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1、(10)授权公告号 CN 100999621 B (45)授权公告日 2010.09.01 CN 100999621 B *CN100999621B* (21)申请号 200610102315.2 (22)申请日 2006.12.20 C09C 1/36(2006.01) C09C 3/00(2006.01) (73)专利权人 中国科学院山西煤炭化学研究所 地址 030001 山西省太原市 165 信箱 (72)发明人 孙予罕 吴东 徐耀 王俊刚 章斌 (74)专利代理机构 山西五维专利事务所 ( 有限 公司 ) 14105 代理人 李毅 CN 1578813 A,2005.02.09, 说明。
2、书全文 . US 4810305 A,1989.03.07, 说明书全文 . US 3928057 A,1975.12.23, 说明书全文 . CN 1213659 A,1999.04.14, 说明书全文 . CN 1328962 A, 说明书全文 . (54) 发明名称 钛白粉表面无机 - 有机包覆的方法 (57) 摘要 一种钛白粉表面无机 - 有机包覆的方法是在 钛白粉表面包覆一层铝, 以增加钛白粉的耐候性 和白度以及水中分散性, 然后再利用六甲基二硅 氮烷与钛白粉表面反应生成特殊的表面膜层, 从 而改善钛白粉在醇酸树脂中的分散性能。本发明 具有操作简单、 制作方便、 反应条件温和, 无二。
3、次 污染, 成本低的优点。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 金华 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 3 页 CN 100999621 B1/1 页 2 1. 一种钛白粉表面无机 - 有机包覆的方法, 其特征在于包括如下步骤 : (1) 无机改性 : 用水稀释 TiO2为浓度 20 50wt的浆液, 在浆液中按 P2O5与 TiO2的重量比为 0.1 0.5100加入(NaPO3)6溶液, 用无机碱溶液调pH为911, 高速分散3060min后升温到 70 90, 用无机酸溶液调节 pH 值为 8.5 10, 加入 Al 与 T。
4、iO2重量比为 1.5 4 100 的 NaAlO2溶液和无机酸, 保持 pH 为 8 8.5, 搅拌熟化 50 80min 后, 用无机酸调节溶液 pH 为 6.5 7, 继续搅拌 15 30min, 抽滤, 水洗, 制得包铝钛白粉 ; (2) 有机处理 : 用水将包铝钛白粉配制成浓度为2050wt的浆液A, 将六甲基二硅氮烷与乙醇按体 积比 0.05 0.4 10 溶于乙醇, 再以 1 2ml/min 的速度缓慢加入体积 3 5 倍于乙醇 的 H2O, 得溶液 B, 将溶液 B 以 1 2ml/min 的速度加入浆液 A 中, 滴加完毕后, 用无机酸调 节反应液 pH 值为 3.5 6, 。
5、继续反应 60 90min, 过滤, 水洗, 60 80下烘干 ; 所述的无机碱是 NaOH 或 KOH, 无机酸是 HCl 或 H2SO4。 权 利 要 求 书 CN 100999621 B1/3 页 3 钛白粉表面无机 - 有机包覆的方法 技术领域 0001 本发明属于钛白粉的改性方法, 具体地说是将钛白粉在无机改性的基础上再进行 有机包裹, 从而改善其在油中分散性的方法。 0002 技术背景 0003 钛白粉具有高度的化学稳定性、 耐热性、 良好的白度、 着色力和遮盖力, 在白色颜 料 ( 工业和民用涂料、 塑料、 印刷油墨、 橡胶、 纸张、 陶瓷和合成纤维 )、 光催化剂、 光电电池、。
