本發(fā)明專利技術(shù)公開一種復(fù)合型白色顏料及其制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)以生產(chǎn)水玻璃時的濾渣為內(nèi)核、晶體TiO2為包覆粉體，濾渣主要成分為石英粉，在濕法超細研磨體系中通過機械力化學(xué)作用實現(xiàn)TiO2在濾渣表面的包覆，使得復(fù)合粉體具備顏料二氧化鈦的性質(zhì)。本發(fā)明專利技術(shù)所涉及的復(fù)合粉體具有TiO2包覆均勻且結(jié)合牢固、遮蓋力強、白度高、制備工藝簡單、成本低廉等特點。濾渣／TiO2復(fù)合顏料的遮蓋力和白度與鈦白粉相近，可部分替代鈦白粉應(yīng)用于涂料、塑料、油墨等領(lǐng)域，起到改善產(chǎn)品性能和降低成本的作用。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及復(fù)合白色顏料的生產(chǎn)
，具體涉及生產(chǎn)水玻璃時的濾渣表面被 TiO2包覆的復(fù)合白色顏料及其制備方法。
技術(shù)介紹
鈦白粉，即二氧化鈦顏料，由于其優(yōu)越的密度、介電常數(shù)和折射率而具備高遮蓋力、高消色力、高光潔度、高白度和強耐候性，同時還具有化學(xué)惰性、無毒、對人體無害等性能，被認為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業(yè)。隨著世界經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和人們生活水平的提高，帶動了建筑等行業(yè)的迅猛發(fā)展 ，鈦白粉的需求量與日俱增。由于生產(chǎn)鈦白粉的優(yōu)質(zhì)鈦資源在全球范圍內(nèi)日益短缺，現(xiàn)有資源加工工藝由此變得日趨復(fù)雜，同時環(huán)境保護的要求也越發(fā)嚴格，這些因素導(dǎo)致鈦白粉成本加大，生產(chǎn)能力和供應(yīng)量減少。所以研究以廉價的無機粉體為內(nèi)核，在其表面包覆鈦白制備復(fù)合鈦白顏料是一個重要的課題。目前用于制備復(fù)合鈦白的內(nèi)核無機粉體主要有CaCO3、絹云母、硅灰石、高嶺土等， 但使用以石英粉為內(nèi)核的研究較少。葛鶴松等人(專利CN 102093758A)以天然粉石英(硅微粉)為基體，以二氧化鈦晶體為包覆物，先對天然粉石英進行細化整形、漂白提純，再在高溫下與鈦白攪拌復(fù)合制備出白度高、吸油值低、遮蓋力強、成本低廉的復(fù)合顏料，可部分替代純鈦白應(yīng)用于涂料、塑料和橡膠等領(lǐng)域。但是，該專利技術(shù)對原料處理要求嚴格、內(nèi)核處理工藝復(fù)雜、需使用特殊粘合劑及較高溫度等。本專利技術(shù)通過機械力化學(xué)作用，首次分別利用鈦白粉作為表面包裹粒子，濾渣作為被包覆的內(nèi)核制備復(fù)合白色顏料。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種生產(chǎn)水玻璃時的濾渣表面包覆TiO2顆粒、具二氧化鈦顏料性質(zhì)且成本低廉的復(fù)合白色顏料及其制備方法。本專利技術(shù)的目的是這樣實現(xiàn)的，所述的一種復(fù)合白色顏料，為濾渣顆粒表面被TiO2 晶體包覆得到的濾渣/ TiO2復(fù)合白色顏料，其特征是以在生產(chǎn)水玻璃過程產(chǎn)生并經(jīng)處理后的濾渣為內(nèi)核，TiO2晶體為包覆粉體，通過濕法超細研磨的途徑，使得處理后濾渣的平均粒徑在1.5-2. 