本發(fā)明涉及鈦白粉領(lǐng)域，尤其涉及一種大粒徑、高耐候性鈦白粉的制備方法。

背景技術(shù)：

1、鈦白粉作為一種關(guān)鍵的無(wú)機(jī)化工原料，在無(wú)機(jī)化學(xué)材料、納米技術(shù)和表面處理技術(shù)領(lǐng)域，其應(yīng)用范圍極為廣泛，涵蓋了涂料、塑料、橡膠、油墨、造紙、紡織和電子等多個(gè)行業(yè)。鈦白粉的主要作用在于提供卓越的遮蓋力、著色力、耐候性和光穩(wěn)定性等性能，特別是耐候性，它指的是鈦白粉在紫外線、水分和熱等環(huán)境因素作用下，仍能維持其性能的能力。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，市場(chǎng)上涌現(xiàn)出眾多近紅外反射產(chǎn)品，這些產(chǎn)品具備較好的近紅外反射性能，能夠有效反射太陽(yáng)光中的近紅外光，降低物體內(nèi)部溫度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和低碳環(huán)保的目標(biāo)，適用于室外涂料、對(duì)溫度有特殊要求的表面涂層以及軍工產(chǎn)品等多個(gè)領(lǐng)域。

2、專利cn107556801a公開(kāi)了一種鐵紅色近紅外高反射材料及其制備方法，該材料以鐵摻雜二氧化鈦為基材，通過(guò)溶膠凝膠法制備了一種創(chuàng)新材料，然而，該材料容易受到外界環(huán)境因素的不利影響，在耐候性和耐久性方面仍有待提升。

3、專利cn101921517a公開(kāi)了一種深色系反射型外墻隔熱涂料及其制備方法，通過(guò)精細(xì)調(diào)控顏填料的粒徑和粒子形狀，顯著提升了涂料的隔熱性能；然而，該反射型隔熱涂料在制備過(guò)程中仍面臨分散性差、粒度控制困難等問(wèn)題，導(dǎo)致產(chǎn)品穩(wěn)定性不足；此外，復(fù)雜的制備工藝和高成本，以及涂料顏色多限于白色或淺色，限制了其在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用。

4、在鈦白粉生產(chǎn)中，通過(guò)添加多種鹽類可以改善其性能，如磷酸鹽能增強(qiáng)其分散性、耐候性和抗水解性；鉀鹽可改變晶格結(jié)構(gòu)，提升著色力和遮蓋力；鋁鹽則能提高耐候性和耐熱性。但是，鹽類的加入會(huì)增加煅燒溫度，影響二氧化鈦的晶格結(jié)構(gòu)和晶粒生長(zhǎng)，導(dǎo)致晶粒生長(zhǎng)過(guò)快進(jìn)而導(dǎo)致鈦白粉粒徑小，從而導(dǎo)致鈦白粉顏料性能下降，甚至燒結(jié)和色澤變黃變灰，此外，過(guò)高的煅燒溫度可能影響晶型轉(zhuǎn)化的完整性，降低其耐候性，進(jìn)而影響鈦白粉的最終性能。目前，近紅外反射產(chǎn)品多受顏色限制，通常為淺色系，而深色系產(chǎn)品難以實(shí)現(xiàn)高效的反射隔熱效果，無(wú)法滿足用戶對(duì)顏色的要求；此外，現(xiàn)有的反射隔熱涂料大多在耐候性方面存在問(wèn)題，無(wú)法提供優(yōu)良的耐候性。因此，開(kāi)發(fā)一種具有大粒徑、高耐候性的鈦白粉產(chǎn)品，同時(shí)突破反射隔熱涂料在顏色上的限制，實(shí)現(xiàn)深色涂料中的優(yōu)良反射隔熱效果，已成為該領(lǐng)域亟待攻克的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種大粒徑、高耐候性、同時(shí)實(shí)現(xiàn)深色涂料中優(yōu)良反射隔熱效果的鈦白粉制備方法，具體操作如下：（1）原料選擇：以偏鈦酸為原料，有效控制了原料中鐵雜質(zhì)、磷鹽、和鉀鹽含量，降低原料對(duì)煅燒的影響，從而有效降低煅燒溫度，減少物料燒結(jié)程度同時(shí)降低生產(chǎn)能耗；（2）鹽處理方式：采用單鋁的鹽處理方式，在煅燒時(shí)候能夠在相對(duì)較低的溫度下就可得到大粒徑的鈦白粉粗品，降低生產(chǎn)能耗的同時(shí)能夠使鈦白粉具有優(yōu)異的耐候性，同樣條件下色差小，提升其應(yīng)用性能；（3）砂磨工藝：采用砂磨機(jī)串聯(lián)的研磨工藝，使得煅燒后的粗品能夠充分解聚同時(shí)保證顆粒大小均勻，提高產(chǎn)品的應(yīng)用性能；（4）煅燒程序：采用自然升溫的煅燒程序，能夠有效控制煅燒過(guò)程中的溫度，避免過(guò)高溫度導(dǎo)致的物料燒結(jié)，從而得到大粒徑、高耐候性的鈦白粉產(chǎn)品；（5）性能測(cè)試：通過(guò)耐候性測(cè)試實(shí)驗(yàn)，采用紫外燈箱中照射2h后，使用分光測(cè)色儀測(cè)量各樣品老化前后色差，評(píng)估鈦白粉的耐候性；（6）應(yīng)用測(cè)試：將制成的鈦白粉作為填料添加到反射隔熱涂料中，測(cè)試其在深色涂料中的反射隔熱效果，評(píng)估其應(yīng)用性能。

