涂覆的二氧化钛分散体制造技术

本发明专利技术提供一种用于制备二氧化钛产品的方法，其包含以下步骤：‑提供包含二氧化钛颗粒的分散体，其中所述分散体含有从50g/l至600g/l的TiO2；并且然后，以任何顺序，‑向所述二氧化钛颗粒施加无机涂层，同时在涂覆步骤之前和/或在涂覆步骤过程中维持胶体稳定性；‑浓缩所述分散体：通过使所述分散体经受横流式过滤的作用并且持续横流式过滤工艺直至所述分散体处于含有800g/l或更多TiO2的浓缩形式；从而提供处于涂覆颗粒的浓缩分散体形式的二氧化钛产品。涂覆颗粒的浓缩分散体可以任选地分散在载色剂中以获得颜料产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于生产二氧化钛颜料产品的方法。特别地，所述方法涉及包含含有颜料的二氧化钛颗粒的二氧化钛颜料产品的生产，其适合于在具有优良耐久性的涂料或油墨的制备中使用。本专利技术的方法允许在不需要干燥步骤的情况下生产这样的产品。因此，所述方法是能量和成本更高效的。
技术介绍
通常认为二氧化钛(TiO2)作为商业中主要的白色颜料。其具有异常高的折射率、可忽略的颜色并且还是惰性的。二氧化钛通常以两种主要多晶型体之一(锐钛矿或金红石)存在于市场中；对于大多数商业应用，金红石是所需要的形式。二氧化钛以可用作涂料、纸张、塑料、陶瓷、油墨等中的乳浊剂而闻名。商业销售的二氧化钛通常具有150nm至350nm的平均颗粒尺寸。存在两种用于制作原始的含有颜料的二氧化钛的主要工艺：硫酸盐工艺和氯化物工艺。硫酸盐工艺基于钛铁矿或钛渣在浓硫酸中的溶出。在铁作为硫酸铁去除之后，将溶液加热并用水稀释。钛水解形成含氧硫酸钛沉淀，其经进一步处理以生产TiO2颜料。氯化物工艺依赖于低铁的含有钛的矿石或中间产物的碳氯化形成TiCl4，然后是TiCl4的气相氧化。通过调节分散体的pH能够从含有二氧化钛的分散体中使二氧化钛絮凝和/或沉淀出来。用于通过任何已知方法获得的二氧化钛的精加工工艺，可以包括以下的一种或多种：干法研磨、湿法研磨、分类、过滤、洗涤、干燥、蒸汽微粒化和包装。通常，在商业工艺中将总是研磨和微粒化二氧化钛分散体以实现所需要的颗粒尺寸分布。任选地可以存在表面处理步骤。表面处理步骤通常包括将氧化铝、氧化硅、氧化锆、和/或其他金属氧化物沉淀在二氧化钛的表面上。此涂覆处理的目的是给予光稳定性、保存期、分散性和/或流动性。此步骤通常发生在湿法研磨步骤之后和干燥步骤之前。常见的是将二氧化钛研磨、表面处理并且然后干燥。认为在表面处理之后的干燥步骤是确保涂层充分地凝结至颗粒上并且具有所需的活性水平。在本领域中通常优选精加工工艺包含：研磨；然后是任何所需的表面处理步骤，例如金属氧化物涂覆；然后是过滤和/或洗涤；然后是干燥；并且然后是微粒化，以获得具有所需要的颗粒分布的最终二氧化钛白色颜料产品。处理和干燥产品的步骤能够引起颗粒聚集。随后的微粒化步骤确保在干燥的处理的产品中的颗粒是分开的，使得恢复所需要的颗粒尺寸分布。因此照惯例，总是将二氧化钛微粒化以便产生适合于作为在涂料、油墨或类似物中使用的白色颜料的所需要的颗粒尺寸分布，其中在涂料或油墨的制备过程中机械能输入低。在涂料或其他含颜料的产品中的颗粒尺寸分布确定通过含颜料的产品实现的遮盖力。平均颗粒尺寸(当使用BrookhavenBI-XDCWX射线盘式离心机系统或OD方法确定时)应该位于从0.29至0.32微米的范围内，且有小于1.45的几何标准差。如技术人员将意识到的，将颗粒尺寸分布作为对数正态分布建模。