专利名称：化纤消光用二氧化钛的制备方法
技术领域：
本发明属于精细化工领域，尤其涉及一种化纤消光用二氧化钛的制备方法。
背景技术：
目前化纤消光剂要求钛白粉纯度高、粒度适当并且分布均匀，色相好，杂质含量少，颗粒在介质中分散性好并在聚合过程高温下具高度稳定性，然而在制备过程中存在以下技术难点，
I.粒径及粒径分布
由于Ti02粒径对化纤加工过程的调制液和透过性能、浆液凝聚、聚酯的可纺性、过滤器的使用寿命、纤维的光效应、纺丝设备的磨蚀均有不同程度的影响；而对于钛白粉的光学性能来说，当粒径太大时，会降低钛白粉对短波光的散射能力，影响钛白粉在纤维中的消光 效果；当粒径太小时，会发生光的衍射，光会从颗粒的周围绕射，晶体颗粒变为透明状，使用权钛白粉丧失消光能力。根据光散射原理，钛白粉的粒径等于被散射光波长的一半时，散射力最大，由于可见光波长为40(T700nm，所以钛白求粉粒径选择在O. 15^0. 35 μ m范围时，在化学纤维中的消光效果最佳。其关键点如下。Τ 02中超大粒子数量偏多，则粒径分布宽，平均粒径大，浆料的分散性差，悬浮液稳定性和透过率差，浆料过滤器和熔体过滤器使用时间明显缩短；
由于粒子太细会具有较大的比表面积和比表面能，容易聚集形成较大颗粒，使其单分散性变差。由于生产技术的限制，钛白粉不可能尺寸完全均一，只有尽量将钛白粉的粒径控制在最佳消光尺寸(O. 3 μ左右)，即控制钛白粉的平均粒径在O. 3 μ左右，并且粒径分布范围窄，不出现粗大粒子。2.分散性
在使用中影响钛白粉分散性的因素很多，主要与颗粒的粒径大小、表面积、表面自由能、表面电荷、表面吸附状态、极性等表面性质和分散体系的PH值、电解质的存在有关，也与化学纤维聚合物的性质有关。钛白粉粒子之间存在范德华引力，为使粒子不凝集，需要粒子间有足够强的斥力克服范德华引力，只有这样才能使分散体系稳定存在。粒子间的斥力来自于钛白粉本身所带电荷发生的斥力以及粒子表面吸附的高分子而发生的位阻。当引力和斥力取得平衡时，钛白粉在悬浮液中和在聚合物中才具有良好的分散性。钛白粉的界面电荷即ζ电位在大小±30mV以上时，在分散体系中有良好的分散性。当分散体系PH值不同时，引起钛白粉表面带不同的电荷，从面引起ζ电位变化，影响钛白粉的分散性。3.纯度
纤维用钛白粉不仅要求白度要好，更重要的是要求杂质含量要低，这样才能保证纤维的外观白度好、钛白粉的分散性好。含Fe、Cr、Ni等杂质的钛白粉具有“光色互变性”，使聚合物的b值提高，色相变差，并且杂质含量高，会使钛白粉粒子表面的电位降低，不利于钛白粉的分散。在国产原料钛白中Fe、Cr、Ni等杂质含量达不到化纤钛白的指标要求，解决原料钛白纯度问题是钛白原料国产化的关键。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术存在的缺陷和不足，提供了一种化纤消光用二氧化钛的制备方法。本发明的技术方案一种化纤消光用二 氧化钛的制备方法，其包括下述步骤
1)在去离子水中加入原料固含量O.2%的聚羧酸盐，投入原料钛白，搅拌分散，制得原料固含量为40-50%的浆液；
2)采用除铁过滤器，对浆液进行初步过滤和除铁；
3)采用一道或连续二道砂磨，使钛白粉进一步分散；
4)将上述湿磨后的浆液稀释成固含量为15%-30%的稀释浆；
