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1、10申请公布号CN104194409A43申请公布日20141210CN104194409A21申请号201410398022822申请日20140813C09C1/36200601C09C3/06200601C09C3/12200601C08K9/10200601C08K9/06200601C08K3/2220060171申请人攀钢集团钛业有限责任公司地址617063四川省攀枝花市金沙江大道东段1491号72发明人肖勇丽景建林柯良辉郑少华侯盛东廖荣华淦文军74专利代理机构成都虹桥专利事务所普通合伙51124代理人高芸梁鑫54发明名称一种耐高温钛白粉及其制备方法和用途57摘要本发明涉及化工领域。
2、，具体是一种耐高温钛白粉及其制备方法和用途。一种高耐温塑料色母粒体系专用钛白粉颜料及其制备方法。该钛白粉颜料为金红石型，严格控制粒径，并进行了无机和有机包膜。该制备方法主要包括以下步骤打浆分散、砂磨、过滤，加热浆料至5080，维持体系温度不变；无机包膜，有机包膜，干燥、粉碎。本发明方法制备的钛白粉具有粒子细而均匀、低吸油量、高温低挥发份、高分散性和优异的加工应用性能，特别适用于塑料色母体系，尤其高温加工领域。51INTCL权利要求书2页说明书7页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页10申请公布号CN104194409ACN104194409A1/2页21耐高。
3、温钛白粉，其特征在于该钛白粉以金红石型二氧化钛颗粒为原料，在金红石型二氧化钛颗粒表面由内及外依次进行了无机包膜和有机包膜所得；其中，无机包膜包覆物质为氧化铝或磷酸铝和氧化铝，其含量为钛白粉颗粒的0530；有机包膜包覆物质为有机硅烷偶联剂或有机硅，其含量为钛白粉颗粒的013；所得成品粒径D99035UM，二氧化钛含量970。2权利要求1所述的耐高温钛白粉的制备方法，所述制备方法包括以下步骤1去离子水或蒸馏水中加入金红石型二氧化钛颗粒，进行打浆和分散处理，得到二氧化钛浆料，浆料浓度为400800G/L；2将步骤1所得二氧化钛浆料进行砂磨，砂磨后经200500目筛网过滤，得到过滤后的浆料；3将步骤2。
4、所得过滤后的浆料加入包膜设备中，浆料用去离子水或蒸馏水稀释到250350G/L，加热并维持体系温度在5080；4无机包膜包覆氧化铝膜，即往浆料中加入含铝化合物，控制浆料PH值在2575，反应056小时，在二氧化钛颗粒表面包覆一层致密的氧化铝膜；5调节浆料PH值至6575，熟化；6将熟化后的浆料经425625目筛网过滤，然后用去离子水或蒸馏水洗涤；7洗涤合格后的浆料加入C5C12有机硅烷偶联剂或有机硅，搅拌均匀后干燥处理得干燥物料；8将步骤7得到的干燥物料进行粉碎，同时并流加入有机硅烷偶联剂或有机硅，粉碎后的物料即为耐高温钛白粉。3根据权利要求2所述的耐高温钛白粉的制备方法，其特征在于所述步骤4。
5、无机包膜在包覆氧化铝膜前先包覆一层磷酸铝膜用稀酸或稀碱调节浆料PH值至58，然后往浆料中加入含磷化合物和含铝化合物，反应时控制浆料PH值58，反应时间056小时，在二氧化钛颗粒表面包覆一层致密的磷酸铝膜。4根据权利要求2所述的耐高温钛白粉的制备方法，其特征在于步骤1中所述的打浆和分散处理中加入的分散剂为硅酸盐或磷酸盐；优选的，所述硅酸盐为硅酸钠。5根据权利要求2所述的耐高温钛白粉的制备方法，其特征在于步骤2过滤筛网为200500目，优选325目。6根据权利要求2所述的耐高温钛白粉的制备方法，其特征在于步骤3中，优选的，浆料加热并维持体系温度在6070。7根据权利要求3所述的耐高温钛白粉的制备方。