可以如下确定使用BrookhavenBI-XDCWX射线盘式离心机系统(XDC)的颗粒尺寸分布测量：将干燥的TiO2材料(0.92g)与1/16％硅酸钠溶液(16.80g)及去离子水(5.28g)在Bosch研磨罐中混合以产生～4％固体的稀悬浮液。用两滴氢氧化钠溶液(2％)将pH调节至10和10.5之间。然后使用Bosch高速旋转混合器将样品剧烈研磨10分钟。设计此方法以代表在大多数的涂料和油墨的生产中使用的机械能。可以如下确定使用OD(光学密度)方法B的颗粒尺寸分布测量：将干燥的TiO2材料(0.92g)与1/16％硅酸钠溶液(16.80g)及去离子水(5.28g)在Bosch研磨罐中混合以产生～4％固体的稀悬浮液。用两滴氢氧化钠溶液(2％)将pH调节至10和10.5之间。然后使用Bosch高速旋转混合器将样品剧烈研磨10分钟。设计此方法以代表在大多数的涂料和油墨的生产中使用的机械能。然后将分散体稀释至例如用于避免多重散射的浓度。然后使用UV/Vis分光计在一系列波长处测量此稀释的分散体的光学密度。将这些测量值与在这些波长处使用Mie理论计算的球形颗粒的对数正态分布所预计的光学密度对比。在实验结果和理论结果之间的最佳拟合给出几何体积平均颗粒尺寸(PS(OD)或OD颗粒尺寸)和几何标准差(GSD(OD))。还可以需要颗粒尺寸分布不具有长的“尾部(tail)”，换句话说，不存在显著量的大尺寸颗粒。例如，通常需要90重量％或更多的颗粒应该具有小于0.5微米的颗粒尺寸。大于0.5微米的高浓度颗粒将对涂料或油墨的光泽有害。使用X射线沉积能够确定颗粒尺寸直径。理想地，还是99重量％或更多的颗粒具有小于1.5微米的颗粒尺寸直径(当使用X射线沉积确定时)的情况。如上指出，处理和干燥产品的步骤能够引起颗粒聚集，这意味着在传统二氧化钛颜料制备途径中通常需要流体能量研磨(微粒化)，以便将颗粒回复至所需要的尺寸。否则，当随后将最终产品分散(例如通过高速分散)在载色剂中例如形成涂料或油墨时，含有二氧化钛颗粒的所得产品将不具有所需要的尺寸分布但是反而将具有过高水平的尺寸过大的颗粒。在流体能量研磨机(或微粒机)中进行流体能量研磨。大多数流体能量研磨机在以下基础构造上变化：由两个通常平行的限定轴壁的圆形板和确定外围壁的环形边缘封闭而成的盘形研磨室，且该室的轴向长度或高度基本上小于直径。围绕研磨机的周长设置有许多间隔一致的用于注入研磨流体的喷口，其连同用于供给待粉碎的粒状材料的供给喷嘴一起供应用于粉碎的额外能量。使喷口取向，使得将研磨流体和粒状材料切向地注入至小于室周长的圆的周长。能够通过与研磨室成切向的侧进口或以与顶部成角度(通常与研磨室的平面成30°角)引入向研磨室的供给。侧供给微粒机通常产生较好的研磨分散体，而顶部供给微粒机能够产生较高速率。在研磨室内，通过研磨流体(例如压缩气)经过供给进口或经过位于围绕研磨室外围的环形构造中的流体喷嘴的引入来形成漩涡。切向地供给至室外围中的研磨流体(压缩气，例如空气、蒸汽、氮等)当其在研磨室内移动时形成高速漩涡。高速漩涡扫起粒状材料，其导致高速颗粒与颗粒碰撞以及与研磨室壁的内部分的碰撞。在二氧化钛的微粒化中，研磨流体通常是过热蒸汽。清楚地，较重的颗粒具有在漩涡内较长的停留时间。较轻的颗粒随着气体漩涡移动直至到达排出导管。典型地，流体能量研磨机能够产生细小的(小于10微米直径)和超细小的(小于5微米直径)颗粒。然而，在研磨过程中，有时依然能够发现不需要地大的颗粒尺寸逸入产品中。通常，在白色颜料产业中，特别需要降低过早地进入所得的颜料产品中的尺寸过大材料的量。因此与将其他产品微粒化时对比，在微粒化过程中研磨的强度典型地增加。其具有就流体使用、能量消耗和每个研磨机降低的容量而言的较高成本的后果。进一步，采用这样的工艺，可以降低尺寸过大材料的量，但是可以存在对颜料性质的不利影响。特别的关注在于传统的颜料精加工工艺是高度能量密集的工艺。在精加工中最高的能量消耗操作通常是使用过热蒸汽的干燥产品的流体能量研磨。一旦获得具有所需要的颗粒尺寸分布的最终二氧化钛白色颜料产品，就通常将其再制浆。通常，提供的商业产品是处于含水分散体的形式的二氧化钛白色颜料产品。这将一般为相对浓缩的分散体，并且可以被称为颜料浓缩物。本专利技术提供用于获得这样的颜料浓缩物的改进方法。