5)采用除铁过滤器，对稀释浆进行过滤和除铁；
6)对过滤和除铁后的稀释浆进行分级和表面处理；
7)对上一步骤得到的稀释浆进行水洗沉降，得到浓缩浆液；
8)对上一步骤中得到的浓缩浆液经过喷雾干燥得到平均粒径5μ m-15 μ m的干燥均匀粉体；
9)对干燥处理后的粉体经过超微细机械式粉碎机粉碎得到成品。优选地,所述步骤4)中稀释衆的固含量为20%。优选地，所述步骤6)中分级采用重力沉降分级方法，浆液在沉降分级釜中静止沉降24-36小时，运用斯托克斯沉降公式，
V= [2 (P — P 0) r2/9 η] · g。式中V为粒子的沉降速度，P和P C1分别为球形粒子与介质的密度，r为粒子的半径，Π为介质的黏度，g为重力加速度；
设定粒子半径为2 μ m,确定在沉降结束后，抽取上层细浆液的高度，抽取上层细浆，得到去除直径超过4μπι粗颗粒的细浆，下部粗浆可返回所述步骤I)中。优选地，所述步骤6)中分级采用卧式螺旋离心机，按离心机设定的分离因素，将浆液分离成细浆和粗浆，粗浆返回所述步骤I)中。优选地，所述步骤6)中表面处理的工艺是在对稀释浆搅拌下加入固含量f 2%的高分子有机包覆剂，使其在钛白粉的表面形成均匀的包膜并分散成粒径均匀稳定的悬浮分散体。优选地，所述高分子型有机包覆剂的基本结构为
R- (CH2CHC00R) a— ( CH2CHC00CH2CH2N (CH3) 2 ) b— ( CH2CH2C00H) c —(CH2CHC00CH2CH2CH2 (0CH2CH2) nOH) d—R，
其中R基团是烷基或含氟烷基，a链段主要为了调整极性，b链段和c链段是锚固基团，d链段含有长链的聚醚链段，该链段是作为溶剂化链段。优选地，所述步骤7)中的水洗沉降是采用碳酸铵或碳酸氢氨调节表面处理后的浆液的PH值，达到破乳沉淀的效果，钛白粉颗粒浓缩沉降，上层清液中含有原料中的可溶性盐。
优选地，所述步骤8)中得到的干燥均匀粉体的平均粒径尾ΙΟμπι。优选地，所述步骤2)和步骤5)中的除铁过滤器采用磁吸作用去除铁质。本发明的有益效果
I.粒径得到控制
采用湿磨+液固相离心分级工艺或湿磨+浮选工艺控制钛白粉粒径，根据不同的原料分析结果，调制出包含特定的粒径范围和固液比的浮选浆，以使得浮选过程处于稳定的受控条件。PH值调整和浮选助剂的选择和使用配合设备工艺参数的设计，可以分离出符合要求的细浆。不仅粒径控制准确，而且对去杂也起了很大的作用。干燥处理后的粉体经过自主发明的超微细机械式粉碎机，通过控制进料量、输入功率、输送风量风速的最佳配合，达到规定的颗粒细度。
2.分散性稳定
在钛白粉与水的悬浮液中，使钛白粉处于适当的分散状态下，通过对钛白粉颗粒表面包覆多种可以协调作用的表面处理剂，达到在原始粒径下的稳定的分散性；筛选大量表面处理剂，建立多种试验方法，运用正交试验、优选法和回归分析等方法，改进工艺配方和处理方法；目前主要的技术指标如水分散性已达到97%以上，透过率试验达到了 200s以下，在乙二醇中的稳定性试验超过了 30小时。3.去杂效果好
