一種鈦白粉的連續(xù)無機(jī)包膜方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種鈦白粉的包膜方法，具體地講，本發(fā)明涉及一種鈦白粉的連續(xù)無
機(jī)包膜方法。
背景技術(shù)
[0002] 鈦白粉作為一種白色顏料，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、油墨等領(lǐng)域，鈦白粉生產(chǎn)工藝主要包括硫酸法和氯化法，兩種方法生產(chǎn)的金紅石型鈦白產(chǎn)品均需經(jīng)過無機(jī)表面處理后再進(jìn)行應(yīng)用。未經(jīng)表面處理的鈦白粉表面帶有許多羥基，
極性較大，在有機(jī)介質(zhì)中容易團(tuán)聚，并產(chǎn)生沉降，其分散性和分散穩(wěn)定性很差，其次未經(jīng)表面處理的鈦白粉由于本身的晶格缺陷，其耐候性和化學(xué)穩(wěn)定性均較差。無機(jī)表面處理的核心是使包膜物質(zhì)均勻包覆在二氧化鈦表面，從而提高
鈦白粉的耐候性和其它應(yīng)用性能，鈦白粉表面無機(jī)包膜的效果直接影響產(chǎn)品的最終應(yīng)用性能。
[0003] 目前，國內(nèi)所有鈦白行業(yè)的無機(jī)包膜均采用間歇式包膜方式，目前工藝存在幾個(gè)難點(diǎn)無法得到有效的解決。首先無法保證包膜物質(zhì)與包膜漿料的均勻混合 ；其次無法保證無機(jī)包膜的均勻性 ；第三現(xiàn)有工藝周期較長，一般包膜
周期為10～12小時(shí)，影響設(shè)備產(chǎn)能。
[0004] 因此，開發(fā)一種鈦白粉連續(xù)無機(jī)包膜工藝，使包膜物質(zhì)能均勻包裹在二氧化鈦表面，達(dá)到提高鈦白產(chǎn)品應(yīng)用性能，縮短包膜周期的目的，對(duì)鈦白行業(yè)發(fā)展具有重要的促進(jìn)意義。
發(fā)明內(nèi)容
[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種鈦白粉的連續(xù)無機(jī)包膜方法，所述方法包括以下步驟 ：第一包膜處理，將鈦白粉漿料與第一包膜物質(zhì)和第一中和物質(zhì)在第一混料裝置中混合，混合后的鈦白粉漿料在第一超聲裝置
中進(jìn)行超聲分散以及在第一熟化裝置中對(duì)鈦白粉漿料進(jìn)行熟化 ；第二包膜處理，經(jīng)第一包膜處理的鈦白粉漿料與第二包膜物質(zhì)和第二中和物質(zhì)在第二混料裝置中混合，混合后的鈦白粉漿料在第二超聲裝置中進(jìn)行超聲分散以及在第二熟
化裝置中對(duì)鈦白粉漿料進(jìn)行熟化
[0006] 優(yōu)選地，所述鈦白漿料的濃度為 200g/L ～ 400g/L。更優(yōu)選地，所述鈦白粉漿料的濃度為 260g/L ～ 350g/L。
[0007] 優(yōu)選地，在第一包膜處理和第二包膜處理的過程中，鈦白粉漿料的 pH 值為 4.0 ～10.0，鈦白粉漿料的溫度為 50℃～ 90℃。
[0008] 優(yōu)選地，鈦白粉漿料在第一熟化裝置中停留 40 ～ 240 分鐘，在第二熟化裝置中停留 40 ～ 240 分鐘。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，第一包膜物質(zhì)可以為硫酸鋯、硅酸鈉、偏鋁酸鈉、硫酸鋁、磷酸二氫銨和氯化鋅中的至少一種�？蛇x地，第一包膜物質(zhì)為硫酸鋯、硫酸鋁、磷酸二氫銨或氯化鋅，第一中和物質(zhì)為氫氧化鈉�；蛘�，第一包膜物質(zhì)為
硅酸鈉或偏鋁酸鈉，第一中和物質(zhì)為硫酸。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明，第二包膜物質(zhì)可以為硫酸鋯、硅酸鈉、偏鋁酸鈉、硫酸鋁、磷酸二氫銨4和氯化鋅中的至少一種�？蛇x地，第二包膜物質(zhì)為硫酸鋯、硫酸鋁、磷酸二氫銨或氯化鋅，第
