專利名稱：一種高耐候性二氧化鈦的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高耐候性二氧化鈦的制備方法，特指對二氧化鈦表面進(jìn)行鋯鋁包覆，同時使用有機(jī)物進(jìn)行處理制備高耐候性二氧化鈦的方法。
背景技術(shù)：
二氧化鈦是一種性能卓越的白色顏料，能夠廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、油墨、催化劑以及高檔化妝品等領(lǐng)域。但二氧化鈦具有很強(qiáng)的光化學(xué)活性，極易引發(fā)應(yīng)用體系中的有機(jī)介質(zhì)分子發(fā)生斷鍵和降解，從而產(chǎn)生粉化、失光、變色等現(xiàn)象，影響其使用性能。
表面處理能夠遮蔽二氧化鈦表面的光活化點，阻止二氧化鈦直接與分散介質(zhì)中的有機(jī)物接觸，以改善它的耐候性。二氧化鈦表面進(jìn)行二氧化硅的包覆處理能夠改善其耐候性，近年的研究發(fā)現(xiàn)表面采用ZrO2/Al2O3進(jìn)行復(fù)合包覆同樣能夠提高產(chǎn)品的耐候性。通常的鋯鋁復(fù)合包覆方法是將二氧化鈦漿料研磨分散后，加熱到40～50℃，用硫酸將pH調(diào)到5，加入硫酸鋯溶液，再用20％氫氧化鈉緩慢調(diào)整漿液pH在8.0，接著再加入鋁酸鈉溶液進(jìn)行Al2O3包膜。包膜后的二氧化鈦顏料過濾后用去離子水洗去可溶性鹽類，干燥后在汽流粉碎時加入0.3％-0.6％三羥甲基丙烷得到所需的產(chǎn)品。采用這種方法對二氧化鈦進(jìn)行ZrO2包覆，ZrO2在二氧化鈦表面的沉積率較低，往往需通過增加ZrO2的理論添加量來保證在二氧化鈦表面的沉積量，否則將不能實現(xiàn)改善二氧化鈦耐候性的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種高耐候性二氧化鈦的制備方法，采用一定比例的六偏磷酸鈉及胺類表面活性劑對二氧化鈦漿料進(jìn)行分散，并在一定的溫度和pH條件下分別包覆ZrO2和Al2O3，水洗、干燥后加入一定量的三羥甲基丙烷處理劑，進(jìn)行汽流粉碎得到具有優(yōu)良耐候性的二氧化鈦。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是使用未經(jīng)表面處理的硫酸法金紅石型二氧化鈦，加入去離子水制成濃度約為700g/l左右的漿料，加入0.1％～0.3％六偏磷酸鈉、0.1％～0.2％異丙醇胺作分散劑，高速分散。再將分散好的漿料加入去離子水稀釋到200～300g/l，取漿料，升溫到50～60℃，用稀硫酸溶液調(diào)節(jié)PH4.0～5.0，在此pH條件下緩慢加入硫酸鋯溶液和氫氧化鈉溶液，硫酸鋯的加量為以ZrO2計0.5％～1.0％(基于TiO2計算)，在pH5.0～5.5熟化。再用氫氧化鈉溶液繼續(xù)緩慢調(diào)整漿料pH＝8.5～9，在pH8.5～9熟化。加熱漿料至溫度60～75℃，用稀硫酸將pH調(diào)整為8-8.5，保持此pH值5～10分鐘，緩慢加入硫酸鋁溶液和NaOH溶液，硫酸鋁的加量為以Al2O3計2.0％～4.5％(基于TiO2計算)，維持pH8.0～8.5，熟化。加入NaOH溶液調(diào)節(jié)終點pH為6.5～7.5。然后進(jìn)行水洗、干燥，汽流粉碎時加入0.1～0.3％有機(jī)處理劑三羥甲基丙烷，制得所需的二氧化鈦產(chǎn)品。
本發(fā)明的優(yōu)點在于能夠提高二氧化鋯在二氧化鈦表面的沉積率，并使二氧化鈦的失光率、抗粉化性以及耐黃變性等耐候性指標(biāo)得到有效改善。
具體實施例方式
