一种复合白色颜料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种复合型白色颜料及其制备方法。本发明专利技术以生产水玻璃时的滤渣为内核、晶体TiO2为包覆粉体，滤渣主要成分为石英粉，在湿法超细研磨体系中通过机械力化学作用实现TiO2在滤渣表面的包覆，使得复合粉体具备颜料二氧化钛的性质。本发明专利技术所涉及的复合粉体具有TiO2包覆均匀且结合牢固、遮盖力强、白度高、制备工艺简单、成本低廉等特点。滤渣／TiO2复合颜料的遮盖力和白度与钛白粉相近，可部分替代钛白粉应用于涂料、塑料、油墨等领域，起到改善产品性能和降低成本的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合白色颜料的生产
，具体涉及生产水玻璃时的滤渣表面被 TiO2包覆的复合白色颜料及其制备方法。
技术介绍
钛白粉，即二氧化钛颜料，由于其优越的密度、介电常数和折射率而具备高遮盖力、高消色力、高光洁度、高白度和强耐候性，同时还具有化学惰性、无毒、对人体无害等性能，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。随着世界经济发展、社会进步和人们生活水平的提高，带动了建筑等行业的迅猛发展 ，钛白粉的需求量与日俱增。由于生产钛白粉的优质钛资源在全球范围内日益短缺，现有资源加工工艺由此变得日趋复杂，同时环境保护的要求也越发严格，这些因素导致钛白粉成本加大，生产能力和供应量减少。所以研究以廉价的无机粉体为内核，在其表面包覆钛白制备复合钛白颜料是一个重要的课题。目前用于制备复合钛白的内核无机粉体主要有CaCO3、絹云母、硅灰石、高岭土等， 但使用以石英粉为内核的研究较少。葛鹤松等人(专利CN 102093758A)以天然粉石英(硅微粉)为基体，以二氧化钛晶体为包覆物，先对天然粉石英进行细化整形、漂白提纯，再在高温下与钛白搅拌复合制备出白度高、吸油值低、遮盖力强、成本低廉的复合颜料，可部分替代纯钛白应用于涂料、塑料和橡胶等领域。但是，该专利技术对原料处理要求严格、内核处理工艺复杂、需使用特殊粘合剂及较高温度等。本专利技术通过机械力化学作用，首次分别利用钛白粉作为表面包裹粒子，滤渣作为被包覆的内核制备复合白色颜料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种生产水玻璃时的滤渣表面包覆TiO2颗粒、具二氧化钛颜料性质且成本低廉的复合白色颜料及其制备方法。本专利技术的目的是这样实现的，所述的一种复合白色颜料，为滤渣颗粒表面被TiO2 晶体包覆得到的滤渣/ TiO2复合白色颜料，其特征是以在生产水玻璃过程产生并经处理后的滤渣为内核，TiO2晶体为包覆粉体，通过湿法超细研磨的途径，使得处理后滤渣的平均粒径在1.5-2. 4Mm之间，处理后滤渣与TiO2的粒径比达到5:1_8:1范围，置于装有研磨介质的搅拌罐内搅拌研磨实现TiO2在处理滤渣粉体表面的包覆，所得到的复合白色颜料具有遮盖力为16_17g/m2、吸油值为40-42g/100g、白度为90. 0-91. 0%。所述的处理后滤渣与粒径为O. 3Mm的TiO2的粒径比达到5:1_8:1，借以机械力化学效应实现TiO2在处理滤渣粉体表面的包覆；所述的处理后滤渣是通过以下步骤获得的 将滤洛用水浸泡洗漆3-5次,调节滤液的pH为7-9，干燥获得的滤饼后打散成前处理滤洛。具体地说，为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是以生产水玻璃时的滤渣为内核、晶体TiO2为包覆粉体,先将滤洛水洗或者酸洗至pH=8左右；研磨使其表面形成大量的羟基，并使其平均粒径达到1. 5Mm左右；对TiO2进行高速搅拌并超声分散；通过机械力化学作用，在湿法超细研磨体系中使TiO2和滤渣两者表面羟基发生相互作用(如氢键和羟基缩合等)，从而实现TiO2在滤渣表面的包覆，得到TiO2包覆均匀且结合牢固、遮盖力强、白度高、制造工艺简单、成本低廉的滤渣/TiO2复合白色颜料。生产水玻璃时的滤渣主要成分为石英粉Si02。其产生的过程是石英矿与碳酸钠高温熔融生成硅酸钠，水淬后形成固体硅酸钠，接着用高温水蒸气溶解稀释、过滤，滤液是液体硅酸钠，滤饼即是本专利技术中的内核(滤渣)。此滤渣具有粒度细、白度高、碱性强等特点。由国家建筑材料工业地质工程勘查研究院测试中心根据JC/T1021. 2-2007《硅酸盐岩石、矿物及硅质原料化学分析方法》检测其主要成分(以氧化物形式表示)为=SiO2 71. 