二中和物質(zhì)為氫氧化鈉。或者，第二包膜物質(zhì)為硅酸鈉或偏鋁酸鈉，第二中和物質(zhì)為硫酸。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的鈦白粉的連續(xù)無機(jī)包膜方法制備的鈦白粉包覆均勻、產(chǎn)品耐候性好、分散性好。
附圖說明
[0012] 通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其它特征及優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得更清楚，在附圖中 ：
[0013] 圖 1 是根據(jù)本發(fā)明的鈦白粉的連續(xù)無機(jī)包膜裝置的框圖 ；
[0014] 圖 2 是根據(jù)本發(fā)明的鈦白粉的連續(xù)無機(jī)包膜裝置的示意圖 ；
[0015] 圖 3 是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例 1 制備的鈦白產(chǎn)品的粒度分布圖 ；
[0016] 圖 4 是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例 1 制備的鈦白產(chǎn)品的能譜掃描圖 ；
[0017] 圖 5 是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例 2 制備的鈦白產(chǎn)品的粒度分布圖 ；
[0018] 圖 6 是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例 2 制備的鈦白產(chǎn)品的能譜掃描圖 ；
[0019] 圖 7 是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例 3 制備的鈦白產(chǎn)品的粒度分布圖 ；
[0020] 圖 8 是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例 3 制備的鈦白產(chǎn)品的能譜掃描圖。
具體實(shí)施方式
[0021] 在下文中，首先將參照附圖來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的鈦白粉的連續(xù)無機(jī)包膜裝置。
[0022] 參照?qǐng)D 1，根據(jù)本發(fā)明的鈦白粉的連續(xù)無機(jī)包膜裝置包括混料裝置、pH 檢測儀、超聲裝置、熟化裝置以及熟化儲(chǔ)罐。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，首先將待處理的鈦白粉引入混料裝置中，此時(shí)，將包膜物質(zhì) A 及對(duì)應(yīng)的中和物質(zhì)也加入混料裝置中
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)包膜物質(zhì) A 為硫酸鋯時(shí)，對(duì)應(yīng)的中和物質(zhì)可以為氫氧化鈉 ；當(dāng)包膜物質(zhì) A 為硅酸鈉時(shí)，對(duì)應(yīng)的中和物質(zhì)可以為硫酸。根據(jù)本發(fā)明，包膜物質(zhì) A 與其對(duì)應(yīng)的中和可以互換。當(dāng)包膜物質(zhì) A 為磷酸二氫銨時(shí)，對(duì)應(yīng)
中和物質(zhì)為氫氧化鈉溶液 ；當(dāng)包膜物質(zhì) A 為氯化鋅時(shí)，對(duì)應(yīng)的中和物質(zhì)為氫氧化鈉溶液。
[0025] 在該混料裝置中，采用包膜物質(zhì) A 對(duì)待處理的鈦白粉進(jìn)行包膜。此后，采用 pH 檢測儀檢測漿料的 pH 值，并且根據(jù)檢測的 pH 值來調(diào)節(jié)加入的中和物質(zhì)的量。此處，漿料的 pH值優(yōu)選為 4.0 ～ 10.0。