6、 紫外线屏蔽剂等领域具有广泛的应用前景。对于未进行表面处理的钛白粉, 其表面一般被 极性基团(如-OH)所包覆, 所以钛白粉容易因极性吸附或吸潮而产生团聚, 在用于塑料、 油 漆或其他非极性体系时, 很难在体系中均匀地分散。为了提高二氧化钛在不同介质中的分 散性能和耐候能力, 提高二氧化钛的档次, 从而满足不断变化的市场需求, 对二氧化钛的各 种表面处理是极其重要的。 0004 不同的表面处理剂、 用量、 比例、 甚至处理方法的不同, 都会对钛白粉的性质 ( 分 散性、 耐候性、 吸油量、 光泽、 遮盖力、 表面积、 等电点、 流变性、 储存稳定性等 ) 产生不同程 度的影响。美国专利 420。
7、09430 和 4810305 报道制备憎水性 TiO2颜料的方法是用聚二甲基 硅氧烷、 聚有机硅氧烷和碳酸化脂肪酸衍生物进行处理。这些技术是非反应性有机物部分 或完全通过范德华力和 / 或静电相互作用力与金属有机物表面发生相互作用。由于这些力 相对较弱, 用这些有机物处理的颜料可以在后加工阶段失去涂覆层或在颜料使用过程中这 些有机物可被萃取而与颜料分离。使用 “反应性” 有机物来进行 TiO2表面改性的也不少, 如 英国专利 785393 揭示了采用壬基二乙氧基硅烷处理 TiO2颜料。 0005 上述这些有机处理剂基本上使用的都是烷氧基硅烷, 其不足之处是产生挥发性有 机化合物(VOC), 。
8、如甲醇或乙醇, 这些有机物的收集与处理是昂贵与费时的。 再者, 烷氧基硅 烷也是较昂贵的有机物。 发明内容 0006 本发明目的是提供一种操作简单、 无污染以及成本低的钛白粉表面无机 - 有机处 理方法。 0007 本发明的目的是这样实现的 : 首先在钛白粉表面包覆一层铝, 以增加钛白粉的耐 候性和白度以及水中分散性, 然后再利用六甲基二硅氮烷与钛白粉表面反应生成特殊的表 面膜层, 从而改善钛白粉在醇酸树脂中的分散性能。 0008 本发明的改性方法如下 : 0009 (1) 无机改性 : 0010 用水稀释 TiO2为浓度 20 50wt的浆液, 在浆液中按 P2O5与 TiO2的重量比为 0。
9、.1 0.5 100 加入 (NaPO3)6溶液, 用无机碱溶液调 pH 为 9 11, 高速分散 30 60min 后升温到 70 90, 用无机酸溶液调节 pH 值为 8.5 10, 加入 Al 与 TiO2重量比为 1.5 4 100 的 NaAlO2溶液和无机酸, 保持 pH 为 8 8.5, 搅拌熟化 50 80min 后, 用无机酸 调节溶液 pH 为 6.5 7, 继续搅拌 15 30min, 抽滤, 水洗, 制得包铝钛白粉 ; 说 明 书 CN 100999621 B2/3 页 4 0011 (2) 有机处理 : 0012 用水将包铝钛白粉配制成浓度为2050wt的浆液A, 将。
10、六甲基二硅氮烷与乙醇 按体积比 0.05 0.4 10 溶于乙醇, 再以 1 2ml/min 的速度缓慢加入体积 3 5 倍于 乙醇的 H2O, 得溶液 B, 将溶液 B 以 1 2ml/min 的速度加入浆液 A 中, 滴加完毕后, 用无机 酸调节反应液 pH 值为 3.5 6, 继续反应 60 90min, 过滤, 水洗, 60 80下烘干。 0013 如上所述的无机碱是 NaOH、 KOH, 无机酸是 HCl、 H2SO4。 0014 本发明与现有技术相比具有如下优点 : 0015 1. 操作简单、 制作方便、 反应条件温和 ; 0016 2. 通过调节物料配比或工艺参数对钛白粉进行表面。
