一種二氧化鈦水性分散體的制備方法及其產品和應用技術

本發明專利技術公開了一種二氧化鈦水性分散體的制備方法及其產品和應用，該方法包括以下步驟：將二氧化鈦粉體分散在含六偏磷酸鈉的水溶液中進行研磨，通過電解的方法將氧化鋁包覆在二氧化鈦表面，再與兩種特殊的表面活性劑混合分散，得到二氧化鈦水性分散體。本發明專利技術提供的二氧化鈦水性分散體的制備方法及其產品和應用，通過電解法能夠控制氧化鋁產生的速度、大小以及包覆厚度，能夠形成致密的、厚度可控的膜，二氧化鈦水性分散體的顏料粒徑小，初時粒徑230

【技術實現步驟摘要】
一種二氧化鈦水性分散體的制備方法及其產品和應用


[0001]本專利技術屬于精細化工
，具體涉及一種二氧化鈦水性分散體的制備方法及其產品和應用。

技術介紹

[0002]二氧化鈦常被稱為鈦白粉，是一種重要的白色顏料，具有較高的消色力和遮蓋力，且具有白度好、耐光、耐曬、耐熱等優點。二氧化鈦主要有銳鈦型和金紅石型，據國家化工行業生產力促進中心鈦白分中心和鈦白粉產業技術創新戰略聯盟秘書處統計，2019年，全國能維持正常生產條件的41家全流程型企業的二氧化鈦綜合產量達318萬噸，其中金紅石型為254.5萬噸，占比80.01％；銳鈦型為51.8萬噸，占比16.28％。由于金紅石型是最穩定的結晶形態，結構致密，比銳鈦型有更高的硬度、密度、介電常數和折射率，在耐候性和抗粉化方面比銳鈦型優越，成為涂料中常用的鈦白粉。
[0003]直接使用鈦白粉著色存在粉塵污染嚴重、顏料顆粒大不易分散、散射力低等缺陷。在涂料、造紙等工業領域中，一般將二氧化鈦穩定分散在水性體系中制備成水性分散體進行使用。然而鈦白粉在水中非常容易產生自發的凝聚，表現出強烈的團聚特性，生成粒徑較大的二次顆粒，并且未經表面處理的鈦白粉在體系中不能很好的分散，致使散射力、遮蓋力差，制成品的耐候性和抗老化性能差，為此，需要對鈦白顏料進行表面改性。
[0004]氧化鋁包覆二氧化鈦是一種常見的方法，例如公布號為CN109266049A的中國專利公開了一種高耐候涂料專用二氧化鈦的制備方法，先后用致密硅膜、致密鋁膜、疏松鋁膜包覆二氧化鈦，其中鋁膜是采用在堿性溶液中加酸中和法制得的；公告號為CN100434485C的中國專利公開了一種易分散及高耐候性二氧化鈦的制備方法，先用硅包覆然后用鋁包覆二氧化鈦，其中氧化鋁是硫酸鋁與氫氧化鈉中和得到的；公告號為CN101734714B的中國專利公開了一種鈦表面改性方法，用干法研磨反應得到表面包覆二氧化硅和/或三氧化二鋁的二氧化鈦；專利號為US4448609的美國專利公開了一種二氧化鈦顏料水性分散體的制備方法，是首先用鋁化合物對鈦白顏料進行表面包覆，然后與胺基分散劑和陰離子分散劑經過研磨等制備鈦白顏料含量高的水性分散體。
[0005]當顏料粒徑相當于波長的1/2時，產生最大的遮蓋力；粒徑較小時，光線會繞過顏料粒子發生衍射，遮蓋作用下降，透明度增強；粒徑較大時，隨著粒徑的變大，光的散射作用越來越差，遮蓋力下降。金紅石型二氧化鈦最佳粒徑為270nm。上述技術通過化學方法制備氧化鋁，反應過程中工藝條件不能很好的控制，使氧化鋁生成的速度較快，導致氧化鋁粒徑大小不可控以及包覆在二氧化鈦上的厚度、致密程度不可控。因此，使用氧化鋁包覆的現有技術制備的二氧化鈦水性分散體顏料具有強烈的團聚特性，在儲存一段時間后，容易凝聚生成粒徑較大的二次顆粒，出現顏料顆粒沉淀、絮凝等情況。在涂料應用中，與體系相容性不好，最后導致遮蓋力差。

