一種伊利石基復(fù)合鈦白粉及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種伊利石基復(fù)合鈦白粉及其制備方法，這種復(fù)合鈦白粉通過(guò)在伊利石表面包覆納米二氧化鈦顆粒得到，由以下重量份數(shù)比的組分制成：伊利石60~80份，二氧化鈦15~35份，分散劑0.5~5份，所述伊利石基復(fù)合鈦白粉的制備通過(guò)沉積、洗滌過(guò)濾以及煅燒步驟得到，這樣制得的復(fù)合鈦白粉具有成本低、白度高、遮蓋力強(qiáng)、吸油值低、水溶鹽值低的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種伊利石基復(fù)合鈦白粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合鈦白粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化鈦(TiO2),英文名Titanium dioxide,是一種重要的無(wú)機(jī)化工原料,對(duì)身體無(wú)毒、無(wú)害。當(dāng)二氧化鈦?zhàn)鳛榘咨伭蠒r(shí)被稱(chēng)之為鈦白(Titanium dioxide white pigment,Titanium white)，鈦白是最重要的白色顏料，占全部白色顏料使用量的80%。鈦資源的90%用于生產(chǎn)鈦白粉，其余10%生產(chǎn)金屬鈦、鈦合金和陶瓷等。鈦白粉已成為世界無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品中銷(xiāo)售量最大的三種商品之一，僅次于合成氨和磷酸。TiO2作為白色顏料具有極高的不透明度和優(yōu)良的光學(xué)性能、顏料性質(zhì)。因此被廣泛的應(yīng)用于涂料、油墨、塑料、橡膠、造紙、化纖和日用化妝品等行業(yè)中。
[0003]目前鈦白粉的工業(yè)生產(chǎn)方法包括硫酸法和氯化法，分別占全球鈦白粉生產(chǎn)的47%和53%，在我國(guó)，約有95%的企業(yè)采用硫酸法工藝。硫酸法工藝以鈦鐵礦為原料，采用85%硫酸進(jìn)行分解，使礦中鈦化合物轉(zhuǎn)變成鈦液，鈦液經(jīng)凈化后水解轉(zhuǎn)變成水合二氧化鈦，再經(jīng)洗滌、煅燒和后處理獲得鈦白粉成品。硫酸法工藝復(fù)雜，流程長(zhǎng)，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢酸、酸性廢水和廢渣，環(huán)境污染極其嚴(yán)重。氯化法是將含鈦礦石(或人造金紅石)經(jīng)高溫氯化制成四氯化鈦，四氯化鈦再經(jīng)提純后在高溫下氧化生成二氧化鈦和氯氣，生成的氯氣返回氯化鈦原料。工藝流程短，自動(dòng)化水平高，產(chǎn)品檔次高。但是，氯化法鈦白生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生含放射性物質(zhì)和有毒氯化物的廢渣，難于治理和利用，污染危害極大。隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源的日益緊缺和國(guó)家環(huán)保力度的不斷加大，生產(chǎn)成本和環(huán)境問(wèn)題已成為制約我國(guó)鈦白行業(yè)發(fā)展的瓶頸。
[0004]鈦白粉粒子的顏料性能主要通過(guò)光學(xué)性能體現(xiàn)，光學(xué)性能主要取決于TiO2粒子的表面性質(zhì)，因此，1102粒子內(nèi)核對(duì)光學(xué)性能幾乎沒(méi)有貢獻(xiàn)。如果能使用一種廉價(jià)易得的白色材料取代TiO2粒子內(nèi)核，則鈦 白粉成本將大大降低。
[0005]復(fù)合鈦白正是通過(guò)采用廉價(jià)的礦物作為內(nèi)核，在其表面包覆一層TiO2粒子而制得。目前各國(guó)都在研究和探索復(fù)合鈦白，以降低其成本。
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮?2135086.8，發(fā)明名稱(chēng)為“納米CaC03/Ti02復(fù)合粒子及其制備方法”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)了采用Ti (OH) 4膠體溶液沉積在納米CaCO3顆粒上制備納米CaC03/Ti02復(fù)合粒子的方法，但該方法由于需要預(yù)先制備出Ti (OH) 4膠體，使得工藝復(fù)雜，而且成本較高，同時(shí)沉積的TiO2十分有限，使得復(fù)合粒子顏料性能較差。