11、包覆处理 ; 0017 3. 采用的有机物为工业废料或者费用较低 ; 0018 4. 经过无机 - 有机复合处理之后的钛白粉在醇酸树脂中的分散性可以达到 20。 具体实施方式 0019 实施例 1 0020 用水稀释 TiO2浓度为 20wt浆液, 在浆液中按 P2O5与 TiO2的重量比为 0.1 100 加入(NaPO3)6溶液, 用NaOH溶液调pH9, 高速分散30min, 将浆液升温到70, 用H2SO4溶 液调节 pH 值为 8.5, 缓慢加入 Al 与 TiO2重量比为 1.5 100 的 NaAlO2溶液和 H2SO4, 保 持 pH 为 8, 搅拌熟化 50min 后, 用 。
12、H2SO4调节溶液 pH 为 6.5, 继续搅拌 15min, 抽滤, 水洗。 0021 将单包铝的钛白粉配制成浓度为 20wt的浆液 (I), 将六甲基二硅氮烷按体积比 0.05 10 溶于乙醇, 再以 1ml/min 的速度缓慢加入体积 3 倍于乙醇的 H2O, 得溶液 (II), 将 (II) 以 1ml/min 的速度缓慢加入 (I) 中, 滴加完毕后, 用 H2SO4调节反应液 pH 值为 3.5, 继 续反应 60min, 过滤, 水洗, 60下烘干。 0022 实施例 2 0023 用水稀释 TiO2浓度为 50wt浆液, 在浆液中按 P2O5与 TiO2的重量比为 0.5 10。
13、0 加入 (NaPO3)6溶液, 用 KOH 溶液调 pH 11, 高速分散 60min, 将浆液升温到 80, 用 H2SO4 溶液调节 pH 值为 10, 缓慢加入 Al 与 TiO2重量比为 4 100 的 NaAlO2溶液和 H2SO4, 保持 pH 为 8.5, 搅拌熟化 80min 后, 用 H2SO4调节溶液 pH 为 7, 继续搅拌 30min, 抽滤, 水洗。 0024 将单包铝的钛白粉配制成浓度为 50wt的浆液 (I), 将六甲基二硅氮烷按体积比 0.4 10 溶于乙醇, 再以 1ml/min 的速度缓慢加入体积 5 倍于乙醇的 H2O, 得溶液 (II), 将 (II)。
14、 以 2ml/min 的速度缓慢加入 (I) 中, 滴加完毕后, 用 H2SO4调节反应液 pH 值为 6, 继续 反应 90min, 过滤, 水洗, 80下烘干。 0025 实施例 3 0026 用水稀释 TiO2浓度为 30wt浆液, 在浆液中按 P2O5与 TiO2的重量比为 0.2 100 加入 (NaPO3)6溶液, 用 NaOH 溶液调 pH 9.5, 高速分散 30min, 将浆液升温到 80, 用 HCl 溶液调节 pH 值为 8.5, 缓慢加入 Al 与 TiO2重量比为 2 100 的 NaAlO2溶液和 HCl, 保持 pH 为 8, 搅拌熟化 60min 后, 用 HC。
15、l 调节溶液 pH 为 6.5, 继续搅拌 20min, 抽滤, 水洗。 0027 将单包铝的钛白粉配制成浓度为 30wt的浆液 (I), 将六甲基二硅氮烷按体积比 0.1 10 溶于乙醇, 再以 1ml/min 的速度缓慢加入体积 3 倍于乙醇的 H2O, 得溶液 (II), 将 (II) 以 2ml/min 的速度缓慢加入 (I) 中, 滴加完毕后, 用 HCl 调节反应液 pH 值为 4, 继续反 说 明 书 CN 100999621 B3/3 页 5 应 70min, 过滤, 水洗, 60下烘干。 0028 实施例 4 0029 用水稀释 TiO2浓度为 30wt浆液, 在浆液中按 P。