對比例取700g未經(jīng)表面處理的硫酸法金紅石型二氧化鈦，加入去離子水制成濃度約為700g/l左右的漿料，加入28ml六偏磷酸鈉溶液(濃度為以P2O5計50g/l，加量為以TiO2計0.1％)作分散劑，在高速分散機(jī)上以3000rpm的轉(zhuǎn)速分散60min。再將分散好的漿料加入一定量的去離子水稀釋到300g/l，取其中的1000ml，升溫到45℃，用稀硫酸溶液(濃度為10％，w/w)調(diào)節(jié)pH＝5.0，加入15ml硫酸鋯溶液(硫酸鋯的濃度為以ZrO2計100g/l，加量為以TiO2計0.5％)，再有濃度為20％的氫氧化鈉溶液在20分鐘左右將pH值緩慢調(diào)整到8.0，加熱漿料至溫度60℃，用20分鐘左右的時間同時加入90ml硫酸鋁溶液(硫酸鋁濃度為以Al2O3計100g/l，加量為以TiO2計3.0％)和NaOH溶液，維持pH＝8.0，熟化30分鐘。加入NaOH溶液調(diào)節(jié)終點pH為7.5。然后進(jìn)行水洗、干燥、汽流粉碎時加入0.4％有機(jī)處理劑三羥甲基丙烷，制得所需的二氧化鈦產(chǎn)品。
實例1取700g未經(jīng)表面處理的硫酸法金紅石型二氧化鈦，加入去離子水制成濃度約為700g/l左右的漿料，加入14ml六偏磷酸鈉溶液(濃度為以P2O5計50g/l，加量為以TiO2計0.1％)、1.48ml異丙醇胺(含量98％，密度0.9650g/ml，加量為以TiO2計0.2％)作分散劑，在高速分散機(jī)上以3000rpm的轉(zhuǎn)速分散60min。再將分散好的漿料加入一定量的去離子水稀釋到300g/l，取其中的1000ml，升溫到50℃，用稀硫酸溶液(濃度為10％，w/w)調(diào)節(jié)PH＝5.0，在此pH條件下同時加入15ml硫酸鋯溶液(硫酸鋯的濃度為以ZrO2計100g/l，加量為以TiO2計0.5％)和氫氧化鈉溶液，時間為20分鐘，在pH＝5.0熟化20分鐘。再用氫氧化鈉溶液繼續(xù)緩慢調(diào)整漿料pH＝8.5，在pH＝8.5熟化20分鐘。加熱漿料至溫度60℃，用稀硫酸將pH調(diào)整為8.0，保持此pH值5分鐘，用20分鐘左右的時間同時加入60ml硫酸鋁溶液(硫酸鋁濃度為以Al2O3計100g/l，加量為以TiO2計2.0％)和NaOH溶液，維持pH＝8.0，熟化30分鐘。加入NaOH溶液調(diào)節(jié)終點pH為6.5。然后進(jìn)行水洗、干燥、汽流粉碎時加入0.1％有機(jī)處理劑三羥甲基丙烷，制得所需的二氧化鈦產(chǎn)品。
實例2取700g未經(jīng)表面處理的硫酸法金紅石型二氧化鈦，加入去離子水制成濃度約為700g/l左右的漿料，加入28ml六偏磷酸鈉溶液(濃度為以P2O5計50g/l，加量為以TiO2計0.2％)、0.74ml異丙醇胺(含量98％，密度0.9650g/ml，加量為以TiO2計0.1％)作分散劑，在高速分散機(jī)上以3000rpm的轉(zhuǎn)速分散60min。再將分散好的漿料加入一定量的去離子水稀釋到300g/l，取其中的1000ml，升溫到55℃，用稀硫酸溶液(濃度為10％，w/w)調(diào)節(jié)pH＝4.5，在此pH條件下同時加入18ml硫酸鋯溶液(硫酸鋯的濃度為以ZrO2計100g/l，加量為以TiO2計0.6％)和氫氧化鈉溶液，時間為20分鐘，在pH＝4.5熟化20分鐘。再用氫氧化鈉溶液繼續(xù)緩慢調(diào)整漿料pH＝8.5，在pH＝8.5熟化20分鐘。加熱漿料至溫度65℃，用稀硫酸將pH調(diào)整為8.0，保持此pH值5分鐘，用20分鐘左右的時間同時加入105ml硫酸鋁溶液(硫酸鋁濃度為以Al2O3計100g/l，加量為以TiO2計3.5％)和NaOH溶液，維持pH＝8.0，熟化30分鐘。加入NaOH溶液調(diào)節(jié)終點pH為7.0。然后進(jìn)行水洗、干燥、汽流粉碎時加入0.2％有機(jī)處理劑三羥甲基丙烷，制得所需的二氧化鈦產(chǎn)品。