6、法，其特征在于无机包膜在包覆氧化铝膜前先包覆一层磷酸铝膜时所述的含磷化合物优选磷酸，所述的含铝化合物优选偏铝酸钠；所述的磷的化合物的加入量以P2O5的质量计，为浆料中二氧化钛含量的0110。8根据权利要求2所述的耐高温钛白粉的制备方法，其特征在于步骤4中包覆氧化铝膜时所述的含铝化合物为偏铝酸钠或硫酸铝，优选硫酸铝；含铝化合物的加入量以AL2O3计，为浆料中二氧化钛含量的0130；权利要求书CN104194409A2/2页3所述的控制浆料PH值为2575，优选的控制浆料PH值为4050。9根据权利要求2所述的耐高温钛白粉的制备方法，其特征在于步骤6中，所述的筛网为425625目，优选500目。1。
7、0权利要求1所述的耐高温钛白粉适用于塑料色母粒体系。权利要求书CN104194409A1/7页4一种耐高温钛白粉及其制备方法和用途技术领域0001本发明涉及化工领域，涉及一种耐高温钛白粉及其制备方法和用途，该钛白粉特别适用于塑料色母粒体系。背景技术0002塑料是以合成树脂或天然树脂为基础原料，加入或不加各种塑料助剂、增强材料和填料，在一定温度、压力下，加工塑制成型或交联固化成型，得的固体材料或制品。钛白粉作为最佳的白色无机颜料，其应用在塑料中，不仅能为塑料提供白度、光泽度和遮盖力，还可以提高塑料制品的耐光、耐热、耐候性，改善塑料制品的物理化学性质，延长塑料制品的使用寿命。随着塑料行业技术的发展。
8、，塑料制品的加工温度越来越高，聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚苯醚PPO/PPE、聚酰胺PA、聚苯硫醚PPS、苯乙烯丙烯腈SAN、液晶高分子LCP等的加工温度达到300左右，聚醚砜PES、聚砜PSF、聚四氯乙烯PTFE/FEP、聚醚酰亚胺PEI、聚醚醚酮PEEK等的加工温度达到400左右，这就要求塑料用钛白粉耐高温，具有高的热稳定性。0003钛白粉学名二氧化钛，在自然界中有3种结晶形态板钛型、锐钛型和金红石型。金红石型二氧化钛的熔点为1850，沸点为3200300，因此，纯的二氧化钛本身不存在耐温性问题。但是，由于二氧化钛的TIO键距离小且不等长，这种不平衡使得二氧化钛分子极性很强，表面易吸附水分子。
9、，使水分子极化形成表面羟基，易团聚，纯二氧化钛这种亲水疏油的特性使其难以在塑料色母体系中均匀分散，应用性能差。为了提高其应用性能，钛白粉生产厂家一般会对其进行有机表面处理，即有机包膜。此外，由于二氧化钛本身存在一些晶格缺陷，其表面上存在许多光活化点，对可见光紫外光谱段有轻微的吸收，在紫外光照射下，如果有水等催化剂的作用，钛白粉可发生连续的氧化还原反应，生成羟基和过氧羟基自由基，它们具有高度的活性，能使包覆在其表面的有机物氧化，发生高分子链断链和降解，破坏膜层的连续性，因此，在进行有机包膜前要先进行无机包膜，即在纯的二氧化钛表面包一层或多层“膜”，阻止紫外光对二氧化钛的直接照射，也可避免二氧化钛。
10、与有机膜层的直接接触，降低其光化学作用的破坏力，提高塑料制品的抗老化能力。对纯的二氧化钛进行无机和有机包膜虽然提高了其应用性能，但如果膜层包覆不好或包覆剂本身高温挥发等都会影响钛白粉的耐温性。0004目前，国内还没有钛白粉厂生产出耐高温塑料色母体系专用钛白粉，我国耐高温塑料色母体系专用钛白粉完全依靠进口，且塑料行业是钛白粉的第二大用户，对钛白粉的需求量大。本发明的发明人提供一种先无机包膜再有机包膜的处理方式得到一种全新的高耐温钛白粉。发明内容0005本发明的目的在于克服现有技术中用于塑料色母体系的钛白粉耐温性的不足，提供一种耐高温钛白粉及其制备方法和用途。说明书CN104194409A2/7页。
11、50006本发明提供的耐高温钛白粉以金红石型二氧化钛颗粒为原料，在金红石型二氧化钛颗粒表面由内及外依次进行了无机包膜和有机包膜所得；其中，无机包膜包覆物质为氧化铝或磷酸铝和氧化铝，其含量为钛白粉颗粒的0530；有机包膜包覆物质为有机硅烷偶联剂或有机硅，其含量为钛白粉颗粒的0130；所得成品粒径99035UMD99035UM，二氧化钛含量970。0007其中，无机包膜包覆物质为氧化铝时，无机包膜为氧化铝。无机包膜包覆物质为磷酸铝和氧化铝时，无机包膜由内及外依次为磷酸铝膜、氧化铝膜。0008本发明提供的上述耐高温钛白粉制备方法包括以下步骤00091去离子水或蒸馏水中加入金红石型二氧化钛颗粒，进行打。