4Mm之間，處理后濾渣與TiO2的粒徑比達到5:1_8:1范圍，置于裝有研磨介質(zhì)的攪拌罐內(nèi)攪拌研磨實現(xiàn)TiO2在處理濾渣粉體表面的包覆，所得到的復(fù)合白色顏料具有遮蓋力為16_17g/m2、吸油值為40-42g/100g、白度為90. 0-91. 0%。所述的處理后濾渣與粒徑為O. 3Mm的TiO2的粒徑比達到5:1_8:1，借以機械力化學(xué)效應(yīng)實現(xiàn)TiO2在處理濾渣粉體表面的包覆；所述的處理后濾渣是通過以下步驟獲得的 將濾洛用水浸泡洗漆3-5次,調(diào)節(jié)濾液的pH為7-9，干燥獲得的濾餅后打散成前處理濾洛。具體地說，為實現(xiàn)本專利技術(shù)的目的所采用的技術(shù)方案是以生產(chǎn)水玻璃時的濾渣為內(nèi)核、晶體TiO2為包覆粉體,先將濾洛水洗或者酸洗至pH=8左右；研磨使其表面形成大量的羥基，并使其平均粒徑達到1. 5Mm左右；對TiO2進行高速攪拌并超聲分散；通過機械力化學(xué)作用，在濕法超細研磨體系中使TiO2和濾渣兩者表面羥基發(fā)生相互作用(如氫鍵和羥基縮合等)，從而實現(xiàn)TiO2在濾渣表面的包覆，得到TiO2包覆均勻且結(jié)合牢固、遮蓋力強、白度高、制造工藝簡單、成本低廉的濾渣/TiO2復(fù)合白色顏料。生產(chǎn)水玻璃時的濾渣主要成分為石英粉Si02。其產(chǎn)生的過程是石英礦與碳酸鈉高溫熔融生成硅酸鈉，水淬后形成固體硅酸鈉，接著用高溫水蒸氣溶解稀釋、過濾，濾液是液體硅酸鈉，濾餅即是本專利技術(shù)中的內(nèi)核(濾渣)。此濾渣具有粒度細、白度高、堿性強等特點。由國家建筑材料工業(yè)地質(zhì)工程勘查研究院測試中心根據(jù)JC/T1021. 2-2007《硅酸鹽巖石、礦物及硅質(zhì)原料化學(xué)分析方法》檢測其主要成分(以氧化物形式表示)為=SiO2 71. 42%,Al2O35.16%, Fe2O31. 31%, CaO 4. 00%, Na2O 5. 60%等。由 XRD 測試結(jié)果，通過 JADE 軟件分析 其主要存在形式是NaAlSi3O8 XH2O^NaSiO3 5H20、H2Si6013、Mg3Si2O5 (OH) 4、Mg3Si4Oltl (OH)2坐寸o生產(chǎn)水玻璃時的濾渣具有粒度細、白度高及價廉等特點，是一種制備復(fù)合鈦白顏料較為理想的內(nèi)核材料。但是濾渣作為復(fù)合鈦白的內(nèi)核尚存在某些缺陷，主要表現(xiàn)為一是濾渣產(chǎn)生于硅酸鈉溶液，故帶強堿性，造成制備出的復(fù)合鈦白顏料應(yīng)用受限制且對生產(chǎn)設(shè)備腐蝕較大；二是濾渣表面光滑，使得TiO2微粒不易在其表面附著，影響包覆。為了得到理想的包覆產(chǎn)品，需要解決以下三個問題。一是降低濾渣堿性；二是增大表面粗糙度；三是提高濾渣與TiO2顆粒之間的結(jié)合力(包括增加表面羥基和降低靜電排斥力)。本專利技術(shù)采用水洗的方法，控制其洗滌介質(zhì)在一定的PH值從而達到上述目的。由于濾渣表面所帶硅酸鈉通過洗滌除去，因而濾渣表面堿性降低，羥基增加，粗糙度提高以及與TiO2表面的靜電排斥力降低。另外，濾渣中存在的鋁化合物在特定的PH值時能自動產(chǎn)生Al (OH)3凝膠，使表面粗糙度增大并起到聚合物粘結(jié)劑的作用，對包覆效果具有促進作用。