专利名称：一种钛白粉颗粒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钛白粉颗粒，尤其是表面包覆着无机物颗粒的钛白粉颗粒。
背景技术：
无机颜料特别是钛白粉颜料，经常在不同的聚合物中充当漂白剂、着色剂或遮光剂；因为钛白粉有非常好的散光功能，也适用于建筑涂膜、工业涂膜、纸膜等领域。在建筑涂料领域中，随着颜料体积浓度增加，钛白粉颗粒会相互接近、缠绕和结合，减少了二氧化钛的分散性，导致颜料的遮盖力降低，严重影响了的涂料漆膜的整体性能。
工艺上为减少上述问题，采用了许多方法例如，向涂料中加入填充料来增大钛白粉颗粒间的间隙，以保持其分散性，然而，填充料通常也是一些易聚集的大颗粒，很难在涂料中分散，难以达到增大钛白粉分散性的目的。此外，还可以通过增加颜料体积浓度来提高分散性，因为表面积较大的水合硅酸盐可沉淀在钛白粉颗粒表面，但是，沉淀在钛白粉颗粒表面表面积较大的水合硅酸盐具有很强的吸油性，这会降低漆膜的连续性。减小颜料体积浓度，限制了涂料制造设备的适应性。此外，硅土聚集程度较高，不能均匀分散在钛白粉颗粒表面。另外，使用聚合物涂膜价格过于昂贵，且操作不当会使钛白粉颗粒产生严重的凝聚现象。还有的研究将含有无机物颗粒的浆液与一定尺寸的金属氧化物颗粒浆液相混合，但这种颜料在涂膜及其它的应用中仍然不能令人满意。
日本专利Kokai Hei 3-275768中介绍了一种钛白粉颗粒的生产方法，在浆状物的状态下，将钛白粉颗粒与氧化铝颗粒相混合制成氧化铝涂膜，氧化铝在钛白粉颗粒中的重量百分比范围是1-20％。在浆状物中，没有说明氧化铝颗粒的尺寸，而生产目的是在钛白粉颗粒表面包覆着氧化铝涂膜。因此，氧化铝颗粒的尺寸必须非常小，这些小尺寸的氧化铝颗粒在同钛白粉颗粒的浆液混合时会在钛白粉颗粒表面凝聚，这样得到的钛白粉颗粒不具有散光性。
帕特森在美国专利2,187,050中介绍了制备对钛白粉涂膜的方法首先制备含水氧化铝的沉淀物并进行提纯，然后制备氧化铝的浆液或悬浮液，再将其与钛白粉颜料的浆液或悬浮液混合。然后将混合后的浆液过滤后进行干燥。但发明中没有说明氧化铝在浆液或悬浮液中的颗粒尺寸。韦伯在美国专利4,376,655也介绍了制备对二氧化钛的涂膜方法将不定形的氢氧化铝凝胶与钛白粉颜料和水混合，生成含水的钛白粉颜料浆液。这种方法改进了用于造纸或其它领域的钛白粉颜料浆液的光学效率。但没有提及氢氧化铝凝胶中氧化铝的颗粒尺寸，由于凝胶使颗粒相互连接，在钛白粉颗粒表面不能形成分散的颗粒涂膜。
综上所述，传统的钛白粉颜料当体积浓度增大时，散光性变差，分散率降低，影响了颜料的使用，且使用上述的制备方法都不能很好的解决此问题。随着人们对颜料性能要求的提高，传统的钛白粉颜料颗粒及相关的制备方法都不能满足当前的需要。
发明内容
本发明公开了一种钛白粉颗粒，其特征在于颗粒表面包覆着大量分散的无机物颗粒，无机物颗粒平均直径范围是5-50微米，重量百分比小于15％(基于钛白粉颗粒)，适宜的形状是正三角形和球形。这种钛白粉制成的颜料体积浓度较高时，仍然有良好的散光性，而且吸油性较低，保证了涂膜的连续性。很好的克服了传统的钛白粉颜料体积浓度增大，散光性变差的缺陷，实用性大大加强。
无机物颗粒包括(并不限制水合形式)硅、钛、锆、锌、镁、铝、钇、锑、铈和锡的氧化物；钡和钙的硫酸盐；锌的硫化物；锌、钙、镁的碳酸盐；单一或混合的金属物质，例如天然的钙、镁的碳酸盐或其混合物；铝的氮化物；铝、钙、镁、锌和铈的硫酸盐；钙、镁、铝的钛酸盐；镁和钙的氟化物；锌、锆、钙、钡、镁的硅酸盐；混合的碱土和天然的硅酸盐等；碱或碱土铝矽酸盐、天然的铝矽酸盐；锌、钙、镁的铝酸盐；混合的碱土；铝的氢氧化物；无机物颗粒可以是上述物质或是它们的混合物。理想的无机物颗粒包括无定形硅石、含碱或碱土铝矽酸盐、天然的铝矽酸盐、硅酸钙、二氧化钛、磷酸钙、碳酸钙以及由上述物质组成的混合物。
用于钛白粉颗粒颜料中的无机物颗粒或其等价物种类繁多，适宜的无机物颗粒应不吸收可见光，不与其它物质发生不良的副反应。无机物颗粒通过范德华力吸附在钛白粉颗粒表面，通过钛白粉和含水氧化物颗粒的化学结合进一步加固，在钛白粉颗粒表面分布均匀。无机物颗粒的大小尤为重要，它们的尺寸应小于钛白粉颗粒尺寸。无机物颗粒适宜的直径范围是7-35微米，理想的直径范围是10-25微米。分散在钛白粉颗粒表面上的无机物颗粒重量百分比小于15％(基于钛白粉颗粒)。其形状可以是球形、正三角形、棒状或盘状。为降低吸油性，适宜的形状是正三角形和球形。氧化铝一般不是正三角形，而是盘状或带状，因此不适合选用。