申請(qǐng)?zhí)枮?00510080497.3，發(fā)明名稱(chēng)為“白色礦物粉體_Ti02復(fù)合白色顏料及其制備方法”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)了使用白色礦物粉體，如碳酸I丐、高嶺土、煅燒高嶺土和重晶石等為包核基體，晶體TiO2為包膜物，在濕法超細(xì)研磨體系中，通過(guò)粒-粒包覆改性方式，實(shí)現(xiàn)TiO2在包核基體表面的反應(yīng)包覆和改性修飾，由此制備具有顏料二氧化鈦性質(zhì)的白色礦物粉體-TiO2復(fù)合白色顏料的方法。但該方法由于存在結(jié)合力不強(qiáng)、粒-粒包覆是在二次團(tuán)聚粒子上進(jìn)行等質(zhì)量問(wèn)題，只能在部分行業(yè)的中低檔次產(chǎn)品中得到適度應(yīng)用，且成本較高。[0007]日本日鐵礦業(yè)株式會(huì)社的申請(qǐng)?zhí)枮?1813600.1的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)了采用碳酸化方法，制備了一種能呈現(xiàn)二氧化鈦固有特性如高度不透明性的二氧化鈦碳酸鈣復(fù)合粒子的方法，該方法是在碳酸化步驟添加具有平均粒徑0.1-0.5 μ m的二氧化鈦粒子，典型的是在攪拌下，在氫氧化鈣漿料中導(dǎo)入二氧化碳?xì)怏w和空氣的混合物，進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，并繼續(xù)導(dǎo)入氣體混合物使反應(yīng)進(jìn)行到漿料的PH為7。最終獲得涉及含有組合其中的上述復(fù)合粒子地復(fù)合組合物，可應(yīng)用于造紙用的涂料和顏料，以及復(fù)合材料例如紙、塑料成型材料和橡膠成型材料等。該方法利用現(xiàn)有碳酸鈣生產(chǎn)工藝流程，增加部分工序后即可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，只要復(fù)合顏料符合使用性能要求，應(yīng)用前景十分看好，但該方法制備的復(fù)合鈦白粉的碳酸鈣與二氧化鈦的結(jié)合不夠牢固，遮蓋力不夠強(qiáng)，且耐候性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明的第一目的是提供一種成本低廉、性能較好的復(fù)合鈦白粉，本發(fā)明的第二目的是提供一種制備復(fù)合鈦白粉的方法。
[0009]在第一方面，本發(fā)明提供了一種復(fù)合鈦白粉，所述復(fù)合鈦白粉是由在伊利石表面包覆納米二氧化鈦顆粒得到，所述復(fù)合鈦白粉由以下重量份數(shù)比的組分制備:伊利石60-80份，二氧化鈦15-35份，分散劑0.5-5份。
[0010]在本發(fā)明中所述分散劑為六偏磷酸鈉、硅酸鈉、三乙醇胺、檸檬酸、油酸、油酸鈉中至少一種。
[0011]優(yōu)選地，在本發(fā)明中所述伊利石為1250目或以上的粉體。
[0012]優(yōu)選地，在本發(fā)明中所述伊利石的亨特白度為80、5。
[0013]優(yōu)選地，在本發(fā)明中伊利石的亨特白度為86、0。
[0014]一種制備所述的伊利石基復(fù)合鈦白粉的方法，包括如下步驟:
(1)沉積:將1250目或以上的伊利石，加水配制成濃度為100-500g/L漿液，攪拌并加入分散劑，然后加入沉淀劑并攪拌，加入PH調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)漿液pH值為1.0-3.0，制成表面沉積納米級(jí)二氧化鈦的復(fù)合鈦白粉漿液；其中，所述沉淀劑為硫酸鈦、四氯化鈦、硫酸氧鈦中的一種；
(2)洗滌過(guò)濾:將沉積步驟得到的復(fù)合鈦白粉漿液進(jìn)行洗滌與過(guò)濾，得到濾餅；
(3)煅燒:將洗滌過(guò)濾步驟得到的洗滌后的濾餅在500-800度下煅燒6-10小時(shí)，煅燒后進(jìn)行粉碎，即得到伊利石基復(fù)合鈦白粉。
[0015]在伊利石基復(fù)合鈦白粉的制備方法中，所述pH調(diào)節(jié)劑為中強(qiáng)酸或強(qiáng)酸性物質(zhì)和/或堿性物質(zhì)。
[0016]優(yōu)選地，伊利石基復(fù)合鈦白粉的制備方法，包括如下步驟:
(1)漿化:將伊利石加水?dāng)嚢?，配制成濃度?00-500g/L漿液，加入分散劑，得到漿
液；
(2)濕法砂磨:將漿化步驟得到的漿液轉(zhuǎn)入砂磨機(jī)中，進(jìn)行濕法砂磨，制得1250目或以上的伊利石；
(3)沉積:將濕法砂磨步驟制得的伊利石，加入沉淀劑并攪拌，加入pH調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)漿液PH值為1.0-3.0，制成表面沉積納米級(jí)二氧化鈦的復(fù)合鈦白粉漿液；其中，所述沉淀劑為硫酸鈦、四氯化鈦、硫酸氧鈦中的一種；(4)洗滌過(guò)濾:將沉積步驟得到的復(fù)合鈦白粉漿液進(jìn)行洗滌與過(guò)濾，得到濾餅；
(5)煅燒:將洗滌過(guò)濾步驟得到的洗滌后的濾餅在600-800度下煅燒6-10小時(shí)，煅燒后進(jìn)行粉碎，即得到伊利石基復(fù)合鈦白粉。
[0017]本發(fā)明提供的伊利石基復(fù)合鈦白粉，具有如下優(yōu)勢(shì):