實例3取700g未經(jīng)表面處理的硫酸法金紅石型二氧化鈦，加入去離子水制成濃度約為700g/l左右的漿料，加入42ml六偏磷酸鈉溶液(濃度為以P2O5計50g/l，加量為以TiO2計0.3％)、1.48ml異丙醇胺(含量98％，密度0.9650g/ml，加量為以TiO2計0.2％)作分散劑，在高速分散機(jī)上以3000rpm的轉(zhuǎn)速分散60min。再將分散好的漿料加入一定量的去離子水稀釋到200g/l，取其中的1000ml，升溫到55℃，用稀硫酸溶液(濃度為10％，w/w)調(diào)節(jié)pH＝4.0，在此pH條件下同時加入16ml硫酸鋯溶液(硫酸鋯的濃度為以ZrO2計100g/l，加量為以TiO2計0.8％)和氫氧化鈉溶液，時間為30分鐘，在pH＝4.0熟化20分鐘。再用氫氧化鈉溶液繼續(xù)緩慢調(diào)整漿料pH＝9.0，在pH＝9.0熟化20分鐘。加熱漿料至溫度75℃，用稀硫酸將pH調(diào)整為8.5，保持此pH值5分鐘，用20分鐘左右的時間同時加入70ml硫酸鋁溶液(硫酸鋁濃度為以Al2O3計100g/l，加量為以TiO2計3.5％)和NaOH溶液，維持pH＝8.5，熟化30分鐘。加入NaOH溶液調(diào)節(jié)終點pH為6.5。然后進(jìn)行水洗、干燥、汽流粉碎時加入0.3％有機(jī)處理劑三羥甲基丙烷，制得所需的二氧化鈦產(chǎn)品。
實例4取700g未經(jīng)表面處理的硫酸法金紅石型二氧化鈦，加入去離子水制成濃度約為700g/l左右的漿料，加入70ml六偏磷酸鈉溶液(濃度為以P2O5計50g/l，加量為以TiO2計0.3％)、1.48異丙醇胺(含量98％，密度0.9650g/ml，加量為以TiO2計0.2％)作分散劑，在高速分散機(jī)上以3000rpm的轉(zhuǎn)速分散60min。再將分散好的漿料加入一定量的去離子水稀釋到200g/l，取其中的1000ml，升溫到55℃，用稀硫酸溶液(濃度為10％，w/w)調(diào)節(jié)pH＝5.0，在此pH條件下同時加入20ml硫酸鋯溶液(硫酸鋯的濃度為以ZrO2計100g/l，加量為以TiO2計1.0％)和氫氧化鈉溶液，時間為25分鐘，在pH＝5.0熟化20分鐘。再用氫氧化鈉溶液繼續(xù)緩慢調(diào)整漿料pH＝9.0，在pH＝9.0熟化20分鐘。加熱漿料至溫度70℃，用稀硫酸將pH調(diào)整為8.5，保持此pH值10分鐘，用20分鐘左右的時間同時加入90ml硫酸鋁溶液(硫酸鋁濃度為以Al2O3計100g/l，加量為以TiO2計4.5％)和NaOH溶液，維持pH＝8.5，熟化30分鐘。加入稀硫酸溶液調(diào)節(jié)終點pH為7.5。然后進(jìn)行水洗、干燥、汽流粉碎時加入0.2％有機(jī)處理劑三羥甲基丙烷，制得所需的二氧化鈦產(chǎn)品。
實例5取700g未經(jīng)表面處理的硫酸法金紅石型二氧化鈦，加入去離子水制成濃度約為700g/l左右的漿料，加入28ml六偏磷酸鈉溶液(濃度為以P2O5計50g/l，加量為以TiO2計0.2％)、0.74ml異丙醇胺(含量98％，密度0.9650g/ml，加量為以TiO2計0.1％)作分散劑，在高速分散機(jī)上以3000rpm的轉(zhuǎn)速分散60min。再將分散好的漿料加入一定量的去離子水稀釋到300g/l，取其中的1000ml，升溫到50℃，用稀硫酸溶液(濃度為10％，w/w)調(diào)節(jié)pH＝4.8，在此pH條件下同時加入24ml硫酸鋯溶液(硫酸鋯的濃度為以ZrO2計100g/l，加量為以TiO2計0.8％)和氫氧化鈉溶液，時間為20分鐘，在pH＝4.8熟化20分鐘。再用氫氧化鈉溶液繼續(xù)緩慢調(diào)整漿料pH＝9.0，在pH＝9.0熟化20分鐘。加熱漿料至溫度65℃，用稀硫酸將pH調(diào)整為8.5，保持此pH值5分鐘，用20分鐘左右的時間同時加入90ml硫酸鋁溶液(硫酸鋁濃度為以Al2O3計100g/l，加量為以TiO2計3.0％)和NaOH溶液，維持pH＝8.5，熟化30分鐘。加入稀硫酸溶液調(diào)節(jié)終點pH為6.5。然后進(jìn)行水洗、干燥、汽流粉碎時加入0.3％有機(jī)處理劑三羥甲基丙烷，制得所需的二氧化鈦產(chǎn)品。