2、具體實(shí)施方案如下：

3、一種大粒徑鈦白粉的制備方法，具體步驟為：

4、步驟1：鹽處理

5、取二洗后的偏鈦酸，加入脫鹽水打漿，以偏鈦酸中的tio2質(zhì)量計(jì)，控制濃度在280-320g/l，加入al2(so4)3溶液，室溫下攪拌30-90min，攪拌速率為300-400r/min，得到漿料；

6、步驟2：煅燒

7、將步驟1中所述的漿料抽濾，將得到的濾餅放入馬弗爐中按自然升溫程序進(jìn)行煅燒，升溫速率為20-30℃/min，當(dāng)溫度達(dá)到950℃以上時(shí)，每升高10℃測(cè)試一次轉(zhuǎn)化率，直至轉(zhuǎn)化率達(dá)到98%以上，停止煅燒，得到粗品；

8、步驟3：研磨

9、取步驟2中所述的粗品，用萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎10-20s后取出，加入脫鹽水和分散劑制成漿料，攪拌均勻后加入砂磨機(jī)中，設(shè)置研磨轉(zhuǎn)速2000-4000r/min，研磨10-20min后，再加入脫鹽水，繼續(xù)研磨10-20min后放料取出，得到研磨后的漿料；

10、步驟4：無(wú)機(jī)處理

11、將步驟3中所述研磨后的漿料加熱至70-90℃，在1.5-2.5h內(nèi)勻速加入na2sio3溶液，加熱完畢后攪拌熟化1-1.5h，攪拌速率為300-400r/min，然后在0.5-1.5h內(nèi)勻速加入al2(so4)3溶液，加入完畢后攪拌熟化1-1.5h，然后在0.5-1.5h內(nèi)勻速加入naalo2溶液，加入完畢后攪拌熟化1.5-2.5h，得到包膜后的漿料；

12、步驟5：水洗

13、將所述步驟4中包膜后的漿料用脫鹽水進(jìn)行水洗，同時(shí)用電導(dǎo)率儀進(jìn)行測(cè)量，以電導(dǎo)率降至100us/cm以下為水洗終點(diǎn)，得到水洗合格后的濾餅；