12、浆和分散处理，得到二氧化钛浆料，浆料浓度为400800G/L；00102步骤1所得二氧化钛浆料进行砂磨，砂磨后经200425目筛网过滤，得过滤后的浆料；00113将步骤2所得过滤后的浆料加入包膜设备中，浆料用去离子水或蒸馏水稀释到250350G/L，加热并维持体系温度在5080；00124无机包膜包覆氧化铝膜，即往浆料中加入含铝化合物，控制浆料PH值在2575，反应056小时，在二氧化钛颗粒表面包覆一层致密的氧化铝膜；00135调节浆料PH值至6575，熟化；00146将熟化后的浆料经425625目筛网过滤，然后用去离子水或蒸馏水洗涤；00157洗涤合格后的浆料加入有机硅烷偶联剂或有机硅，搅拌。
13、均匀后干燥处理得干燥物料；00168将步骤7得到的干燥物料进行粉碎，同时并流加入有机硅烷偶联剂或有机硅，粉碎后的物料即为本发明耐高温钛白粉。0017进一步，步骤1中所述的金红石型二氧化钛颗粒可以通过氯化法生产得到，也可通过硫酸法生产得到。0018进一步，步骤2过滤筛网为200425目，优选325目。0019进一步，步骤3中，优选的，浆料加热并维持体系温度在6070；0020进一步，所述步骤4无机包膜在包覆氧化铝膜前先包覆一层磷酸铝膜0021用稀酸或稀碱调节浆料PH值至58，然后往浆料中加入含磷化合物和含铝化合物，反应时控制浆料PH值58，反应时间056小时，在二氧化钛颗粒表面包覆一层致密的磷酸。
14、铝膜。0022其中，含磷化合物优选磷酸，含铝化合物优选偏铝酸钠；0023所述的磷的化合物的加入量为浆料中二氧化钛含量的0110，所述的磷的化合物以P2O5的质量计；0024通过控制浆料的PH值、磷化合物的浓度和加入时间、铝化合物的浓度，在二氧化钛粒子表面包覆一层致密磷酸铝膜，并通过匀速的搅拌，使包覆的磷酸铝膜连续而均匀。0025进一步，步骤4包覆氧化铝膜时，所述的含铝化合物为偏铝酸钠或硫酸铝，优选硫酸铝，含铝化合物的加入量以AL2O3计，为浆料中二氧化钛含量的0130。所述的控制浆料PH值在2575，优选的控制浆料PH值在4050。0026进一步，步骤6中，所述的筛网为425625目，优选50。
15、0目。说明书CN104194409A3/7页60027与现有技术相比，本发明的有益效果包括1本发明方法过程中严格控制二氧化钛粒径，使制得的产品粒子细而均匀；2在二氧化钛粒子表面包覆一层特别黏附的磷酸铝，堵塞二氧化钛粒子表面的光化学活化点，降低了二氧化钛粒子的光化学活性，提高了二氧化钛粒子的耐候性，将这种钛白粉产品应用在塑料色母体系中，可提高其制品的抗老化能力；3酸性条件下，添加含铝化合物，配以匀速的搅拌，缓慢的在二氧化钛粒子表面包覆一层连续、均匀和致密的氧化铝膜，可降低钛白粉产品的吸油量和挥发份，提高产品的分散性、加工流动性、耐温性和抗裂孔性等应用性能；4采用专用的有机处理剂有机硅烷偶联剂进行。
16、有机处理，制得的产品挥发性低，具有高耐温性，无特殊异味；5本发明方法制备的钛白粉产品具有粒子细而均匀、低吸油量、高温低挥发份、高分散性、高耐温性和优异的加工应用性能，特别适用于塑料色母体系，尤其是高温加工领域。具体实施方式0028以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，说明但不限制本发明。0029实施例10030开动搅拌装置，将金红石型二氧化钛颗粒加入到一定量的去离子水中，进行打浆，并加入硅酸钠溶液进行分散处理，并用碱调节浆料PH值在100左右，得到浓度为650G/L左右的二氧化钛浆料；然后将二氧化钛浆料泵入砂磨机内砂磨，砂磨后的浆料通过325目的过滤筛网过滤。