16、2O5与 TiO2的重量比为 0.3 100 加入 (NaPO3)6溶液, 用 KOH 溶液调 pH 10, 高速分散 60min, 将浆液升温到 85, 用 HCl 溶 液调节 pH 值为 9, 缓慢加入 Al 与 TiO2重量比为 2.5 100 的 NaAlO2溶液和 HCl, 保持 pH 为 8.5, 搅拌熟化 60min 后, 用 HCl 调节溶液 pH 为 7, 继续搅拌 30min, 抽滤, 水洗。 0030 将单包铝的钛白粉配制成浓度为 30wt的浆液 (I), 将六甲基二硅氮烷按体积比 0.2 10 溶于乙醇, 再以 1ml/min 的速度缓慢加入体积 3.5 倍于乙醇的 H。
17、2O, 得溶液 (II), 将 (II) 以 2ml/min 的速度缓慢加入 (I) 中, 滴加完毕后, 用 HCl 调节反应液 pH 值为 5, 继续 反应 70min, 过滤, 水洗, 70下烘干。 0031 实施例 5 0032 用水稀释 TiO2浓度为 40wt浆液, 在浆液中按 P2O5与 TiO2的重量比为 0.4 100 加入(NaPO3)6溶液, 用NaOH溶液调pH10.5, 高速分散30min, 将浆液升温到80, 用H2SO4 溶液调节 pH 值为 9, 缓慢加入 Al 与 TiO2重量比为 4 100 的 NaAlO2溶液和 H2SO4, 保持 pH 为 8.5, 搅拌。
18、熟化 60min 后, 用 H2SO4调节溶液 pH 为 7, 继续搅拌 30min, 抽滤, 水洗。 0033 将单包铝的钛白粉配制成浓度为 40wt的浆液 (I), 将六甲基二硅氮烷按体积比 0.3 10 溶于乙醇, 再以 1ml/min 的速度缓慢加入体积 4 倍于乙醇的 H2O, 得溶液 (II), 将 (II) 以 1ml/min 的速度缓慢加入 (I) 中, 滴加完毕后, 用 H2SO4调节反应液 pH 值为 5, 继续 反应 80min, 过滤, 水洗, 70下烘干。 0034 实施例 6 0035 用水稀释TiO2浓度为35wt浆液, 在浆液中按P2O5与TiO2的重量比为0.。
19、35100 加入(NaPO3)6溶液, 用KOH溶蔽调pH10, 高速分散30min, 将浆液升温到80, 用H2SO4溶 液调节 pH 值为 9, 缓慢加入 Al 与 TiO2重量比为 3.5 100 的 NaAlO2溶液和 H2SO4, 保持 pH 为 8.5, 搅拌熟化 60min 后, 用 H2SO4调节溶液 pH 为 7, 继续搅拌 30min, 抽滤, 水洗。 0036 将单包铝的钛白粉配制成浓度为 35wt的浆液 (I), 将六甲基二硅氮烷按体积比 0.3 10 溶于乙醇, 再以 1ml/min 的速度缓慢加入体积 3.5 倍于乙醇的 H2O, 得溶液 (II), 将 (II) 。
20、以 2ml/min 的速度缓慢加入 (I) 中, 滴加完毕后, 用 H2SO4调节反应液 pH 值为 5.5, 继续反应 60min, 过滤, 水洗, 65下烘干。 0037 实施例 7 0038 用水稀释 TiO2浓度为 25wt浆液, 在浆液中按 P2O5与 TiO2的重量比为 0.2 100 加入 (NaPO3)6溶液, 用 KOH 溶液调 pH 10, 高速分散 45min, 将浆液升温到 80, 用 HCl 溶 液调节 pH 值为 9, 缓慢加入 Al 与 TiO2重量比为 3 100 的 NaAlO2溶液和 HCl, 保持 pH 为 8, 搅拌熟化 60min 后, 用 HCl 调节溶液 pH 为 7, 继续搅拌 30min, 抽滤, 水洗。 0039 将单包铝的钛白粉配制成浓度为 25wt的浆液 (I), 将六甲基二硅氮烷按体积比 0.25 10 溶于乙醇, 再以 1ml/min 的速度缓慢加入体积 3 倍于乙醇的 H2O, 得溶液 (II), 将 (II) 以 2ml/min 的速度缓慢加入 (I) 中, 滴加完毕后, 用 HCl 调节反应液 pH 值为 5.5, 继续 反应 60min, 过滤, 水洗, 70下烘干。 说 明 书 。