14、步驟6：有機(jī)處理

15、將所述步驟5中水洗合格后的濾餅加入脫鹽水重新打漿，攪拌均勻后加入有機(jī)處理劑三羥甲基丙烷（trimethylolpropane，簡(jiǎn)寫(xiě)為tmp），設(shè)置攪拌速率為300-350r/min，攪拌30-60min后倒入托盤中，放入烘箱，調(diào)整溫度為110-130℃，時(shí)間為12-24h，得到烘干后的樣品；

16、步驟7：汽粉

17、將步驟6中所述烘干后的樣品先用萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎成粉末狀，然后用小型汽粉機(jī)在0.4-0.6mpa的壓力下進(jìn)行粉碎，得到大粒徑鈦白粉。

18、進(jìn)一步地，在步驟1中，所述二洗后的偏鈦酸中鐵雜質(zhì)的含量在20ppm以下。

19、進(jìn)一步地，在步驟1中，所述al2(so4)3溶液濃度為100-200g/l，以偏鈦酸中的tio2質(zhì)量為百分比基準(zhǔn)，以al2(so4)3質(zhì)量計(jì)，al2(so4)3溶液控制在al2(so4)3加入量為tio2的0.2%-0.6%。

20、進(jìn)一步地，在步驟2中的測(cè)試轉(zhuǎn)化率，由于煅燒使無(wú)定型的二氧化鈦轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石結(jié)構(gòu)，因此測(cè)試金紅石結(jié)構(gòu)的含量即可得知轉(zhuǎn)化率，所述金紅石結(jié)構(gòu)的含量即所述轉(zhuǎn)化率可以用常規(guī)的檢測(cè)手段確認(rèn)，比如xrd、拉曼光譜法、紅外光譜法、tem、sem、熱重分析。

21、進(jìn)一步地，在步驟3中，所述粗品和脫鹽水的比例為每500g粗品加入800-1200ml脫鹽水；所述分散劑為na2sio3或六偏磷酸鈉其中任意一種的水溶液，以粗品質(zhì)量為百分比基準(zhǔn)，以na2sio3質(zhì)量計(jì)，分散劑控制在na2sio3的加入量為tio2粗品的0.15-0.5%；以粗品質(zhì)量為百分比基準(zhǔn)，以六偏磷酸鈉質(zhì)量計(jì)，分散劑控制在六偏磷酸鈉的加入量為tio2粗品的0.15-0.5%。

22、進(jìn)一步地，取步驟3中所述研磨后的漿料2-10ml，加入100-500ml超純水，加入5-25ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-5%的六偏磷酸鈉作為分散劑，進(jìn)行粒度測(cè)試，得到粗品的d50粒度為0.9-1.1μm。

23、進(jìn)一步地，在步驟4中，所述na2sio3溶液濃度為100-200g/l，以步驟2中所述粗品質(zhì)量為百分比基準(zhǔn)，以na2sio3質(zhì)量計(jì)，na2sio3溶液控制在na2sio3的加入量為所述粗品的1.8-2.2%；所述al2(so4)3溶液濃度為100-200g/l，以步驟2中所述粗品質(zhì)量為百分比基準(zhǔn)，以al2(so4)3質(zhì)量計(jì)，al2(so4)3溶液控制在al2(so4)3加入量為所述粗品的1.3-1.7%；所述naalo2溶液濃度為100-200g/l，以步驟2中所述粗品質(zhì)量為百分比基準(zhǔn)，以naalo2質(zhì)量計(jì)，naalo2溶液控制在naalo2加入量為所述粗品的1.4-1.8%。

24、進(jìn)一步地，在步驟6中，所述重新打漿中，每500g的所述水洗合格后的濾餅加入800-1000ml的水，以步驟2中所述粗品質(zhì)量為百分比基準(zhǔn)，以tmp質(zhì)量計(jì)，tmp的加入量為所述粗品的0.1-0.5%。

