一种高耐候、高分散塑料色母二氧化钛颜料的制备方法技术

一种高耐候、高分散塑料色母二氧化钛颜料的制备方法，采用氯化法工艺生产二氧化钛初品，在脱盐水中打浆，配制成浆料，采用无机酸或碱调pH值，进行分散、研磨处理；对浆料加热升温，加入碱性铝酸盐化合物，同时用无机酸或酸性铝化合物维持pH值恒定，在二氧化钛粒子表面形成无机铝膜包覆层；采用无机碱溶液调pH值，加入含有活性基团聚硅氧烷液体，形成有机硅膜包覆层；用脱离子水过滤、洗涤、干燥；在汽粉工序加入柠檬酸酯类有机处理剂，汽粉处理后获得二氧化钛成品。优点是：该方法制备的二氧化钛颜料具有高耐候性、高白度、高遮盖力及优异的分散加工性能，在生产和使用过程中低粉尘飞扬，环境友好，适应于聚烯烃、工程塑料等高端色母应用领域。

A preparation method of titanium dioxide pigment with high weather resistance and high dispersion

【技术实现步骤摘要】
一种高耐候、高分散塑料色母二氧化钛颜料的制备方法
本专利技术涉及化工领域中一种高耐候、高分散塑料色母二氧化钛颜料的制备方法。
技术介绍
色母全称叫色母粒，是一种新型高分子材料专用着色剂，亦称颜料制备物。色母主要用在塑料上。色母主要由颜料、载体和添加剂三种基本要素所组成，是把超常量的颜料均匀载附于树脂之中而制得的聚集体，可称颜料浓缩物，着色力高于颜料本身，加工时用少量色母料和未着色树脂掺混，就可达到设计颜料浓度的着色树脂或制品。具有加工方便、制品均匀、易于配色等特点。色母分为纤维用色母、薄膜用色母、电线电缆用色母、聚烯烃色母、PVC色母、注塑制品用色母等。近年来，色母正向着多功能化、高颜料含量和高技术含量方向发展，这就对钛白粉颜料性能提升提出了迫切要求。因此对塑料色母二氧化钛颜料进行表面改性处理，提升钛白粉在应用体系中的分散性能、相融性及加工性能成为了一门广泛的技术。CN10619716A公开了“一种超细级金红石型色母专用二氧化钛颜料及其制备方法”，采用硫酸法工艺生产，通过无机液相包膜及有机硅膜气相化包覆(汽粉处理)改性钛白粉性能，主要是通过有机硅气相化包覆解决二氧化钛分散问题，虽对钛白粉在色母应用分散性能有所提升，但因有机硅物质比重小等原因，在汽粉工序中使用有机硅处理剂会产生粉尘飞扬，会对人员安全及环境安全产生不利影响；并且，该方法有机硅膜气相化包覆二氧化钛颜料，在塑料色母高温加工过程中，耐黄变性及耐降解性也会受到一定的影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高耐候性、高分散性塑料色母二氧化钛颜料的制备方法，在确保二氧化钛颜料高塑料体系相融性和分散性的前提下，二氧化钛颜料在色母粒高温塑料加工过程中，可保持良好的耐黄变性和耐降解性，二氧化钛颜料具有高耐候性、白度好、偏蓝色底相的特点，且该方法制得的二氧化钛颜料有效解决了粉尘飞扬特性，对产生、运输、应用过程中的人员安全和环境安全具有重要作用。本专利技术的技术解决方案是：一种高耐候、高分散塑料色母二氧化钛颜料的制备方法，其具体步骤为：1.1、采用氯化法金红石型二氧化钛初品，加入一定量去离子水配制成浓度300g/L～500g/L的二氧化钛浆料，用无机碱溶液调节二氧化钛浆料pH值为4.5～5.5，加入分散剂，所述分散剂的加入量以分散剂有效成分占二氧化钛重量计为0.1％～0.5％，熟化10min～30min；1.2、将分散的二氧化钛浆料进行研磨处理，并从水浆中除去研磨介质；1.3、将研磨后的浆料加热升温至40℃～80℃，并在整个包覆过程维持此温度；1.4、在30min～120min内加入0.5％～3.0％碱性铝酸盐溶液，加入量以氧化铝占二氧化钛重量计；并用无机酸或酸性铝盐溶液维持浆料pH值4.0～6.0，熟化30min～60min，形成致密铝膜第一包膜层；1.5、继续加入无机碱溶液，调节pH值至6.5～7.5，熟化10min～30min；1.6、在30min～120min加入聚硅氧烷液体，所述聚硅氧烷具有羟基活性基团或羧基活性基团，熟化30min～60min，形成聚合硅膜包覆层；1.7、将上述溶液用70℃～90℃去离子水洗至滤饼电导率大于15000Ω·cm，干燥处理；1.8、在汽粉工序加入柠檬酸酯类有机处理剂，制得塑料色母用二氧化钛颜料。