42%,Al2O35.16%, Fe2O31. 31%, CaO 4. 00%, Na2O 5. 60%等。由 XRD 测试结果，通过 JADE 软件分析 其主要存在形式是NaAlSi3O8 XH2O^NaSiO3 5H20、H2Si6013、Mg3Si2O5 (OH) 4、Mg3Si4Oltl (OH)2坐寸o生产水玻璃时的滤渣具有粒度细、白度高及价廉等特点，是一种制备复合钛白颜料较为理想的内核材料。但是滤渣作为复合钛白的内核尚存在某些缺陷，主要表现为一是滤渣产生于硅酸钠溶液，故带强碱性，造成制备出的复合钛白颜料应用受限制且对生产设备腐蚀较大；二是滤渣表面光滑，使得TiO2微粒不易在其表面附着，影响包覆。为了得到理想的包覆产品，需要解决以下三个问题。一是降低滤渣碱性；二是增大表面粗糙度；三是提高滤渣与TiO2颗粒之间的结合力(包括增加表面羟基和降低静电排斥力)。本专利技术采用水洗的方法，控制其洗涤介质在一定的PH值从而达到上述目的。由于滤渣表面所带硅酸钠通过洗涤除去，因而滤渣表面碱性降低，羟基增加，粗糙度提高以及与TiO2表面的静电排斥力降低。另外，滤渣中存在的铝化合物在特定的PH值时能自动产生Al (OH)3凝胶，使表面粗糙度增大并起到聚合物粘结剂的作用，对包覆效果具有促进作用。本专利技术所述的复合白色颜料的制备方法，包括如下步骤 1)首先是前处理，将滤洛用水浸泡洗涤3-5次,调节滤液的pH为7-9，干燥获得的滤饼后打散成前处理滤洛； 2)前处理滤渣表面羟基化处理，配制固含量为20-60wt%的前处理滤渣和水的混合物，加入占前处理滤渣干粉量为0. 5 wtVo-l. 5wt%的分散剂形成悬浮液，将得到的悬浮液置于装有研磨介质的搅拌罐内搅拌研磨，研磨介质为球形氧化锆，且球料比(球形氧化锆与前处理滤洛质量比)3:1-6:1 ;研磨； 3)晶体TiO2悬浮液的配制称取固含量为20wt% -60 wt%的晶体TiO2和水的混合物，并加入占TiO2晶体干粉量为0. 5 wt% -1. 5界七％的分散剂，置于搅拌罐内高速搅拌后制成TiO2悬浮液，搅拌； 4)滤渣与TiO2的湿法复合将步骤3)制得的TiO2悬浮液加入装有步骤2)获得的滤渣悬浮液的搅拌罐内研磨，研磨介质为球形氧化锆，调整体系的球料比(球形氧化锆与处理后滤渣和TiO2质量比)为3:1-6:1范围，TiO2/(TiO2+滤渣)=40-95% (wt)，其中TiO2含量应不低于40% ;复合研磨转速为800-1400r/min ;复合时间为15_60min ； 5)复合产物的后处理向步骤4)的搅拌罐内加水稀释，以中等转速搅拌使其混合均匀形成复合悬浮液，将复合悬浮液过滤得到滤饼，滤饼置于90-120°C的烘箱中干燥，用打散机将干燥后的滤饼打散成粒度均匀的粉末即为滤渣颗粒表面被TiO2晶体包覆得到的滤渣/TiO2复合白色颜料。所述的步骤I)的处理后滤渣为内核，晶体TiO2为包覆粉体，处理后滤渣的粒度与 TiO2的粒径比5:1-8:1。所述的步骤2)前处理滤渣表面羟基化处理的研磨介质采用级配比为 Φ 3mm: Φ 2mm: Φ lmm=5:3:2的球形氧化错,球料比5:1(球形氧化错与处理后滤洛和TiO2质量比)；研磨转速1500-2500r/min ;研磨时间15_60min。所述的步骤4)的研磨介质采用级配比为Φ3ι πι: Φ2ι πι: Φ lmm=5:3:2的球形氧化锆，球料比5:1 (球形氧化锆与处理后滤渣和Ti本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合白色颜料，为滤渣颗粒表面被TiO2晶体包覆得到的滤渣／TiO2复合白色颜料，其特征是：以在生产水玻璃过程产生并经处理后的滤渣为内核，TiO2晶体为包覆粉体，通过湿法超细研磨的途径，使得处理后滤渣的平均粒径在1.5?2.4μm之间，处理后滤渣与TiO2的粒径比达到5:1?8:1范围，置于装有研磨介质的搅拌罐内搅拌研磨实现TiO2在处理滤渣粉体表面的包覆，所得到的复合白色颜料具有遮盖力为16?17g/m2、吸油值为40?42g/100g、白度为90.0?91.0％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：童跃进，肖志红，杨伟华，关怀民，乐兆鸿，颜桂炀，
申请(专利权)人：福建师范大学，福建凯腾工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：