1、成本低、白度高；
2、遮蓋力強(qiáng)，可作為高遮蓋力顏料使用；
3、吸油值低；
4、水溶鹽值低。
【具體實(shí)施方式】
[0018]在這里專(zhuān)用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說(shuō)明性”。這里作為“示例性”所說(shuō)明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。
[0019]另外，為了更好的說(shuō)明本發(fā)明，在下文的【具體實(shí)施方式】中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在另外一些實(shí)例中，對(duì)于大家熟知的方法、手段和材料未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。
[0020]實(shí)施例1 稱(chēng)取粒度為1250目、亨特白度為86的伊利石60g，加水600g，配制成100g/L漿液，同時(shí)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的六偏磷酸鈉溶液15g，并攪拌。保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，加入100g/L硫酸鈦溶液210ml，調(diào)節(jié)漿液pH值為1.0，制成表面沉積納米級(jí)二氧化鈦的復(fù)合鈦白粉漿液。
[0021]將沉積得到的復(fù)合鈦白粉漿液在40-50°C條件下用去離子水進(jìn)行打漿洗滌，過(guò)濾后得到濾餅；
將洗滌過(guò)濾得到的濾餅在700度下煅燒6小時(shí)，煅燒后進(jìn)行粉碎，即得到伊利石基復(fù)合欽白粉。
[0022]實(shí)施例2
稱(chēng)取粒度為2000目、亨特白度為89的伊利石70g，加水350g，配制成200g/L漿液，同時(shí)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的硅酸鈉溶液1.75g，并攪拌。保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，加入200g/L四氯化鈦溶液68ml，調(diào)節(jié)漿液pH值為2.0，制成表面沉積納米級(jí)二氧化鈦的復(fù)合鈦白粉漿液。
[0023]將沉積得到的復(fù)合鈦白粉漿液在40-50°C條件下用去離子水進(jìn)行打漿洗滌，過(guò)濾后得到濾餅；
將洗滌過(guò)濾得到的洗滌后的濾餅在800度下煅燒8小時(shí)，煅燒后進(jìn)行粉碎，即得到伊利石基復(fù)合鈦白粉。
[0024]實(shí)施例3
稱(chēng)取粒度為1500目、亨特白度為87的伊利石65g，加水130g，配制成500g/L漿液，同時(shí)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的六偏磷酸鈉溶液6.5g，并攪拌。保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，加入100g/L硫酸氧鈦溶液220ml，調(diào)節(jié)漿液pH值為3.0，制成表面沉積納米級(jí)二氧化鈦的復(fù)合鈦白粉漿液。
[0025]將沉積得到的復(fù)合鈦白粉漿液在40-50°C條件下用去離子水進(jìn)行打漿洗滌，過(guò)濾后得到濾餅；
將洗滌過(guò)濾得到的濾餅在700度下煅燒10小時(shí)，煅燒后進(jìn)行粉碎，即得到伊利石基復(fù)合欽白粉。[0026]實(shí)施例4
稱(chēng)取粒度為1500目、亨特白度為88的伊利石70g，加水200g，配制成350g/L漿液，同時(shí)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的三乙醇胺溶液35g，并攪拌。保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，加入100g/L硫酸氧鈦溶液140ml，調(diào)節(jié)漿液pH值為3.0，制成表面沉積納米級(jí)二氧化鈦的復(fù)合鈦白粉漿液。
[0027]將沉積得到的復(fù)合鈦白粉漿液在40-50°C條件下用去離子水進(jìn)行打漿洗滌，過(guò)濾后得到濾餅；
將洗滌過(guò)濾得到的濾餅在600度下煅燒10小時(shí)，煅燒后進(jìn)行粉碎，即得到伊利石基復(fù)合欽白粉。[0028]實(shí)施例5
將亨特白度為87的伊利石40g，加水200g，配制成200g/L漿液，同時(shí)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的六偏磷酸鈉溶液2g，并攪拌，得到漿液；
將漿化得到的漿液轉(zhuǎn)入砂磨機(jī)中，進(jìn)行濕法砂磨，制得1250目的伊利石漿液；
