本發明專利技術提供了一種TiO2/蛋白石復合粉體材料的制備方法。本發明專利技術使用蛋白石粉體為包核基體，結晶TiO2為包膜物，在濕法超細研磨體系中，通過機械力化學改性方式，實現TiO2在包核基體表面的反應包覆和改性修飾，由此制備TiO2/蛋白石復合粉體材料。在本發明專利技術的復合粉體材料中，TiO2在蛋白石顆粒表面包覆均勻、兩者間結合穩定。該粉體材料呈現高的遮蓋能力和與應用體系良好相容等顏料性能，且具有良好的耐酸堿性。本發明專利技術制得的TiO2/蛋白石復合粉體材料可以用作天然鈦白粉的替代品。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種TiO2/蛋白石復合粉體材料的制備方法，屬于無機非金屬材料和環境友好材料領域。
技術介紹
鈦白粉(顏料級二氧化鈦)作為迄今為止人們所制造的最佳無機白色顏料，在眾多領域大量應用。近年來，隨著我國建筑及涂料產業和各種材料的迅猛發展，各型鈦白粉的需求量與日俱增，而鈦白粉生產過程中存在嚴重的廢水 、廢氣、廢渣等環境污染問題卻一直難以解決，且鈦白粉等鈦產品的消費導致鈦資源日趨短缺。這些因素都導致鈦白粉生產成本增加，價格上揚。上述問題使鈦白粉消費產業成本逐漸增加，行業發展因此受到制約。由于目前還沒有開發出綜合性能優于鈦白粉的無機顏料品種，制備與鈦白性能相似且成本低廉的TiO2/白色礦物復合粉體顏料是解決鈦白粉生產和消費中存在問題的有效途徑之一。通過無機表面包覆改性方式，在白色非金屬礦物顆粒表面包覆TiO2層而形成具有二氧化鈦顏料性質的復合白色顏料一直受到國內外的關注，并形成了主要以無機沉淀反應-熱處理晶化法和干式條件粒-粒包覆改性法兩種制備復合顏料的技術方法。無機沉淀反應-熱處理晶化方法的具體特征為將作為基體的非金屬礦物顆粒置于鈦鹽(主要是硫酸氧鈦)的水解體系里，引發鈦鹽水解，生成水合二氧化鈦(TiO2 · H2O)覆蓋在礦物顆粒表面，再經熱處理使復合物表面的TiO2 · H2O生成結晶型TiO2包膜物。這一方法存在的問題主要有礦物質包核基體的誘導作用導致水合二氧化鈦沉淀物難以通過后續晶化生成金紅石型二氧化鈦；受水解過程鈦鹽濃度和固含量的制約，包覆TiO2量和均勻程度受到限制，產品的顏料性能一般達不到要求；鈦鹽水解和鐵離子等雜質的去除產生大量酸性廢水，污染環境。干式條件粒-粒包覆改性法是將TiO2和非金屬礦物置于具有干式沖擊作用的機械攪拌體系中，通過機械分散、沖擊剪切等作用實現細顆粒TiO2在較粗的非金屬礦物顆粒表面的包覆。采用該方法，因包核基體與TiO2的分散程度較差，基體與鈦白之間缺少產生牢固作用的激發外力和鍵合基團致使復合物顏料性能差且不穩定。國內有學者以碳酸鈣、絹云母等天然礦物為核制備了 Ti02/CaC03復合白色顏料、TiO2/絹云母白色顏料和TiO2/水鎂石復合白色顏料。但是由于這些白色礦物均不耐酸，在略有酸性的應用體系中，這些材料的應用都受到限制。蛋白石是一種經天然風化形成的、以無定型二氧化硅為主要成分的天然礦物集合體。其儲量豐富，呈細分散狀態存在，容易開采和加工。具有優異的電絕緣性、化學惰性和良好的耐酸腐蝕性，且白度可達90以上。因此，其作為鈦白粉的包核物使用時可以兼具色白、粒細、耐酸堿性和耐磨等優點。蛋白石的提純技術限制了其在電子、填料等領域應用，蛋白石產品的市場附加值一直較低
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種TiO2/蛋白石復合粉體材料的制備方法，它是一種在蛋白石顆粒表面牢固包覆結晶TiO2顆粒、并因表面層TiO2性質及TiO2與蛋白石性能的綜合作用而具有顏料二氧化鈦性質且成本低廉的復合白色顏料；同時，由于蛋白石本身的耐酸堿性能和耐磨性，TiO2/蛋白石復合粉體材料可以在強酸性環境、強堿性環境和耐磨要求高的產品中使用。本專利技術采用的技術方案 一種TiO2/蛋白石復合粉體材料的制備方法，具體步驟為 A、按比例稱取蛋白石粉體、水和聚丙烯酸鈉，混合形成固含量50%飛5%(w/w)的漿料，其中聚丙烯酸鈉的質量為蛋白石粉體質量的O. Γ1. 0%，將所述漿料置于濕式攪拌磨的超細研磨系統內，通過超細研磨制成粒度達到-2 μ m含量50°/Γ60%的超細蛋白石漿料； B、按比例稱取結晶TiO2、水和聚丙烯酸鈉，混合攪拌形成固含量45°/Γ55%(w/w)的TiO2漿體，其中聚丙烯酸鈉占結晶TiO2質量的O. 39Π). 8% ； C、啟動濕式攪拌磨的超細研磨系統，將所述超細蛋白石漿體與TiO2漿體混合，使其中結晶TiO2 / (蛋白石粉體+結晶TiO2) =35% 50% (w/w),攪拌研磨,制成粒度達到_2 μ m含量大于90%的超細混合漿體； D、按質量比水超細混合漿體=1:1. 