25、進(jìn)一步地，在步驟7中，所述大粒徑鈦白粉的d50粒度表示為0.9-1.1μm。

26、進(jìn)一步地，對(duì)前述大粒徑鈦白粉進(jìn)行性能測(cè)試，具體步驟為：

27、（1）制樣：取12-20g的聚酯樹(shù)脂、2-8g黑漆、6-60g權(quán)利要求1所述的大粒徑鈦白粉，用雙中心混合分散機(jī)研磨分散5-40min，研磨轉(zhuǎn)速為1000-4000r/min，得到待測(cè)樣品，所述黑漆由聚酯油漆的紅漆和綠漆按質(zhì)量比1：1調(diào)制成；

28、（2）制板：將所述待測(cè)樣品用150-500μm濕膜制備器涂膜于測(cè)試級(jí)馬口鐵板上，膜厚度為50-500μm，放入烘箱中90-200℃烘干，得到待測(cè)樣板；

29、（3）降溫效果測(cè)試：

30、校準(zhǔn)：將兩塊涂有黑磁漆的校準(zhǔn)板放在兩個(gè)紅外燈前，紅外燈波長(zhǎng)為850-1500nm、強(qiáng)度為200-1000mw/sr，調(diào)整所述標(biāo)準(zhǔn)版與燈泡的距離，使兩張標(biāo)準(zhǔn)板背面測(cè)試區(qū)溫度差≤0.5℃，記錄初始溫度；

31、測(cè)試：取下右側(cè)標(biāo)準(zhǔn)板，裝上所述待測(cè)樣板，分別在5min、10min、15min時(shí)測(cè)試兩張樣板背面測(cè)試區(qū)的溫度，計(jì)算不同樣品測(cè)試板與標(biāo)準(zhǔn)板的溫度差；

32、（4）耐候性測(cè)試實(shí)：將所述待測(cè)樣板放入紫外燈箱中照射2-10h，用分光測(cè)色儀測(cè)量各樣品老化前后色差。

33、本發(fā)明的有益效果如下：

34、1、本發(fā)明通過(guò)創(chuàng)新的鹽處理技術(shù)，采用單一鋁鹽對(duì)偏鈦酸原料進(jìn)行處理，成功降低了煅燒溫度，與傳統(tǒng)的鹽處理方法相比，本發(fā)明在較低的溫度下即可制備出大粒徑的鈦白粉，這一改進(jìn)不僅減少了生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗，而且賦予了鈦白粉卓越的耐候性，且不可預(yù)料地使鈦白粉在深色涂料中展現(xiàn)出了優(yōu)異性能，反射隔熱效果好、色差小，打破了反射隔熱涂料在色彩選擇上的限制，實(shí)現(xiàn)了其在深色涂料中的高效應(yīng)用；這些特性不僅提升了鈦白粉的整體應(yīng)用性能，還擴(kuò)展了其應(yīng)用領(lǐng)域；

35、2、本發(fā)明提供了一種大粒徑、高耐候性的鈦白粉制備方法，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中鈦白粉粒徑較小、需要進(jìn)一步處理的問(wèn)題，采用本發(fā)明的方法，可以直接制備出大粒徑的鈦白粉，無(wú)需進(jìn)一步處理即可滿足某些特殊應(yīng)用的要求，如在反射隔熱涂料中的應(yīng)用；

36、3、本發(fā)明的制備方法不需要大量的能源和化學(xué)試劑，成本較低，且對(duì)環(huán)境污染較小，相比現(xiàn)有的硫酸法、氯化法和還原法等方法，具有明顯的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；

37、4、本發(fā)明的鈦白粉因其高耐候性，能夠確保膜層性能的長(zhǎng)期穩(wěn)定，有效防止了色相變化和粉化等問(wèn)題的發(fā)生，與市場(chǎng)上現(xiàn)有的鈦白粉相比，本發(fā)明的產(chǎn)品具有更長(zhǎng)的使用壽命和更高的性能穩(wěn)定性。