保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，加入100g/L硫酸氧鈦溶液100ml，調(diào)節(jié)漿液pH值為2.0，制成表面沉積納米級(jí)二氧化鈦的復(fù)合鈦白粉漿液。
[0029]將沉積得到的復(fù)合鈦白粉漿液在40-50°C條件下用去離子水進(jìn)行打漿洗滌，過(guò)濾后得到濾餅；
將洗滌過(guò)濾得到的濾餅在800度下煅燒8小時(shí)，煅燒后進(jìn)行粉碎，即得到伊利石基復(fù)合欽白粉。
[0030]關(guān)于pH調(diào)節(jié)劑，根據(jù)漿液的pH來(lái)選擇，可以為中強(qiáng)酸或強(qiáng)酸性物質(zhì)和/或堿性物質(zhì)?？梢詾榱蛩?、鹽酸、草酸、強(qiáng)堿等。
[0031]對(duì)比例I
市售鈦白粉(國(guó)內(nèi)某硫酸法鈦白粉生產(chǎn)廠家產(chǎn)品)
對(duì)比例2 市售復(fù)合鈦白粉。
[0032]表I本發(fā)明的復(fù)合鈦白粉與普通市售鈦白粉及市售復(fù)合鈦白粉的性能指標(biāo)對(duì)比
【權(quán)利要求】
1.一種伊利石基復(fù)合鈦白粉，其特征在于，在伊利石表面包覆納米二氧化鈦顆粒得到，所述復(fù)合鈦白粉由以下重量份數(shù)比的組分制成:伊利石60-80份，二氧化鈦15~35份，分散劑0.5^5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伊利石基復(fù)合鈦白粉，其特征在于，所述分散劑為六偏磷酸鈉、硅酸鈉、三乙醇胺、檸檬酸、油酸、油酸鈉中一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伊利石基復(fù)合鈦白粉，其特征在于，所述伊利石為1250目或以上的粉體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伊利石基復(fù)合鈦白粉，其特征在于，所述伊利石的亨特白度為80~95。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的伊利石基復(fù)合鈦白粉，其特征在于，所述伊利石的亨特白度為86~90。
6.一種制備如權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的伊利石基復(fù)合鈦白粉的方法,其特征在于，包括如下步驟: (O沉積:將1250目或以上的伊利石，加水配制成濃度為100~500g/L漿液，攪拌并加入分散劑，然后加入沉淀劑并攪拌，加入PH調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)漿液pH值為1.0~3.0，制成表面沉積納米級(jí)二氧化鈦的復(fù)合鈦白粉漿液；其中，所述沉淀劑為硫酸鈦、四氯化鈦、硫酸氧鈦中的一種； (2)洗滌過(guò)濾:將沉積步驟得到的復(fù)合鈦白粉漿液進(jìn)行洗滌與過(guò)濾，得到濾餅； (3)煅燒:將洗滌過(guò)濾步驟得到的濾餅在500~800度下煅燒6~10小時(shí)，煅燒后進(jìn)行粉碎，即得到伊利石基復(fù)合鈦白粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的伊利石基復(fù)合鈦白粉的制備方法，其特征在于，所述pH調(diào)節(jié)劑為中強(qiáng)酸或強(qiáng)酸性物質(zhì)和/或堿性物質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的伊利石基復(fù)合鈦白粉的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)漿化:將伊利石加水?dāng)嚢?，配制成濃度?00~500g/L漿液，加入分散劑，得到漿液； (2)濕法砂磨:將漿化步驟得到的漿液轉(zhuǎn)入砂磨機(jī)中，進(jìn)行濕法砂磨，制得1250目或以上的伊利石； (3)沉積:將濕法砂磨步驟制得的伊利石，加入沉淀劑并攪拌，加入pH調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)漿液PH值為1.0~3.0，制成表面沉積納米級(jí)二氧化鈦的復(fù)合鈦白粉漿液；其中，所述沉淀劑為硫酸鈦、四氯化鈦、硫酸氧鈦中的一種； (4)洗滌過(guò)濾:將沉積步驟得到的復(fù)合鈦白粉漿液進(jìn)行洗滌與過(guò)濾，得到濾餅； (5)煅燒:將洗滌過(guò)濾步驟得到的洗滌后的濾餅在600~800度下煅燒6~10小時(shí)，煅燒后進(jìn)行粉碎，即得到伊利石基復(fù)合鈦白粉。
【文檔編號(hào)】C09C1/36GK103450712SQ201310367913
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】曹?chē)?guó)軍, 齊濤 申請(qǐng)人:丹東億龍高科技材料有限公司, 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所