實例6取700g未經(jīng)表面處理的硫酸法金紅石型二氧化鈦，加入去離子水制成濃度約為700g/l左右的漿料，加入28ml六偏磷酸鈉溶液(濃度為以P2O5計50g/l，加量為以TiO2計0.2％)、1.48異丙醇胺(含量98％，密度0.9650g/ml，加量為以TiO2計0.2％)作分散劑，在高速分散機(jī)上以3000rpm的轉(zhuǎn)速分散60min。再將分散好的漿料加入一定量的去離子水稀釋到250g/l，取其中的1000ml，升溫到50℃，用稀硫酸溶液(濃度為10％，w/w)調(diào)節(jié)pH＝4.5，在此pH條件下同時加入15ml硫酸鋯溶液(硫酸鋯的濃度為以ZrO2計100g/l，加量為以TiO2計0.6％)和氫氧化鈉溶液，時間為25分鐘，在pH＝4.5熟化20分鐘。再用氫氧化鈉溶液繼續(xù)緩慢調(diào)整漿料pH＝9.0，在pH＝9.0熟化20分鐘。加熱漿料至溫度75℃，用稀硫酸將pH調(diào)整為8.5，保持此pH值5分鐘，用20分鐘左右的時間同時加入87.5ml硫酸鋁溶液(硫酸鋁濃度為以Al2O3計100g/l，加量為以TiO2計3.5％)和NaOH溶液，維持pH＝8.5，熟化30分鐘。加入NaOH溶液調(diào)節(jié)終點pH為6.5。然后進(jìn)行水洗、干燥、汽流粉碎時加入0.2％有機(jī)處理劑三羥甲基丙烷，制得所需的二氧化鈦產(chǎn)品。
用ICP測定樣品中二氧化鋯的含量，與理論包覆量相比，其沉積率如下表 將樣品在醇酸樹脂體系制漆噴板自然干燥后，使用紫外加速老化儀加速老化250hrs后測定漆板的失光率、粉化等級及黃色指數(shù)(設(shè)定的老化參數(shù)為UV 8hrs---Spray 2mins---Cond4hrs循環(huán)進(jìn)行)樣品的平均失光率 樣品的平均粉化等級 樣品的黃變性能指標(biāo) 可見，采用本發(fā)明方法對二氧化鈦表面進(jìn)行包覆處理，不僅可以提高ZrO2的沉積率，而且能夠使產(chǎn)品制成漆膜后的抗粉化性、失光率以及耐黃變性等耐候性指標(biāo)得到改善和提高。
權(quán)利要求
1.一種高耐候性二氧化鈦的制備方法，其特征在于使用未經(jīng)表面處理的硫酸法金紅石型二氧化鈦，加入去離子水制成濃度約為700g/l左右的漿料，加入0.1％～0.3％六偏磷酸鈉、0.1％～0.2％異丙醇胺作分散劑，高速分散；再將分散好的漿料加入去離子水稀釋到200～300g/l，取漿料，升溫到50～60℃，用稀硫酸溶液調(diào)節(jié)PH4.0～5.0，在此PH條件下緩慢加入硫酸鋯溶液和氫氧化鈉溶液，硫酸鋯的加量為基于TiO2計算以ZrO2計0.5％～1.0％，在PH5.0～5.5熟化；再用氫氧化鈉溶液繼續(xù)緩慢調(diào)整漿料pH＝8.5～9，在pH8.5～9熟化；加熱漿料至溫度60～75℃，用稀硫酸將pH調(diào)整為8-8.5，保持此pH值5～10分鐘，緩慢加入硫酸鋁溶液和NaOH溶液，硫酸鋁的加量為基于TiO2計算以Al2O3計2.0％～4.5％，維持pH8.0～8.5，熟化；加入NaOH溶液調(diào)節(jié)終點pH為6.5～7.5；然后進(jìn)行水洗、干燥，汽流粉碎時加入0.1～0.3％有機(jī)處理劑三羥甲基丙烷，制得所需的二氧化鈦產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高耐候性二氧化鈦的制備方法，其使用未經(jīng)表面處理的硫酸法金紅石型二氧化鈦，采用0.1％～0.3％六偏磷酸鈉、0.1％～0.2％異丙醇胺作分散劑，對二氧化鈦漿料進(jìn)行分散，升溫到50～60℃，用稀硫酸溶液調(diào)節(jié)pH4.0～5.0，在此pH條件下分別包覆ZrO
文檔編號C09C3/06GK1837296SQ200610039759
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者姚恒平, 劉俊, 王玲, 邱健亭, 奉輝 申請人:江蘇鎮(zhèn)鈦化工有限公司