ti02颗粒表面包覆上氧化硅层；
[0031]c.铝包膜:往步骤b所得到的料浆中加入氧化铝化合物偏铝酸钠，所加入的含铝化合物折算成A1203质量是二氧化钛质量的3.0%，浓度为98g/L，水解后在氧化硅层表面形成含水氧化铝层，维持料浆PH在4?10范围内，温度在40?60°C ;图1为实施例1中铝包膜后的SEM电镜图，包覆后的分散性好。
[0032]d.干燥:将步骤c所得到的1102料浆过滤，洗涤除去可溶性盐，使滤饼的电阻率^ 100 Ω.M，然后在300?500 °C下烘干成粉末状；
[0033]e.粉碎:将步骤d所得到的1102进行气流粉碎，同时加入有机表面处理剂，得最终广品，有机表面处理剂为娃烧偶联剂加入量以C计占一■氧化钦质量的0.01%。
[0034]实施例2
[0035]一种色母粒用钛白粉的制备方法，包括以下步骤:
[0036]a.制备Ti02料浆:将加入晶种的钛液加热并保持微压水解，制备出偏钛酸，接着将水洗、漂白、盐处理后的偏钛酸压榨得到滤饼，滤饼在900°C以上煅烧，得到金红石含量彡99.5%的钛白粉粗品，粉碎后加入硅酸钠砂磨，将PH值调整到8?11，制得粒度< 1 μπι的1102料浆；
[0037]b.硅包膜:将步骤a所得到的Ti02料浆稀释浓度至300g/L?450g/L，调节料浆的PH = 8?11，加入分散剂六偏磷酸钠与磷酸二氢铵混合溶液，添加量以P205计占二氧化钛质量的比例为0.1%