进一步的，1.1中所述分散剂为硅酸盐分散剂或磷酸盐分散剂。进一步的，1.4中所述碱性铝盐溶液为偏铝酸钠溶液或偏铝酸钾溶液；碱性铝盐溶液浓度以Al2O3计为100g/L～200g/L。进一步的，1.4中酸性铝盐溶液为硫酸铝溶液、三氯化铝溶液、硝酸铝溶液中一种；酸性铝盐溶液浓度以Al2O3计为60g/L～120g/L。进一步的，1.4中所述无机酸为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中一种；无机酸质量浓度为10％～30％。进一步的，1.1和1.5中的无机碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，无机碱溶液质量浓度为10％～30％。进一步的，所述聚硅氧烷液体加入量以聚硅氧烷固含量占二氧化钛重量0.5％～1.5％。进一步的，1.8中柠檬酸酯类有机处理剂为柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三丁酯，柠檬酸酯类有机处理剂加入量为碳含量占二氧化钛重量0.1％～1.0％。进一步的，所述二氧化钛初品中金红石含量99.5％以上，D50粒径为0.20μm～0.28μm。进一步的，步骤1.2研磨处理后，二氧化钛D50粒径为280nm～287nm，粒径超过500nm的粒子＜5.5％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)以氯化法金红石型二氧化钛氧化初品作为制备目标产物的原料，具有粒子接近球型比例高、粒径小、粒度分布窄的特点。(2)采用适当的包覆层组合，其中采用碱性铝盐溶液和无机酸或酸性铝盐溶液，通过控制和调整pH值，形成致密铝膜第一包膜层，有效弥补了二氧化钛的光化学活性点，提高抗变色性能；向钛白粉浆料中加入聚硅氧烷纯液或乳液，通过羟基或羧基基团与第一包覆层表面羟基等基团，形成聚合硅膜第二包覆层。有机硅膜的液相化包覆相比于气相化包覆膜层更加均匀、完整，并通过化学键合在钛白粉表面，形成的包覆层牢固，在提高产品耐候性的前提下，降低了无机氧化硅膜液相包覆结晶水含量高的特点。(3)在汽粉工序引入具有耐高温的柠檬酸酯类有机剂，不仅起到助磨剂作用，关键在于脂类分散剂随蒸汽引入包覆在二氧化钛颗粒表面，有效改善了钛白粉与塑料树脂的相融性。(4)该方法在传统的氧化铝包覆基础上，通过具有活性基团化学键合包覆致密有机硅膜，可最大限度减少羟基结合水含量，并将二氧化钛的亲水表面转换为疏水表面，降低吸附水含量，从根本上解决了结合水在高温塑料加工过程中的耐黄变及耐降解性能的影响；采用酯类处理剂作为外层有机包覆层，解决了钛白粉粉尘飞扬问题，并进一步加强钛白粉与树脂的相融性，提升钛白粉的体系分散性及加工性能。有效避免因体系不相融及分散不佳出现的白点、斑块等制品不合格现象。获得的产品具有高耐候、高白度，具有高塑料体系相融性和分散性，确保了塑料制品优异的加工性能和力学性能。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步描述，但本专利技术的应用范围应用不仅仅局限于实施例，在不脱离本专利技术技术思想的前提下，做出的各种替换和变更，均应在本专利技术的范围内。实施例11.1、采用氯化法金红石型二氧化钛初品，加入一定量去离子水配制成浓度300g/L的二氧化钛浆料，所述二氧化钛初品中金红石含量99.5％，D50粒径为0.20μm；用质量浓度为30％的氢氧化钠溶液调节二氧化钛浆料pH值为4.5，加入0.1％硅酸钠溶液(硅酸钠溶液加入量以SiO2占TiO2重量计)，硅酸钠溶液以SiO2计为150g/L，熟化10min；1.2、将分散的二氧化钛浆料进行研磨处理，D50粒径为280nm，超过500nm粒径粒子小于5.0％，从水浆中除去研磨介质；1.3、将研磨后的浆料加热升温至40℃，并在整个包覆过程维持此温度；...