技術實現思路

[0006]為解決現有技術中的問題，本專利技術的目的在于提供一種二氧化鈦水性分散體的制備方法及其產品和應用。
[0007]為實現上述目的，達到上述技術效果，本專利技術采用的技術方案為：
[0008]一種二氧化鈦水性分散體的制備方法，包括以下步驟：
[0009]1)二氧化鈦懸濁液的制備
[0010]將二氧化鈦粉體添加到含有六偏磷酸鈉的水溶液中，經過分散和研磨，得到二氧化鈦懸濁液；按質量份數計，所述二氧化鈦懸濁液總質量為100份，包括以下組份：
[0011]二氧化鈦粉體30～60份、六偏磷酸鈉1～5份，余量為水；
[0012]2)氧化鋁包覆的二氧化鈦的制備
[0013]將步驟1)得到的二氧化鈦懸濁液置于電解槽中，用pH值調節劑將pH值調節在9.0～13.0，將分別作為陽極和陰極的兩片鋁片置于電解槽中并連接交流電源的正負極，加熱攪拌反應；過濾干燥得到氧化鋁包覆的二氧化鈦；
[0014]3)二氧化鈦水性分散體的制備
[0015]將步驟2)得到的氧化鋁包覆的二氧化鈦添加到含有表面活性劑的水溶液中，分散均勻得到二氧化鈦水性分散體；按質量份數計，所述二氧化鈦水性分散體總質量為100份，包括以下組份：
[0016]氧化鋁包覆的二氧化鈦質量為30～60份，表面活性劑的質量為2～4份，余量為水；
[0017]表面活性劑由質量比為1:5～5：1的表面活性劑A和表面活性劑B組成；
[0018]所述表面活性劑A具有通式(I)的結構：
[0019][0020]其中，R1、R2為相互獨立的氫、甲基或乙基中的一種，優選地，R1、R2具有相同的結構；R3、R4為相互獨立的氫、甲基、乙基或丙基中的一種，優選地，R3、R4具有相同的結構；m為1～8的整數；
[0021]所述表面活性劑B具有通式(II)的結構：
[0022][0023]其中，R5為含有15～20個碳原子的烷基；R6為含有10～15個碳原子的烷基；n為4～10的整數。
[0024]進一步的，步驟1)中，所述二氧化鈦粉體采用金紅石型二氧化鈦。
[0025]進一步的，步驟2)中，采用氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液調節二氧化鈦懸濁液的pH
值至9.0～13.0，氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液的濃度優選為1mol/L。
[0026]進一步的，步驟2)中，交流電源的電壓為10～50V，頻率為2000～4000Hz，加熱溫度為30～50℃，攪拌速率為500～800r/min，反應時間為24～36h。
[0027]本專利技術公開了一種二氧化鈦水性分散體，采用一種二氧化鈦水性分散體的制備方法制備得到。
[0028]本專利技術公開了一種二氧化鈦水性分散體在涂料領域中的應用。
[0029]與現有技術相比，本專利技術的有益效果為：
[0030]本專利技術公開了一種二氧化鈦水性分散體的制備方法及其產品和應用，該方法包括以下步驟：首先，將二氧化鈦粉體分散在含六偏磷酸鈉的水溶液中進行研磨，然后通過電解的方法將氧化鋁包覆在二氧化鈦表面，最后再與兩種特殊的表面活性劑混合分散，得到二氧化鈦水性分散體。本專利技術提供的二氧化鈦水性分散體的制備方法及其產品和應用，通過電解法能夠控制氧化鋁產生的速度、大小以及包覆厚度，能夠形成致密的、厚度可控的膜，二氧化鈦水性分散體的顏料粒徑小(初時粒徑230
?
260nm，儲存180天后粒徑為270
?
300nm)、儲存穩定性好，即使放置180天后顏料粒徑變化較小，應用在涂料體系中具有遮蓋力和耐候性好等優勢。
附圖說明
[0031]圖1為本專利技術的流程圖。
具體實施方式
[0032]下面對本專利技術的實施例進行詳細闡述，以使本專利技術的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本專利技術的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0033]如圖1所示，一種二氧化鈦水性分散體的制備方法，包括以下步驟：
[0034]1)二氧化鈦懸濁液的制備：
[0035]將二氧化鈦粉體添加到含有六偏磷酸鈉的水溶液本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種二氧化鈦水性分散體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)二氧化鈦懸濁液的制備：將二氧化鈦粉體添加到含有六偏磷酸鈉的水溶液中，經過分散和研磨后得到二氧化鈦懸濁液；2)氧化鋁包覆的二氧化鈦的制備：將步驟1)所得二氧化鈦懸濁液置于電解槽中，調節pH值至9.0～13.0，將分別作為陽極和陰極的鋁片置于電解槽中并連接交流電源的正負極，加熱攪拌、過濾、干燥，得到所需氧化鋁包覆的二氧化鈦；3)二氧化鈦水性分散體的制備：將步驟2)所得氧化鋁包覆的二氧化鈦添加到含有表面活性劑的水溶液中，分散均勻，得到所需二氧化鈦水性分散體；所述表面活性劑由表面活性劑A和表面活性劑B組成；所述表面活性劑A具有通式(I)的結構：其中，R1、R2為相互獨立的氫、甲基或乙基中的一種；R3、R4為相互獨立的氫、甲基、乙基或丙基中的一種；m為1～8的整數；所述表面活性劑B具有通式(II)的結構：其中，R5為含有15～20個碳原子的烷基；R6為含有10～15個碳原子的烷基；n為4～10的整數。2.根據權利要求1所述的一種二氧化鈦水性分散體的制備方法，其特征在于，步驟1)中，按質量份數計，所述二氧化鈦懸濁液總質量為100份，包括以下組份：二氧化鈦粉體30～60份、六偏磷酸鈉1～5份，余量為水。3.根據權利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梅成國，呂品，胡正青，徐海梅，黃麗蓉，
申請(專利權)人：常熟世名化工科技有限公司，
類型：發明
國別省市：