制备这种钛白粉颗粒时，将钛白粉颗粒的浆液同氢氧化钙混合，然后向混合后的浆液中通入二氧化碳，在钛白粉颗粒表面生成大量分散的碳酸钙颗粒。同样可以使用氧化钙同钛白粉颗粒浆液混合，然后向混合后的浆液中通入二氧化碳，在钛白粉颗粒表面生成大量分散的碳酸钙颗粒。过滤干燥后既得钛白粉颗粒产品。
还有一种方法是将钛白粉颗粒的浆液同无机物颗粒的胶状悬浮物以一定比例混合，然后过滤干燥以得到符合要求的产品。
使用本发明中钛白粉颗粒制成的钛白粉颜料体积浓度为25％时，光散射系数大于0.31m2/g；体积浓度为35％时，光散射系数大于0.26m2/g，钛白粉颜料涂膜中钛白粉颜料的吸油量小于25，由次可见，这种钛白粉颜料体积浓度增加时，散光性仍然较好，且颜料的吸油量较小。这种颜料适用于涂膜，例如建筑涂膜、工业涂膜、纸膜等。
综上所述，使用这种钛白粉制成的颜料体积浓度较高时，仍然保持良好的散光性，而且吸油性较低，保证了涂膜的连续性。很好的克服了传统的钛白粉颜料体积浓度增大，散光性差的缺陷，有较高的实用价值和广泛的市场前景。
具体实施例方式
实施例在室温下，在150毫升水中加入杜邦公司生产的50克钛白粉R-706、3.0克熟石灰，在高速搅拌器中进行搅拌，搅拌过程中，以300毫升/分钟的速度向浆液中吹入二氧化碳，当pH达到6.5时停止，然后将浆液过滤，用少量水进行洗涤，在115℃的条件下干燥，即得到钛白粉颜料颗粒产品。产品在电镜照片中展现了分布在钛白粉颗粒表面的碳酸钙微晶体，晶体基本是轴对称，长度为20-40nm。当用x射线衍射仪分析时，产品中钛白粉的重量百分比为87.9％，氧化钙的重量百分比为4.38％，二氧化硅的重量百分比为2.69％。产品密度是3.95克/立方厘米。大多数的钙是以碳酸钙形式存在。
经实验证明，使用这种钛白粉颗粒制成颜料时，当颜料体积浓度为25％，光散射系数为0.35m2/g；当体积浓度为35％时，光散射系数大于0.30m2/g，钛白粉颜料涂膜中钛白粉颜料的吸油量为22.6。由次可见，使用这种表面包覆着无机物颗粒的钛白粉颗粒制成颜料，当体积浓度增大时，产品仍然有较好的散光性，且吸油性较低。它很好的克服了传统的钛白粉颜料体积浓度增大，散光性变差的缺陷，有较高的使用价值。
权利要求
1.一种钛白粉颗粒，其特征在于，颗粒表面包覆着大量无机物颗粒，无机物颗粒的直径范围为5-50微米，无机物颗粒包括(并不限制水合形式)硅、钛、锆、锌、镁、铝、钇、锑、铈和锡的氧化物；钡和钙的硫酸盐；锌的硫化物；锌、钙、镁的碳酸盐；单一或混合的金属物质，例如天然的钙、镁的碳酸盐或其混合物；铝的氮化物；铝、钙、镁、锌和铈的硫酸盐；钙、镁、铝的钛酸盐；镁和钙的氟化物；锌、锆、钙、钡、镁的硅酸盐；混合的碱土和天然的硅酸盐等；碱或碱土铝矽酸盐、天然的铝矽酸盐；锌、钙、镁的铝酸盐；混合的碱土；铝的氢氧化物；无机物颗粒可以是上述物质或是它们的混合物。
2.如权利要求1所述的钛白粉颗粒，其特征在于，无机物颗粒适宜的直径范围为7-35微米。
3.如权利要求1所述的钛白粉颗粒，其特征在于，无机物颗粒的形状可以为正三角形或球形。
4.如权利要求1所述的钛白粉颗粒，其特征在于，适宜的无机物颗粒包括无定形硅石、含碱或碱土铝矽酸盐、天然的铝矽酸盐、硅酸钙、二氧化钛、磷酸钙、碳酸钙以及由上述物质组成的混合物。
5.如权利要求1所述的钛白粉颗粒，其中无机物颗粒重量百分比小于15％(基于钛白粉颗粒)。
全文摘要
本发明公开了一种钛白粉颗粒，其特征在于颗粒表面包覆着大量分散的无机物颗粒，无机物颗粒平均直径范围是5－50微米，重量百分比小于15％(基于钛白粉颗粒)，适宜的形状是正三角形和球形。这种钛白粉制成的颜料体积浓度较高时，仍然有良好的散光性，而且吸油性较低，保证了涂膜的连续性。颜料适用于涂膜，例如建筑涂膜、工业涂膜、纸膜等等。它克服了传统的钛白粉颜料体积浓度增大，散光性变差的缺陷，实用性大大加强。
文档编号C09C1/36GK1530403SQ0310780
公开日2004年9月22日 申请日期2003年3月17日 优先权日2003年3月17日
发明者赵欣平, 何唯平 申请人:深圳市海川实业股份有限公司