[0026] 然后，利用超聲裝置對(duì)鈦白粉進(jìn)行超聲分散，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)加料后漿料的均勻分散以及包膜物質(zhì) A 的均勻包覆。此后，漿料進(jìn)入熟化裝置，優(yōu)選地，采用加熱裝置對(duì)熟化裝置加熱，以使熟化裝置保持在 50℃～ 90℃。優(yōu)選地，漿
料在熟化裝置中停留 40 分鐘～ 240 分鐘。
[0027] 接下來，經(jīng)過第一次包膜處理的漿料進(jìn)入下一個(gè)混料裝置中，并且將包膜物質(zhì) B及對(duì)應(yīng)的中和物質(zhì)加入該混料裝置中。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)包膜物質(zhì) B 為偏鋁酸鈉時(shí)，對(duì)應(yīng)的中和物質(zhì)可以為硫酸 ；當(dāng)包膜物質(zhì) B 為硫酸鋁時(shí)，對(duì)應(yīng)
的中和物質(zhì)可以為氫氧化鈉。根據(jù)本發(fā)明，包膜物質(zhì) B 與其對(duì)應(yīng)的中和物質(zhì)可以互換。
[0028] 在本發(fā)明中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要采用各種包膜物質(zhì) A 和包膜物質(zhì) B，而不限于上述包膜物質(zhì)。另外，在本發(fā)明中，對(duì)于需要包覆多種包膜物質(zhì)的情況，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)包膜物質(zhì)的包覆順序，即，可以調(diào)節(jié)包膜物質(zhì) A 和包膜物質(zhì) B 的包覆順序。優(yōu)選地，當(dāng)需要包覆含鋁的包膜物質(zhì)時(shí)，將含鋁的包膜物質(zhì)包覆在鈦白粉的最外層。
[0029] 在本發(fā)明中，包膜物質(zhì) A 和包膜物質(zhì) B 均可以為硫酸鋯、硅酸鈉、偏鋁酸鈉、硫酸鋁、磷酸二氫銨和氯化鋅中的至少一種。
[0030] 與第一次包膜處理的過程類似，在該混料裝置中，采用包膜物質(zhì) B 對(duì)待處理的鈦白粉進(jìn)行包膜。此后，采用 pH 檢測儀檢測漿料的 pH 值，并且根據(jù)檢測的 pH 值來調(diào)節(jié)加入的中和物質(zhì)的量。此時(shí)，漿料的 pH 值優(yōu)選為 4.0 ～
10.0。
[0031] 然后，利用超聲裝置對(duì)鈦白粉進(jìn)行超聲分散，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)加料后漿料的均勻分散以及包膜物質(zhì) B 的均勻包覆。此后，漿料進(jìn)入熟化裝置，優(yōu)選地，采用加熱裝置對(duì)熟化裝置加熱，以使熟化裝置保持 50℃～ 90℃。優(yōu)選地，漿料
在熟化裝置中停留 40 分鐘～ 240 分鐘。
[0032] 經(jīng)過第一次包膜處理和第二次包膜處理的漿料最后進(jìn)入熟化儲(chǔ)槽，完成了鈦白粉的包膜過程。
[0033] 在上述包膜處理過程中，優(yōu)選地，采用加熱裝置對(duì)處理前的鈦白漿料進(jìn)行預(yù)熱，以使包膜過程中鈦白漿料的溫度恒定。
[0034] 參照?qǐng)D2，根據(jù)本發(fā)明，待處理的包膜漿料經(jīng)過恒流泵1后，將包膜物質(zhì)A及其對(duì)應(yīng)的中和物質(zhì)加入待處理的包膜漿料中。待處理的包膜漿料依次經(jīng)過 pH 檢測儀 2 和超聲裝置 3，然后進(jìn)入熟化管道 4 并在熟化管道 4 中進(jìn)行熟化
[0035] 此后，向經(jīng)過第一次包膜處理的漿料中加入包膜物質(zhì) B 及其對(duì)應(yīng)的中和物質(zhì)，并依次經(jīng)過 pH 檢測儀 2 和超聲裝置 3，然后進(jìn)入熟化管道 4 進(jìn)行熟化。經(jīng)過兩步包膜處理的漿料進(jìn)入熟化儲(chǔ)罐 5。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明，超聲裝置可以均為管道的形式，并且超聲裝置可以為在管道外部設(shè)置有超聲設(shè)備的管道。
[0037] 另外，根據(jù)本發(fā)明，熟化裝置可以為螺旋式管道，以滿足漿料所需的停留時(shí)間。此外，可以在熟化裝置的外部設(shè)置加熱裝置，從而實(shí)現(xiàn)熟化過程中物料所需的溫度。另外，加熱裝置可以為采用蒸汽或熱水等方式與熟化裝置換熱的換熱裝置。
[0038] 在下文中，將參照具體實(shí)施例來描述采用本發(fā)明的鈦白粉的連續(xù)無機(jī)包膜裝置進(jìn)行包膜的方法。優(yōu)選地，鈦白包膜漿料的濃度為 200g/L ～ 400g/L，更優(yōu)選地，鈦白包膜漿料的濃度為 260g/L ～ 350g/L。
[0039] 實(shí)施例 1
[0040] 將鈦白包膜漿料稀釋至 300g/L，通過加熱裝置將鈦白包膜漿料預(yù)熱至 80℃。將包膜漿料、硅酸鈉、質(zhì)量百分比濃度為 20％的硫酸通過計(jì)量泵加入至混料裝置中，包膜漿料流速為 50mL/min，硅酸鈉流速為 0.2mL/min。
[0041] 此后，物料進(jìn)入 pH 檢測體系，控制中和物質(zhì)的流速，使得包膜體系的 pH 值為 9.0。然后，物料進(jìn)入超聲裝置，經(jīng)超聲分散后進(jìn)入熟化裝置。在熟化裝置停留60min，溫度保持在80℃。
[0042] 然后，偏鋁酸鈉和中和物質(zhì)通過計(jì)量泵進(jìn)入混料裝置，與上述物料混合，流速為4.3mL/min。此后，物料進(jìn)入 pH 檢測體系，控制中和物質(zhì) ( 質(zhì)量百分比濃度為 10％～ 30％的硫酸 ) 的流量，使得包膜體系的 pH 值為 8.5。此后，
物料進(jìn)入超聲裝置，經(jīng)超聲分散后進(jìn)入熟化裝置。在熟化裝置中停留 60min，溫度保持在 60℃。包膜結(jié)束，物料進(jìn)入包膜熟化儲(chǔ)罐，經(jīng)洗滌、干燥、氣流粉碎后得到鈦白產(chǎn)品。
[0043] 產(chǎn)品粒度分布圖見圖 3。由圖 3 可知，所得鈦白產(chǎn)品的平均粒徑為 307nm，半峰寬為 69.3nm，峰 1 峰值粒徑為 275nm，多分散指數(shù)為 0.274，表明所得鈦白產(chǎn)品粒度分布均勻，產(chǎn)品分散性好。
[0044] 鈦白產(chǎn)品能譜掃描圖見圖 4。由圖 4 可知，能譜掃描各點(diǎn)均存在包膜物質(zhì)硅和包膜物質(zhì)鋁，且包膜物質(zhì)在各點(diǎn)的量均相近，說明產(chǎn)品包膜均勻，耐候性好。
[0045] 實(shí)施例 2
[0046] 將鈦白包膜漿料稀釋至 250g/L，通過加熱裝置將鈦白包膜漿料預(yù)熱至 60℃。將包膜漿料、硫酸鋯、NaOH 溶液通過計(jì)量泵加入至混料裝置中，包膜漿料的流速為 80mL/min，包膜物質(zhì)硫酸鋯的流速為 1.2mL/min。
[0047] 此后，物料進(jìn)入 pH 檢測體系，控制中和物質(zhì)氫氧化鈉的流速，使得包膜體系的 pH值為 9.0。然后，物料進(jìn)入超聲裝置，經(jīng)超聲分散后進(jìn)入熟化裝置。在熟化裝置停留 40min，溫度保持在 60℃。