技术实现思路
在一方面，本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备二氧化钛产品的方法，其包含以下步骤：‑提供包含二氧化钛颗粒的分散体，其中所述分散体含有从50g/l至600g/l的TiO2；并且然后，以任何顺序，‑向所述二氧化钛颗粒施加无机涂层，同时在涂覆步骤之前和/或在涂覆步骤过程中维持胶体稳定性；‑浓缩所述分散体：通过使所述分散体经受横流式过滤的作用并且持续横流式过滤工艺直至所述分散体处于含有800g/l或更多TiO2的浓缩形式；从而提供处于涂覆颗粒的浓缩分散体形式的二氧化钛产品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.23 GB 1409209.21.一种用于制备二氧化钛产品的方法，其包含以下步骤：-提供包含二氧化钛颗粒的分散体，其中所述分散体含有从50g/l至600g/l的TiO2；并且然后，以任何顺序，-向所述二氧化钛颗粒施加无机涂层，同时在涂覆步骤之前和/或在涂覆步骤过程中维持胶体稳定性；-浓缩所述分散体：通过使所述分散体经受横流式过滤的作用并且持续横流式过滤工艺直至所述分散体处于含有800g/l或更多TiO2的浓缩形式；从而提供处于涂覆颗粒的浓缩分散体形式的二氧化钛产品。2.一种用于制备包含在包装容器内容纳的二氧化钛粒状材料的包装产品的方法，所述方法包含以下步骤：-提供包含二氧化钛颗粒的分散体，其中所述分散体含有从50g/l至600g/l的TiO2；并且然后，以任何顺序，-向所述二氧化钛颗粒施加无机涂层，同时在涂覆步骤之前和/或在涂覆步骤过程中维持胶体稳定性；-浓缩所述分散体：通过使所述分散体经受横流式过滤的作用并且持续横流式过滤工艺直至所述分散体处于含有800g/l或更多TiO2的浓缩形式；从而提供处于涂覆颗粒的浓缩分散体形式的二氧化钛产品；并且然后-将涂覆颗粒的所述浓缩分散体放置在包装容器内。3.一种用于制备包含分散在载色剂内的二氧化钛粒状材料的颜料产品的方法，所述方法包含以下步骤：-提供包含二氧化钛颗粒的分散体，其中所述分散体含有从50g/l至600g/l的TiO2；并且然后，以任何顺序，-向所述二氧化钛颗粒施加无机涂层，同时在涂覆步骤之前和/或在涂覆步骤过程中维持胶体稳定性；-浓缩所述分散体：通过使所述分散体经受横流式过滤的作用并且持续横流式过滤工艺直至所述分散体处于含有800g/l或更多TiO2的浓缩形式；从而提供处于涂覆颗粒的浓缩分散体形式的二氧化钛产品；并且然后-将涂覆颗粒的所述浓缩分散体分散在载色剂内以获得颜料产品。4.权利要求2的方法，其中在将所述二氧化钛产品放置在包装容器内的步骤之前不干燥所述二氧化钛产品，或权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·爱德华兹，L·吉本斯，A·布尔克，A·E·布朗，A·G·琼斯，
申请(专利权)人：亨斯迈PANDA英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB