改性二氧化钛颜料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种改性二氧化钛颜料的制备方法，其特征是该制备方法包括以下步骤：首先，在强酸性条件下，加入有机钛酸酯及无机锆盐，无机钙盐，搅拌、水解形成复合前驱体溶液A；其次，在A溶液中加入一定量的水稀释，同时加入少量硬脂酸钠、石蜡、聚乙二醇，水浴控温，得到乳液B；然后，乳液B分离得到溶液C及湿滤饼D；最后，溶液C循环使用于稀释A溶液，湿滤饼D通过氨水调节pH值至中性，过滤得到白色滤饼，在一定温度下烘干，经球磨得到改性二氧化钛颜料。本发明通过氧化锆、氧化钙及有机助剂对二氧化钛进行改性，有效提高了二氧化钛的耐久性、耐候性；本发明制备过程简易、可批量生产；本改性二氧化钛颜料适用性强，可以任意比例复配于其它化学品（如涂料）中。
【专利说明】改性二氧化钛颜料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无机材料合成领域，特别是一种改性二氧化钛颜料的制备方法。本发明的改性二氧化钛颜料可用于涂料、印染和纸张等行业。
【背景技术】
[0002]在化学合成领域，溶胶-凝胶法以及化学沉淀技术是一种合成有序结构、性能优异材料的有效方法，具有诸多优点:如无需复杂工艺及设备，易于操作，可批量生产等。该方法已被广泛报道，应用于无机材料的制备。
[0003]二氧化钛作为一种性能优异的白色颜料，被广泛应用于涂料、印染、造纸等行业，但其耐久性、耐候性相对较差，常常采用无机材料包覆来提高其性能。如中国专利CN1775869A报道了采用氧化锆、氧化铝、氧化硅涂层包覆来提高其耐久性及耐候性能；中国专利CN 101589115A则采用锆石砂改性二氧化钛颜料。但多数改性二氧化钛颜料采用无机二氧化钛粉末为原料，通过物理法、化学法进行改性，通常会存在一些缺陷:如分散均匀性差、能耗高、操作繁琐、需要特种设备、无法批量生产等。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:提供一种改性二氧化钛颜料的制备方法，结合溶胶-凝胶法以及化学沉淀技术的优势，快速批量制备二氧化钛颜料，该颜料易于与其它化合物进行复配，相容性好。
[0005]本发明的技术方案:首先，在强酸性条件下，加入有机钛酸酯及无机锆盐，无机钙盐，搅拌、水解形成复合前驱体溶液A ;其次，在A溶液中加入一定量的水稀释，同时加入少量硬脂酸钠、石蜡、聚乙二醇，水浴控温，得到乳液B ;然后，乳液B分离得到溶液C及湿滤饼D ;最后，溶液C循环使用于稀释A溶液，湿滤饼D通过氨水调节pH值至中性，过滤得到白色滤饼，在一定温度下烘干，经球磨得到改性二氧化钛颜料。
[0006]其中，强酸性条件，可选硫酸、盐酸、硝酸，优选盐酸，前驱体溶液A的pH值控制低于0.5 ;有机钛酸酯可选用钛酸丙酯(Ti (OC3H7)4)或钛酸丁酯(Ti (OC4H9)4);无机锆盐可选二氯氧锆(ZrOCl2.8H20)、硝酸氧锆(ZrO(NO3)2),优选硝酸氧锆；无机钙盐，任选氯化钙(CaCl2)、硝酸钙(Ca(NO3)2), Zr/Ti 摩尔比为 5%_15%，Ca/Ti 摩尔比为 5%-15% ;聚乙二醇(PEG)分子量任选，如400、600、20000等；
其中，A溶液与稀释水体积比为1:1-1:3，硬脂酸钠添加量为钛酸酯质量的0.5%-1.5%，石蜡添加量为钛酸酯质量的0.1%_1%，聚乙二醇添加量均为钛酸酯质量的0.5%-1% ； 其中，水浴控温为控制50°C-70°C，氨水调节pH值控制7-9，烘干温度控制80°C -1IO0Co
[0007]本发明与现有技术相比，具有显著优点:其一、该改性二氧化钛颜料制备方法简易，可批量生产；其二，该改性二氧化钛颜料实质通过氧化锆、氧化钙及有机助剂有效提高了二氧化钛的耐久性、耐候性，其三，该颜料适用性强，可以任意比例复配于其它化学品(如涂料)中。【具体实施方式】
[0008]下面结合具体实施例说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为对技术方案的限制。
[0009]实施例1:依以下具体步骤制备改性二氧化钛颜料。
[0010]步骤1、在60mL浓盐酸(质量浓度30%)溶液中，加入30g钛酸丙酯，剧烈搅拌，缓慢加入2.4g硝酸氧锆以及Ig氯化钙，搅拌至溶液呈现出透明状，时间控制2h，得到溶液A。
[0011]步骤2、溶液A中加入IOOmL水，继续搅拌，加入硬脂酸钠2g、石蜡0.3g以及聚乙二醇(PEG-400) 1.5g，水浴温度控制50°C，搅拌时间控制8h，得到乳液B。