在化纤消光剂生产中，一般采用国产钛白粉的低端产品(如BAO1-01 )，由于国产钛白粉的工艺水平和产品质量限制，在原料钛白中杂质含量达不到化纤钛白的指标要求，如铁含量经常有超过SOppm的情况，同时会含有不同大小和成分的机械杂质。我们结合工艺设备的技术改造，采取湿法除铁，使铁含量的下降40ppm ;采用多层次分步过滤技术，保证了浆液的纯净；增加浮灰捕集装置，将浆液中细小浮灰、纤维状杂质轻质或胶质的杂质充分完全的清除。4.可溶性盐的去除效果好
运用水洗方法，去除浆液中的可溶性盐；用纯水稀释浆液，再通过絮凝沉降将浆液浓缩，含有可溶洞性盐的废水大部排出，进一步去除了原料中的杂质，提高产品的纯度。铁含量也可下降IOppm以上。去除机械杂质、浮灰、可溶性盐和降低铁含量后，产品的色相也到很大的改善。5.保证产品质量。
具体实施例方式下面结合实施例和对本发明制造产品的理化指标及其试验方法对本发明作进一步详细的说明，但并不是对本发明保护范围的限制。实施例I
一种化纤消光用二氧化钛的制备方法，其包括下述步骤
1)在去离子水中加入原料固含量O.2%的聚羧酸盐，投入原料钛白，搅拌分散，制得原料固含量为40-50%的浆液；
2)采用除铁过滤器，对浆液进行初步过滤和除铁；
3)采用一道或连续二道砂磨，使钛白粉进一步分散；4)将上述湿磨后的浆液稀释成固含量为20%的稀释浆；
5)采用除铁过滤器，对稀释浆进行过滤和除铁；
6)对过滤和除铁后的稀释浆进行分级和表面处理；
7)对上一步骤得到的稀释浆进行水洗沉降，得到浓缩浆液；
8)对上一步骤中得到的浓缩浆液经过喷雾干燥得到平均粒径10μ m的干燥均匀粉体；
9)对干燥处理后的粉体经过超微细机械式粉碎机粉碎得到成品。步骤6)中分级采用重力沉降分级方法，浆液在沉降分级釜中静止沉降24-36小时，运用斯托克斯沉降公式，
V= [2 (P — P 0) r2/9 η] · g。式中V为粒子的沉降速度，P和分别为球形粒子与介质的密度，r为粒子的半径，Π为介质的黏度，g为重力加速度；
设定粒子半径为2 μ m,确定在沉降结束后，抽取上层细浆液的高度，抽取上层细浆，得到去除直径超过4μπι粗颗粒的细浆，下部粗浆可返回所述步骤I)中。步骤6)中表面处理的工艺是在对稀释浆搅拌下加入固含量f 2%的高分子有机包覆剂，使其在钛白粉的表面形成均匀的包膜并分散成粒径均匀稳定的悬浮分散体。闻分子型有机包覆剂的基本结构为
R- (CH2CHC00R) a— ( CH2CHC00CH2CH2N (CH3) 2 ) b— ( CH2CH2C00H) c —(CH2CHC00CH2CH2CH2 (0CH2CH2) nOH) d—R，
其中R基团是烷基或含氟烷基，a链段主要为了调整极性，b链段和c链段是锚固基团，d链段含有长链的聚醚链段，该链段是作为溶剂化链段。步骤7)中的水洗沉降是采用碳酸铵或碳酸氢氨调节表面处理后的浆液的pH值，达到破乳沉淀的效果，钛白粉颗粒浓缩沉降，上层清液中含有原料中的可溶性盐。步骤8)中得到的干燥均匀粉体的平均粒径尾10 μ m。步骤2)和步骤5)中的除铁过滤器采用磁吸作用去除铁质。实施例2
一种化纤消光用二氧化钛的制备方法，其包括下述步骤
1)在去离子水中加入原料固含量O.2%的聚羧酸盐，投入原料钛白，搅拌分散，制得原料固含量为40-50%的浆液；
2)采用除铁过滤器，对浆液进行初步过滤和除铁；
3)采用一道或连续二道砂磨，使钛白粉进一步分散；
4)将上述湿磨后的浆液稀释成固含量为20%的稀释浆；
5)采用除铁过滤器，对稀释浆进行过滤和除铁；