【技术保护点】
1.一种高耐候、高分散塑料色母二氧化钛颜料的制备方法，其特征在于：/n1.1、采用氯化法金红石型二氧化钛初品，加入一定量去离子水配制成浓度300g/L～500g/L的二氧化钛浆料，用无机碱溶液调节二氧化钛浆料pH值为4.5～5.5，加入分散剂，所述分散剂的加入量以分散剂有效成分占二氧化钛重量计为0.1％～0.5％，熟化10min～30min；/n1.2、将分散的二氧化钛浆料进行研磨处理，并从水浆中除去研磨介质；/n1.3、将研磨后的浆料加热升温至40℃～80℃，并在整个包覆过程维持此温度；/n1.4、在30min～120min内加入0.5％～3.0％碱性铝酸盐溶液，加入量以氧化铝占二氧化钛重量计；并用无机酸或酸性铝盐溶液维持浆料pH值4.0～6.0，熟化30min～60min，形成致密铝膜第一包膜层；/n1.5、继续加入无机碱溶液，调节pH值至6.5～7.5，熟化10min～30min；/n1.6、在30min～120min加入聚硅氧烷液体，所述聚硅氧烷具有羟基活性基团或羧基活性基团，熟化30min～60min，形成聚合硅膜包覆层；/n1.7、将上述溶液用70℃～90℃去离子水洗至滤饼电导率大于15000Ω·cm，干燥处理；/n1.8、在汽粉工序加入柠檬酸酯类有机处理剂，制得塑料色母用二氧化钛颜料。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高耐候、高分散塑料色母二氧化钛颜料的制备方法，其特征在于：
1.1、采用氯化法金红石型二氧化钛初品，加入一定量去离子水配制成浓度300g/L～500g/L的二氧化钛浆料，用无机碱溶液调节二氧化钛浆料pH值为4.5～5.5，加入分散剂，所述分散剂的加入量以分散剂有效成分占二氧化钛重量计为0.1％～0.5％，熟化10min～30min；
1.2、将分散的二氧化钛浆料进行研磨处理，并从水浆中除去研磨介质；
1.3、将研磨后的浆料加热升温至40℃～80℃，并在整个包覆过程维持此温度；
1.4、在30min～120min内加入0.5％～3.0％碱性铝酸盐溶液，加入量以氧化铝占二氧化钛重量计；并用无机酸或酸性铝盐溶液维持浆料pH值4.0～6.0，熟化30min～60min，形成致密铝膜第一包膜层；
1.5、继续加入无机碱溶液，调节pH值至6.5～7.5，熟化10min～30min；
1.6、在30min～120min加入聚硅氧烷液体，所述聚硅氧烷具有羟基活性基团或羧基活性基团，熟化30min～60min，形成聚合硅膜包覆层；
1.7、将上述溶液用70℃～90℃去离子水洗至滤饼电导率大于15000Ω·cm，干燥处理；
1.8、在汽粉工序加入柠檬酸酯类有机处理剂，制得塑料色母用二氧化钛颜料。


2.根据权利要求1所述的一种高耐候、高分散塑料色母二氧化钛颜料的制备方法，其特征在于：1.1中所述分散剂为硅酸盐分散剂或磷酸盐分散剂。


3.根据权利要求1所述的一种高耐候、高分散塑料色母二氧化钛颜料的制备方法，其特征在于：1.4中所述碱性铝盐溶液为偏铝酸钠溶液或偏铝酸钾溶液；碱性铝盐溶液浓度以Al2O...

【专利技术属性】
技术研发人员：于学成，吴琼，姜志刚，刘立新，王建伟，李冬旭，梁职，任健，
申请(专利权)人：中信钛业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21