[0012]步骤3、乳液B通过过滤分离，得到酸性液体C以及湿滤饼D。
[0013]步骤4、湿滤饼D溶于50mL水，搅拌加入氨水调节pH值至8，溶液过滤得到白色滤饼，经烘箱(110°c) 24h烘干，经球磨机研磨得到改性二氧化钛成品。
[0014]实施例2:依以下具体步骤制备改性二氧化钛颜料。
[0015]步骤1、在60mL浓盐酸(质量32%)溶液中，加入20g钛酸丙酯，剧烈搅拌，缓慢加入
2.4g硫酸氧锆以及0.6 g硝酸钙，搅拌至溶液呈现出透明状，时间控制2h，得到溶液A。
[0016]步骤2、溶液A中加入150mL水，继续搅拌，加入硬脂酸钠lg、石蜡0.6g以及聚乙二醇(PEG-600) lg，水浴温度控制60°C，搅拌时间控制24 h，得到乳液B。
[0017]步骤3、同实施例1。
[0018]步骤4、湿滤饼D溶于50mL水，搅拌加入氨水调节pH值至9，溶液过滤得到白色滤饼，经烘箱(80°C) 48h烘干，经球磨机研磨得到改性二氧化钛成品。
[0019]实施例3:依以下具体步骤制备改性二氧化钛颜料。
[0020]步骤1、在60mL盐酸(质量浓度35%)溶液中，加入40g钛酸丁酯，剧烈搅拌，缓慢加入4g硝酸氧锆以及2.9g硝酸钙，搅拌至溶液呈现出透明状，时间控制2h，得到溶液A。
[0021]步骤2、溶液A中加入300mL水，继续搅拌，加入硬脂酸钠6g、石蜡4g以及聚乙二醇(PEG-600) 4g，水浴温度控制70°C，搅拌时间控制48h，得到乳液B。
[0022]步骤3、同实施例1。
[0023]步骤4、同实施例1。
[0024]实施例4:依以下具体步骤制备改性二氧化钛颜料。
[0025]步骤1、在60mL硝酸(40%)溶液中，加入30g钛酸丁酯，剧烈搅拌，缓慢加入4.2g二氯氧锆以及1.4g氯化钙，搅拌至溶液呈现出透明状，时间控制2h，得到溶液A。
[0026]步骤2、溶液A中加入180mL水，继续搅拌，加入硬脂酸钠4g、石蜡2g以及聚乙二醇(PEG-600) 2g,水浴温度控制60°C，搅拌时间控制36h，得到乳液B。
[0027]步骤3、同实施例1。
[0028]步骤4、同实施例1。
[0029]实施例5:依以下具体步骤制备改性二氧化钛颜料。
[0030]步骤1、在60mL硫酸(70%)溶液中，加入30g钛酸丙酯，剧烈搅拌，缓慢加入1.2g硝酸氧锆以及0.6g氯化钙，搅拌至溶液呈现出透明状，时间控制lh，得到溶液A。
[0031]步骤2、溶液A中加入200mL水，继续搅拌，加入硬脂酸钠1.5g、石蜡Ig以及聚乙二醇(PEG-600) 2g，水浴温度控制70°C，搅拌时间控制24 h，得到乳液B。[0032]步骤3、同实施例2。
[0033]步骤4、同实施例2。
【权利要求】
1.改性二氧化钛颜料的制备方法，其特征是该制备方法包括以下步骤:首先，在强酸性条件下，加入有机钛酸酯及无机锆盐，无机钙盐，搅拌、水解形成复合前驱体溶液A ;其次，在A溶液中加入一定量的水稀释，同时加入少量硬脂酸钠、石蜡、聚乙二醇，水浴控温，得到乳液B ;然后，乳液B分离得到溶液C及湿滤饼D ;最后，溶液C循环使用于稀释A溶液，湿滤饼D通过氨水调节pH值至中性，过滤得到白色滤饼，在一定温度下烘干，经球磨得到改性二氧化钛颜料。
2.根据权利要求1所述的改性二氧化钛颜料的制备方法，其特征是:强酸性条件，可任选硫酸、盐酸、硝酸，优选盐酸，前驱体溶液A的pH值控制低于0.5 ;有机钛酸酯可选用钛酸丙酯(Ti (OC3H7)4)或钛酸丁酯(Ti (OC4H9)4);无机锆盐可选二氯氧锆(ZrOCl2.8H20)、硝酸氧锆(ZrO (NO3) 2)，优选硝酸氧锆；无机钙盐，任选氯化钙(CaCl2)、硝酸钙(Ca (NO3) 2)，Zr/Ti摩尔比为5%-15%，Ca/Ti摩尔比为5%-15% ;聚乙二醇(PEG)分子量任选，如400、600、20000等。
3.根据权利要求1所述的 改性二氧化钛颜料的制备方法，其特征是:A溶液与稀释水体积比为1:1-1:3，硬脂酸钠添加量为钛酸酯质量的0.5%-1.5%，石蜡添加量为钛酸酯质量的0.1%-1%，聚乙二醇添加量均为钛酸酯质量的0.5%-1%。
4.根据权利要求1所述的改性二氧化钛颜料的制备方法，其特征是:水浴控温为控制50°C-70°C，氨水调节pH值控制7-9，烘干温度控制80°C_110°C，时间控制24h_48h。
【文档编号】C09C3/08GK103980737SQ201310725760
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】季红军 申请人:季红军