6)对过滤和除铁后的稀释浆进行分级和表面处理；
7)对上一步骤得到的稀释浆进行水洗沉降，得到浓缩浆液；
8)对上一步骤中得到的浓缩浆液经过喷雾干燥得到平均粒径10μ m的干燥均匀粉体；
9)对干燥处理后的粉体经过超微细机械式粉碎机粉碎得到成品。步骤6)中分级采用卧式螺旋离心机，按离心机设定的分离因素，将浆液分离成细浆和粗浆，粗浆返回所述步骤I)中。步骤6)中表面处理的工艺是在对稀释浆搅拌下加入固含量f 2%的高分子有机包覆剂，使其在钛白粉的表面形成均匀的包膜并分散成粒径均匀稳定的悬浮分散体。闻分子型有机包覆剂的基本结构为
R- (CH2CHC00R) a— ( CH2CHC00CH2CH2N (CH3) 2 ) b— ( CH2CH2C00H) c —(CH2CHC00CH2CH2CH2 (0CH2CH2) nOH) d—R，
其中R基团是烷基或含氟烷基，a链段主要为了调整极性，b链段和c链段是锚固基团，d链段含有长链的聚醚链段，该链段是作为溶剂化链段。步骤7)中的水洗沉降是采用碳酸铵或碳酸氢氨调节表面处理后的浆液的pH值，达到破乳沉淀的效果，钛白粉颗粒浓缩沉降，上层清液中含有原料中的可溶性盐。步骤8)中得到的干燥均匀粉体的平均粒径尾10 μ m。步骤2)和步骤5)中的除铁过滤器采用磁吸作用去除铁质。 本专利制造的广品的理化指标:
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本专利制造的产品的试验方法
I.试验用水本标准所用试剂和水，在没有注明其他要求时，均指分析纯试剂和GB/T 6682规定的三级水或相应纯度的水。2.外观的测定
样品散开在称量纸上，在自然光下目测。3. 二氧化钛含量测定
按GB1706-93中5. I的规定进行。4.色相的测定 方法要点
将试样制成样板，用测色仪测量L、a、b值。 仪器 测色仪。分析步骤
样品制作
将欲测的料末倒入容器内，加压压紧后取出，朝玻璃平板面的样品面作为测试面。白度较正
将标准白板置于测试台上，按标准白板所标出的X、Y、Z值进行调白。测量
将制作好的样品置于测试台上，对准光孔，进行L、a、b测试。5.水分散度的测定 方法要点
将试样分散于水中，倒入测定分散度的量筒内，静置一定时间，测出静置前后浓度差，计算分散度。仪器、设备 分析天平
磁力搅拌器；
量筒250ml ；
移液管5ml。分析步骤
将285ml水倒入500ml烧杯中，烧杯置于磁力搅拌器上，边搅拌边加15g试样，使其完
全分散。吸取分散液5ml,移入已恒重的坩埚内，称量,精确到O。0002g。然后将其置于电热器上除干水份(注意暴沸！)，再在80(TC下灼至恒重。立即将分散液倒入量筒内，待液面升闻达20cm。然后静置5h,再从量筒上部移吸去17cm高度的分散液到期三角烧瓶内，摇匀，重复4. 5. 3. 2。结果的表示
二氧化钛在水中的分散度按式(I)计算水分散度(％) =
权利要求
