一种热熔型道路标线用钛白纳米复合颜料及其制备和应用

本发明涉及一种复合颜料，具体涉及一种热熔型道路标线用钛白纳米复合颜料及其制备和应用。

背景技术：

1、道路标线是我国交通设施的重要组成部分，在保障道路交通安全、改善路容路貌等方面起着重要的作用，其主要应用于景区、道路、隧道出入、停车场等场所，鲜明完整的道路标线能给司机和行人以良好的条件反射，可以有效减少事故和提高行车效率。常用标线涂料的颜色包括黄色和白色两种，所用白色颜料主要有钛白、锌钡白、氧化锌等，其中钛白具有遮盖力强、白度高和耐候性优等优点，已被广泛应用于道路标线涂料中。

2、近年来，钛白的消费逐渐拓展到新能源、高端装备、环保和医用等领域，钛白需求市场供应不足，价格较为昂贵，迫于产品成本压力，国内外都在探究发展钛白复合颜料，通过节约钛白内核将钛白用量降低至最小，从而节约生产成本并替代钛白。其中，中国专利cn1052127用硅灰石、二氧化钛、氧化锌、氧化铝等与硅氧烷偶联剂进行复合；中国专利cn103351648a用硫酸钡、轻质碳酸钙、硅酸钠、钛白粉制备得到钛白复合颜料。这些制备方法均是将钛白与相关无机化合物物理混合，得到的钛白复合颜料在一定程度上是以牺牲部分钛白原有性能为前提，以便满足对于钛白白度要求较高的行业，这类钛白复合颜料用于热熔型道路标线存在遮盖力低、反射率不佳、色相不稳定等诸多问题，亟需探究适用于道路标线用低成本、高性能钛白纳米复合颜料。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种热熔型道路标线用钛白纳米复合颜料及其制备和应用，解决了现有钛白复合颜料存在遮盖力低、反射率不佳、色相不稳定等不足的问题，制得的钛白纳米复合颜料白度高、遮盖力高、反射率高和吸油量低，在热熔型道路标线中具有优异的分散性、相容性和呈色性能。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种热熔型道路标线用钛白纳米复合颜料的制备方法，该方法包含：

3、(1)机械力化学清洁制备前驱体

4、以黏土矿物、硫酸氧钛、钡源和水原料，采用机械力化学清洁制备前驱体；其中，所述硫酸氧钛、钡源、水和黏土矿物质量比为1.2～1.5：1.5～2.5：0.5～1.2：1；所述黏土矿物的白度不低于85％，含铁量<0.5％(含铁量对钛白颜料色度有严重影响，含铁量过高，制得颜料白度不理想)；

5、(2)焙烧晶化

6、将所述前驱体于600～1200℃空气氛下焙烧晶化30～180min，得到钛白复合颜料；

7、(3)研磨同步改性

8、将所述钛白复合颜料加入到水中制浆，固液质量比为20％～50％，再加入改性剂，采用纳米研磨机研磨改性处理，同步实现钛白复合颜料表面改性和粒径及粒径分布控制，颜料粒径d50不高于100nm；其中，球料比为10～40：1，研磨速率为1000～2200rpm，研磨时间为60～360min；

9、(4)压滤

10、将研磨浆料固液分离得到滤饼，控制滤饼含水率不高于35％，降低强力干燥过程中的能耗；

11、(5)强力干燥

12、将所述滤饼经强力干燥机干燥粉碎，得到热熔型道路标线用钛白纳米复合颜料，含水量不高于3％。

13、优选地，所述黏土矿物选自高岭石、埃洛石、蛇纹石、凹凸棒石、海泡石、蒙脱石、伊利石、皂石、滑石和蛭石中的至少一种。

14、优选地，所述钡源选自氧化钡、氢氧化钡、碳酸钡、氯化钡和醋酸钡中的至少一种。

15、优选地，所述改性剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、阴离子表面活性剂、二元酸类和烷基胺类中的任意一种。