5加水對所述超細混合漿體進行稀釋，利用過濾機過濾形成濾餅，將濾餅再次加水攪拌均勻后過濾； E、將濾餅干燥至含水率〈1%，打散后形成粒度均勻的TiO2/蛋白石復合粉體材料。所述蛋白石粉體中二氧化硅含量大于98%，白度大于85，細度200目 1250目；所述結晶TiO2為銳鈦礦型或金紅石型，白度大于93 ;所述TiO2/蛋白石復合粉體材料的細度達到-2mm含量大于90%，各組分按重量的組成比為蛋白石50% 65%，結晶TiO2 35%_50%。本專利技術通過以下措施實現了 TiO2/蛋白石復合材料中結晶TiO2顆粒在蛋白石顆粒表面牢固而均勻的包覆 (1)采用濕法超細研磨方法將蛋白石顆粒和TiO2顆粒分別細化至兩者相匹配的粒度范圍，即蛋白石顆粒粒徑Ti02顆粒粒徑約為5-10:1，同時利用適量的分散劑提高二氧化鈦顆粒的分散性； (2)通過濕法超細研磨使蛋白石顆粒產生機械力化學表面活化效應，增加蛋白石顆粒表面羥基密度和各類缺陷，從而促進其與TiO2之間的反應結合； (3)蛋白石顆粒和TiO2在反應體系中各自形成表面官能團，通過官能團間的化學鍵合實現兩顆粒的相間反應，最終制得TiO2/蛋白石復合粉體材料。本專利技術制備的蛋白石/ TiO2復合材料因顆粒表面TiO2包覆層的高折射率、異質顆粒材料導致的強分散作用和高散射作用，以及形成涂層時包裹較多空氣介質導致的較強遮蓋作用而具有類似鈦白粉的顏料性質；同時，由于蛋白石本身的耐酸堿性、耐磨性以及二氧化鈦的高耐酸堿性，制得的復合粉體同樣具有高耐酸堿腐蝕性能和較高的耐磨性。本專利技術制備的TiO2/蛋白石復合材料由于其中只含有部分TiO2,且固體包核物蛋白石價格低廉，因此其成本與鈦白粉相比被大大降低，并且可以為蛋白石資源的綜合利用提供新的途徑。具體實施方式實施例1: 1.將200目的蛋白石粉體(白度85)200g、水133g、聚丙烯酸鈉O.20g置于濕式攪拌磨的超細研磨系統內，攪拌研磨至d5(l=l. 88 μ m ；2.將結晶TiO2(銳鈦礦型鈦白粉)200g、水250 g置于高速攪拌罐內攪拌，然后加入含1.OOg聚丙烯酸鈉的溶液(工業純以上級別聚丙烯酸鈉，與去離子水配制成水溶液，溶液質量濃度20%)，再攪拌40 min制成漿體； 3.將蛋白石磨細漿體、TiO2漿體混合，并在濕式攪拌磨內研磨至產物粒度達到d90=l. 90mm ； 4、加IOOg水稀釋漿料后利用離心機將漿料離心處理，形成濾餅；將濾餅加300g水，再次分散均勻后離心處理，得到濾餅，廢液棄去； 5、將濾餅置于溫度105°C的干燥箱中干燥至含水1%以下； 6、將干燥后的物料送入打散機中進行處理，使之形成粒度均勻的粉末。按實施例1制成的TiO2/蛋白石復合粉體材料白度、遮蓋力、吸油量等顏料性能與所用鈦白粉的顏料性能列于表I。在鈦白粉與蛋白石質量比為1:1時，制得的銳鈦礦型TiO2/蛋白石復合粉體材料的顏料性能接近于純銳鈦礦型鈦白粉的顏料性能，可以作為純銳鈦礦型鈦白粉的替代材料。 表I實施例1制得的TiO2/蛋白石復合粉體和銳鈦礦型鈦白粉的顏料性能 I捐標序號項目 -- __T1Q本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種TiO2/蛋白石復合粉體材料的制備方法，其特征在于具體步驟為：A、按比例稱取蛋白石粉體、水和聚丙烯酸鈉，混合形成固含量50%~65%（w/w）的漿料，其中聚丙烯酸鈉的質量為蛋白石粉體質量的0.1~1.0%，將所述漿料置于濕式攪拌磨的超細研磨系統內，通過超細研磨制成粒度達到?2μm含量50%~60%的超細蛋白石漿料；B、按比例稱取結晶TiO2、水和聚丙烯酸鈉，混合攪拌形成固含量45%~55%（w/w）的TiO2漿體，其中聚丙烯酸鈉占結晶TiO2質量的0.3%~0.8%；C、啟動濕式攪拌磨的超細研磨系統，將所述超細蛋白石漿體與TiO2漿體混合，使其中結晶TiO2?/（蛋白石粉體+結晶TiO2）=35%~50%（w/w），攪拌研磨，制成粒度達到?2μm含量大于90%的超細混合漿體；D、按質量比水：超細混合漿體=1：1.5加水對所述超細混合漿體進行稀釋，利用過濾機過濾形成濾餅，將濾餅再次加水攪拌均勻后過濾；E、將濾餅干燥至含水率<1%，打散后形成粒度均勻的TiO2/蛋白石復合粉體材料。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王丕軒，
申請(專利權)人：王丕軒，河北瀛都復合材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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