1.一种化纤消光用ニ氧化钛的制备方法，其特征在于其包括下述步骤 1)在去离子水中加入原料固含量O.2%的聚羧酸盐，投入原料钛白，搅拌分散，制得原料固含量为40-50%的浆液； 2)采用除铁过滤器，对浆液进行初步过滤和除铁； 3)采用一道或连续二道砂磨，使钛白粉进ー步分散； 4)将上述湿磨后的浆液稀释成固含量为15%-30%的稀释浆； 5)采用除铁过滤器，对稀释浆进行过滤和除铁； 6)对过滤和除铁后的稀释浆进行分级和表面处理； 7)对上ー步骤得到的稀释浆进行水洗沉降，得到浓缩浆液； 8)对上ー步骤中得到的浓缩浆液经过喷雾干燥得到平均粒径5μ m-15 μ m的干燥均匀粉体； 9)对干燥处理后的粉体经过超微细机械式粉碎机粉碎得到成品。
2.根据权利要求I所述的ー种化纤消光用ニ氧化钛的制备方法，其特征在于所述步骤4)中稀释浆的固含量为20%。
3.根据权利要求I所述的ー种化纤消光用ニ氧化钛的制备方法，其特征在于所述步骤6)中分级采用重力沉降分级方法，浆液在沉降分级釜中静止沉降24-36小时，运用斯托克斯沉降公式， V= [2 (P — P 0) r2/9 η] · g ； 式中V为粒子的沉降速度，P和P ^分别为球形粒子与介质的密度，！■为粒子的半径，η为介质的黏度，g为重力加速度； 设定粒子半径为2 μ m,确定在沉降结束后，抽取上层细浆液的高度，抽取上层细浆，得到去除直径超过4μπι粗颗粒的细浆，下部粗浆可返回所述步骤I)中。
4.根据权利要求I所述的ー种化纤消光用ニ氧化钛的制备方法，其特征在于所述步骤6)中分级采用卧式螺旋离心机，按离心机设定的分离因素，将浆液分离成细浆和粗浆，粗浆返回所述步骤I)中。
5.根据权利要求I所述的ー种化纤消光用ニ氧化钛的制备方法，其特征在于所述步骤6)中表面处理的エ艺是在对稀释浆搅拌下加入固含量f 2%的高分子有机包覆剂，使其在钛白粉的表面形成均匀的包膜并分散成粒径均匀稳定的悬浮分散体。
6.根据权利要求5所述的ー种化纤消光用ニ氧化钛的制备方法，其特征在于所述高分子型有机包覆剂的基本结构为 R- (CH2CHCOOR) a— ( CH2CHCOOCH2CH2N (CH3) 2 ) b— ( CH2CH2COOH ) c —(CH2CHCOOCH2CH2CH2 (OCH2CH2) nOH) d—R， 其中R基团是烷基或含氟烷基，a链段主要为了调整极性，b链段和c链段是锚固基团，d链段含有长链的聚醚链段，该链段是作为溶剂化链段。
7.根据权利要求I所述的ー种化纤消光用ニ氧化钛的制备方法，其特征在于所述步骤7)中的水洗沉降是采用碳酸铵或碳酸氢氨调节表面处理后的浆液的pH值，达到破乳沉淀的效果，钛白粉颗粒浓缩沉降，上层清液中含有原料中的可溶性盐。
8.根据权利要求I所述的ー种化纤消光用ニ氧化钛的制备方法，其特征在于所述步骤8)中得到的干燥均匀粉体的平均粒径尾10 μ m。
9.根据权利要求I所述的ー种化纤消光用ニ氧化钛的制备方法，其特征在于所述步骤2)和步骤5)中的除铁过滤器采用磁吸作用去除铁质。
全文摘要
本发明属于精细化工领域，尤其涉及一种化纤消光用二氧化钛的制备方法，其工艺流程如下制浆-除铁过滤-湿磨-稀释-除铁过滤-分级-表面处理-水洗沉降-喷雾干燥-粉碎-包装。本发明的有益效果1.制得的产品粒径得到控制且分散性稳定，2.去杂效果好，3.可溶性盐的去除效果好，4.保证产品质量。
文档编号C01G23/053GK102838163SQ20121036877
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者沈超 申请人:嘉兴高盛新材料科技有限公司