[0048] 然后，偏鋁酸鈉和中和物質(zhì)通過計(jì)量泵進(jìn)入混料裝置，與上述物料混合，流速為7.5mL/min。此后，物料進(jìn)入 pH 檢測體系，控制中和物質(zhì) ( 質(zhì)量百分比濃度為 20％的硫酸溶液 ) 的流速，使得包膜體系的 pH 值為 9.0。此后，物料進(jìn)入超聲裝置，經(jīng)超聲分散后進(jìn)入熟化裝置。在熟化裝置中停留 60min，溫度保持在 60℃。包膜結(jié)束，物料進(jìn)入包膜熟化儲(chǔ)罐，經(jīng)洗滌、干燥、氣流粉碎后得到鈦白產(chǎn)品。
[0049] 產(chǎn)品粒度分布圖見圖 5。由圖 5 可知，所得鈦白產(chǎn)品的平均粒徑為 288nm，半峰寬為 66.5nm，峰 1 峰值粒徑為 273nm，多分散指數(shù)為 0.217，這表明所得鈦白產(chǎn)品粒度分布均勻，產(chǎn)品分散性好。
[0050] 鈦白產(chǎn)品能譜掃描圖見圖 6。由圖 6 可知，能譜掃描各點(diǎn)均存在包膜物質(zhì)鋁，而包膜物質(zhì)鋯由于包膜量較小，能譜無法檢測，由包膜物質(zhì)鋁在各點(diǎn)的量均相近可以看出，產(chǎn)品包膜均勻，耐候性好。
[0051] 實(shí)施例 3
[0052] 將鈦白包膜漿料稀釋至 280g/L，通過加熱裝置將鈦白包膜漿料預(yù)熱至 60℃。將包膜漿料、硫酸鋯、NaOH 溶液通過計(jì)量泵加入至混料裝置中，包膜漿料流速為 100mL/min，包膜物質(zhì)硫酸鋯的流速為 0.8mL/min。
[0053] 此后，物料進(jìn)入 pH 檢測體系，控制中和物質(zhì)氫氧化鈉的流速，使得包膜體系的pH 值為 9.0。然后，物料進(jìn)入超聲裝置，經(jīng)超聲分散后進(jìn)入熟化裝置。在熟化裝置中停留60min，溫度保持在 60℃。
[0054] 然后，硫酸鋁和中和物質(zhì)通過計(jì)量泵進(jìn)入第二混料裝置，與上述物料混合，流速為8.5mL/min。此后，物料進(jìn)入 pH 檢測體系，控制中和物質(zhì) ( 質(zhì)量百分比的濃度為 10％的NaOH溶液 ) 的流速，使得包膜體系的 pH 值為 9.0。此
后，物料進(jìn)入超聲裝置，經(jīng)超聲分散后進(jìn)入熟化裝置。在熟化裝置中停留 90min，溫度保持在 60℃。包膜結(jié)束，物料進(jìn)入包膜熟化儲(chǔ)罐，經(jīng)洗滌、干燥、氣流粉碎后得到鈦白產(chǎn)品。
[0055] 產(chǎn)品粒度分布圖見圖 7。由圖 7 可知，所得鈦白產(chǎn)品的平均粒徑為 290nm，半峰寬為 59.7nm，峰 1 峰值粒徑為 256nm，多分散指數(shù)為 0.310，表明所得鈦白產(chǎn)品粒度分布均勻，產(chǎn)品分散性好。
[0056] 鈦白產(chǎn)品能譜掃描圖見圖 8。由圖 8 可知，能譜掃描各點(diǎn)均存在包膜物質(zhì)鋁，而包膜物質(zhì)鋯由于包膜量較小，能譜無法檢測，由包膜物質(zhì)鋁在各點(diǎn)的量均相近可以看出，產(chǎn)品包膜均勻，耐候性好。
[0057] 因此，在鈦白生產(chǎn)中采用連續(xù)無機(jī)包膜裝置，可以使包膜層均勻包覆在二氧化鈦表面，從而提高鈦白產(chǎn)品的應(yīng)用性能。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明的鈦白粉的連續(xù)無機(jī)包膜方法制備的鈦白粉包覆均勻、產(chǎn)品耐候性好、分散性好。具體地講，在本發(fā)明中，通過超聲分散來實(shí)現(xiàn)鈦白漿料的均勻分散，通過管道物料混合來實(shí)現(xiàn)鈦白包膜漿料與包膜物質(zhì)的均勻混合，通過控制包膜溫度、pH 值及停留時(shí)間來實(shí)現(xiàn)包膜的均勻性，最終包膜結(jié)束后進(jìn)入包膜熟化儲(chǔ)罐，經(jīng)后續(xù)過濾、干燥、氣流粉碎后得到鈦白成品。
產(chǎn)品中心