17、，得到过滤后的浆料；将过滤后的浆料泵入包膜罐中，用去离子水稀释到350G/L，加热至65，整个过程中维持体系温度在65不变；用稀酸调节浆料PH值至45，在60MIN的时间内往浆料中加入硫酸铝溶液，所述的硫酸铝溶液加入量以AL2O3计为浆料中TIO2质量的10，同时添加稀碱液维持浆料PH值在45，熟化120MIN；用稀碱液调节浆料PH值至6575，熟化30MIN；浆料通过500目筛网过滤，然后用去离子水洗涤；洗涤合格后的浆料加入有机硅进行有机处理，搅拌均匀后进行干燥和粉碎，得到样品1。0031其中，本实施例中所采用的稀酸为质量百分比浓度为20的稀硫酸或稀盐酸，稀碱溶液为质量百分比浓度为15的氢氧。
18、化钠溶液。0032实施例20033重复实施例1，将实施例1中的有机处理剂有机硅改为有机硅烷偶联剂，得到样品2；0034实施例30035开动搅拌装置，将金红石型二氧化钛颗粒加入到一定量的去离子水中，进行打浆，并加入硅酸钠溶液进行分散处理，并用碱调节浆料PH值在100左右，得到浓度为650G/L左右的二氧化钛浆料；然后将二氧化钛浆料泵入砂磨机内砂磨，砂磨后的浆料通过325目的过滤筛网过滤，得到过滤后的浆料；将过滤后的浆料泵入包膜罐中，用去离子水稀释到300G/L，加热至65，整个过程中维持体系温度在65不变；用稀酸调节浆料PH值至675，在30MIN的时间内往浆料中加入磷酸溶液，同时加入偏铝酸钠溶。
19、液维持浆料PH值在675，所述的磷酸溶液加入量以P2O5计为浆料中TIO2质量的05，熟化30MIN；用稀酸调节浆料PH值至45，在60MIN的时间内往浆料中加入100G/L的硫酸铝溶液，所述的硫酸铝溶液加入量以AL2O3计为浆料中TIO2质量的10，同时添加稀碱液维持浆料PH值在说明书CN104194409A4/7页745，熟化120MIN；用稀碱液调节浆料PH值至6575，熟化30MIN；将通过500目筛网过滤，然后用去离子水洗涤；洗涤合格后的浆料加入有机硅进行有机处理，搅拌均匀后进行干燥和粉碎，得到样品3。0036其中，本实施例中所采用的稀酸为质量百分比浓度为20的稀硫酸或稀盐酸，稀碱溶。
20、液为质量百分比浓度为15的氢氧化钠溶液。0037实施例40038重复实施例3，将实施例3中的有机处理剂有机硅改为有机硅烷偶联剂，得到样品4；0039实施例50040开动搅拌装置，将金红石型二氧化钛颗粒加入到一定量的去离子水中，进行打浆，并加入硅酸钠溶液进行分散处理，并用碱调节浆料PH值在100左右，得到浓度为650G/L左右的二氧化钛浆料；然后将二氧化钛浆料泵入砂磨机内砂磨，砂磨后的浆料通过325目的过滤筛网过滤，得到过滤后的浆料；将过滤后的浆料泵入包膜罐中，用去离子水稀释到350G/L，加热至65，整个过程中维持体系温度在65不变；用稀酸调节浆料PH值至45，在60MIN的时间内往浆料中加入。
21、偏铝酸钠溶液，所述的偏铝酸钠溶液加入量以AL2O3计为浆料中TIO2质量的10，同时添加稀酸维持浆料PH值在45，熟化120MIN；用稀碱液调节浆料PH值至6575，熟化30MIN；浆料通过500目筛网过滤，然后用去离子水洗涤；洗涤合格后的浆料加入有机硅烷偶联剂进行有机处理，搅拌均匀后进行干燥和粉碎，得到样品5。0041其中，本实施例中所采用的稀酸为质量百分比浓度为20的稀硫酸或稀盐酸，稀碱溶液为质量百分比浓度为15的氢氧化钠溶液。0042实施例60043开动搅拌装置，将金红石型二氧化钛颗粒加入到一定量的去离子水中，进行打浆，并加入硅酸钠溶液进行分散处理，并用碱调节浆料PH值在100左右，得到。
22、浓度为650G/L左右的二氧化钛浆料；然后将二氧化钛浆料泵入砂磨机内砂磨，得到过滤后的浆料；将过滤后的浆料泵入包膜罐中，用去离子水稀释到300G/L，加热至65，整个过程中维持体系温度在65不变；用稀酸调节浆料PH值至675，在30MIN的时间内往浆料中加入磷酸溶液，同时加入偏铝酸钠溶液维持浆料PH值在675，所述的磷酸溶液加入量以P2O5计为浆料中TIO2质量的05，熟化30MIN；用稀酸调节浆料PH值至45，在60MIN的时间内往浆料中加入100G/L的硫酸铝溶液，所述的硫酸铝溶液加入量以AL2O3计为浆料中TIO2质量的10，同时添加稀碱液维持浆料PH值在45，熟化120MIN；用稀碱液。