本專利技術(shù)所述的復(fù)合白色顏料的制備方法，包括如下步驟 1)首先是前處理，將濾洛用水浸泡洗滌3-5次,調(diào)節(jié)濾液的pH為7-9，干燥獲得的濾餅后打散成前處理濾洛； 2)前處理濾渣表面羥基化處理，配制固含量為20-60wt%的前處理濾渣和水的混合物，加入占前處理濾渣干粉量為0. 5 wtVo-l. 5wt%的分散劑形成懸浮液，將得到的懸浮液置于裝有研磨介質(zhì)的攪拌罐內(nèi)攪拌研磨，研磨介質(zhì)為球形氧化鋯，且球料比(球形氧化鋯與前處理濾洛質(zhì)量比)3:1-6:1 ;研磨； 3)晶體TiO2懸浮液的配制稱取固含量為20wt% -60 wt%的晶體TiO2和水的混合物，并加入占TiO2晶體干粉量為0. 5 wt% -1. 5界七％的分散劑，置于攪拌罐內(nèi)高速攪拌后制成TiO2懸浮液，攪拌； 4)濾渣與TiO2的濕法復(fù)合將步驟3)制得的TiO2懸浮液加入裝有步驟2)獲得的濾渣懸浮液的攪拌罐內(nèi)研磨，研磨介質(zhì)為球形氧化鋯，調(diào)整體系的球料比(球形氧化鋯與處理后濾渣和TiO2質(zhì)量比)為3:1-6:1范圍，TiO2/(TiO2+濾渣)=40-95% (wt)，其中TiO2含量應(yīng)不低于40% ;復(fù)合研磨轉(zhuǎn)速為800-1400r/min ;復(fù)合時間為15_60min ； 5)復(fù)合產(chǎn)物的后處理向步驟4)的攪拌罐內(nèi)加水稀釋，以中等轉(zhuǎn)速攪拌使其混合均勻形成復(fù)合懸浮液，將復(fù)合懸浮液過濾得到濾餅，濾餅置于90-120°C的烘箱中干燥，用打散機將干燥后的濾餅打散成粒度均勻的粉末即為濾渣顆粒表面被TiO2晶體包覆得到的濾渣/TiO2復(fù)合白色顏料。所述的步驟I)的處理后濾渣為內(nèi)核，晶體TiO2為包覆粉體，處理后濾渣的粒度與 TiO2的粒徑比5:1-8:1。所述的步驟2)前處理濾渣表面羥基化處理的研磨介質(zhì)采用級配比為 Φ 3mm: Φ 2mm: Φ lmm=5:3:2的球形氧化錯,球料比5:1(球形氧化錯與處理后濾洛和TiO2質(zhì)量比)；研磨轉(zhuǎn)速1500-2500r/min ;研磨時間15_60min。所述的步驟4)的研磨介質(zhì)采用級配比為Φ3ι πι: Φ2ι πι: Φ lmm=5:3:2的球形氧化鋯，球料比5:1 (球形氧化鋯與處理后濾渣和Ti本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種復(fù)合白色顏料，為濾渣顆粒表面被TiO2晶體包覆得到的濾渣／TiO2復(fù)合白色顏料，其特征是：以在生產(chǎn)水玻璃過程產(chǎn)生并經(jīng)處理后的濾渣為內(nèi)核，TiO2晶體為包覆粉體，通過濕法超細研磨的途徑，使得處理后濾渣的平均粒徑在1.5?2.4μm之間，處理后濾渣與TiO2的粒徑比達到5:1?8:1范圍，置于裝有研磨介質(zhì)的攪拌罐內(nèi)攪拌研磨實現(xiàn)TiO2在處理濾渣粉體表面的包覆，所得到的復(fù)合白色顏料具有遮蓋力為16?17g/m2、吸油值為40?42g/100g、白度為90.0?91.0％。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：童躍進，肖志紅，楊偉華，關(guān)懷民，樂兆鴻，顏桂煬，
申請(專利權(quán))人：福建師范大學(xué)，福建凱騰工貿(mào)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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