16、优选地，所述改性剂的添加量为所述钛白复合颜料质量的0.5％～5％。

17、优选地，所述机械力化学清洁制备采用对辊机、三辊机、螺杆挤出机、混料机、球磨机中的任意一种。

18、本发明的另一目的是提供所述的制备方法获得的热熔型道路标线用钛白纳米复合颜料，该钛白纳米复合颜料中的二氧化钛为金红石型。

19、优选地，钛白纳米复合颜料对水的接触角高于130°。

20、本发明的另一目的是提供所述的钛白纳米复合颜料在热熔型道路标线中的应用。

21、本发明的热熔型道路标线用钛白纳米复合颜料及其制备和应用，解决了现有钛白复合颜料存在遮盖力低、反射率不佳、色相不稳定等不足的问题，具有以下优点：

22、(1)本发明的制备方法，采用机械力辅助制备前驱体有效避免了传统制备方法中废液的产生(相对现有硫酸法等制备过程中没有废液的排放)，提升了液相制备钛白的产率，大幅缩短了工艺流程；

23、(2)本发明涉及工艺原料成本低，产率高，制得钛白纳米复合颜料白度高、遮盖力高、反射率高和吸油量低，在热熔型道路标线中具有优异的分散性、相容性和呈色性能；

24、(3)本发明联合黏土矿物和钡源有效消除了以钛铁矿(现有钛白制备技术一般是以钛铁矿为原料，生成硫酸氧钛和硫酸亚铁，其中硫酸氧钛再经水解制备钛白)为起始原料或者以硫酸氧钛为原料制备钛白过程中硫氧化物的产生；

25、(4)本发明基于黏土矿物组分掺杂和基体担载为提升钛白颜料反射率发展了新技术和新方法，与国内外的同类产品相比具有价格和性能优势，易于在热熔型道路标线中推广应用。

技术特征：

1.一种热熔型道路标线用钛白纳米复合颜料的制备方法，其特征在于，该方法包含：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述黏土矿物选自高岭石、埃洛石、蛇纹石、凹凸棒石、海泡石、蒙脱石、伊利石、皂石、滑石和蛭石中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钡源选自氧化钡、氢氧化钡、碳酸钡、氯化钡和醋酸钡中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、阴离子表面活性剂、二元酸类和烷基胺类中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性剂的添加量为所述钛白复合颜料质量的0.5％～5％。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述机械力化学清洁制备采用对辊机、三辊机、螺杆挤出机、混料机、球磨机中的任意一种。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的制备方法获得的热熔型道路标线用钛白纳米复合颜料，其特征在于，该钛白纳米复合颜料中的二氧化钛为金红石型。

8.根据权利要求7所述的钛白纳米复合颜料，其特征在于，钛白纳米复合颜料对水的接触角高于130°。

9.如权利要求7或8所述的钛白纳米复合颜料应用于热熔型道路标线中。

技术总结
本发明公开了一种热熔型道路标线用钛白纳米复合颜料及其制备和应用，该方法包含：(1)采用机械力化学清洁制备前驱体：以黏土矿物、硫酸氧钛、钡源和水为原料制备颜料前驱体；(2)焙烧晶化：将所述前驱体于600～1200℃焙烧晶化30～180min，得到钛白复合颜料；(3)研磨同步改性：将所述钛白复合颜料和改性剂加入到水中制浆，固液质量比为20％～50％，采用纳米研磨机研磨改性处理，同步实现钛白复合颜料表面改性和粒径及粒径分布控制；(4)压滤；(5)强力干燥。本发明制得钛白纳米复合颜料白度高、遮盖力高、反射率高和吸油量低，在热熔型道路标线中具有优异的分散性、相容性和呈色性能。

技术研发人员：牟斌,王爱勤,吴磊,窦晖,许江,王攀龙,王兆力
受保护的技术使用者：中国科学院兰州化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29