23、调节浆料PH值至6575，熟化30MIN；然后用去离子水洗涤，洗涤合格后的浆料加入有机硅烷偶联剂进行有机处理，搅拌均匀后进行干燥和粉碎，得到样品6。0044其中，本实施例中所采用的稀酸为质量百分比浓度为20的稀硫酸或稀盐酸，稀碱溶液为质量百分比浓度为15的氢氧化钠溶液。0045以下分别对上述实施例所得样品16和市场销售商品中具有代表性的样品的吸油量、油分散性黑格曼值、耐温性进行测定。其中，商品A为重庆钛业R248国产钛白粉，商品B为美国亨兹迈TR28进口钛白粉，商品A和商品B都是市场销售商品中用于塑料色母体系具有代表性的商品。说明书CN104194409A5/7页80046A、吸油量测定004。
24、7吸油量是指将100G钛白粉完全润湿需要油的最低克数，塑料色母体系用钛白粉要求吸油量越低越好。检测方法为在25ML滴瓶内装入精致亚麻仁油，称重G1，准至001G，称取500G样品M，准至001G放在玻璃板上，用滴管滴加部分亚麻仁油10滴于样品上，用调刀用力搅拌压研样品得到油脂状粘稠物质，估计粘住90的样品后再小心加入几滴油，直到刚好得到均匀的团状糊膏为止此过程必须2025分钟内完成，称取滴瓶的重量，G2，准至001G。00480049式中G1第一次称滴瓶的质量G；0050G2第二次称滴瓶的质量G；0051M样品质量G。0052B、油分散性黑格曼值测定方法0053油分散性黑格曼值是指钛白粉经研磨。
25、分散到油性介质中的分散速率和给定条件下能够达到的分散状态。检测方法为称取300G研磨好的样品，加入28G无色料浆，在平磨仪上混合均匀，然后再平磨仪上施加622KG252转研磨均匀每研磨一遍后用调刀收拢膏浆铺展成50MM条带，再加入28G无色料浆，用调刀将其充分混合，成为均匀的白色膏浆，及时把白色膏浆放到黑格曼细度计契形双槽的较深一端，把刮刀用双手握住，使刮刀近似垂直的位置，但稍向操作者倾斜，约12S内以均匀而敏捷的动作沿着槽的浅端刮平试样。施加在刮刀上的压力要适当，只要能分散槽内的样品就可以了，从把白色膏浆放到黑格曼细度计上到读出数的时间间隔不应超过10S。并立即按下述方法进行读书从垂直于槽长。
26、的方向的一侧观察黑格曼细度计，黑格曼细度计板面与视线的夹角应为2030度，当同一直线上出现三个或三个以上颗粒时读数，将两个槽对应的数值平均，精确到1/4黑格曼单位，读数越大，说明钛白粉的油分散性越好。如果读数时间间隔超过10S，则需重做。0054样品的吸油量和油分散性黑格曼值检测结果见表10055表1吸油量和油分散性检测结果0056说明书CN104194409A6/7页90057从表1可以看出，本发明方法生产的钛白粉样品的吸油量和油分散性要优于国内塑料色母用钛白粉商品A，相当于国外塑料色母用钛白粉商品B。0058C、耐温性测定0059选择吸油量和油分散性测定结果最好的实施例样品2进行耐温性测定。
27、，钛白粉的耐温性测定方法为钛白粉与纯PP树脂按照质量比1200混合均匀，采用SA600/150注塑机分别在200、220、240、260、280、300温度下制板，然后采用白度仪测定不同温度所得板的白度值，采用分光测色计测定不同温度所得板的L、A、B值，并与200所得板的L、A、B值对比，通过以下公式计算色差E，白度值和具体色差测定结果见表2。00600061表2不同温度下样板的白度值和色差00620063从表2可以看出，本发明方法生产的钛白粉样品在PP树脂体系中制得的塑料样板的加工温度能达到300。0064本发明制备方法主要包括以下步骤打浆分散、砂磨、过滤，加热浆料至5080，维持体系温度不变；无机包膜，有机包膜，干燥、粉碎。本发明方法制备的钛白粉具有粒子细而均匀、低吸油量、高温低挥发份、高分散性和优异的加工应用性能，采用该方法生产的二氧化钛颜料特别适用于塑料色母体系，尤其是高温加工领域。本发明技术简单易行，说明书CN104194409A7/7页10现场工艺流程改造方便，可行性强，应用前景广。说明书CN104194409A10。