[发明专利]超细级金红石型色母专用二氧化钛颜料及其制备方法

说明书

所属技术领域

本发明属于化工领域的钛白生产行业，涉及到一种高填充、高分散、高遮 盖而粒度分布集中的超细级金红石型二氧化钛TiO₂颜料及其制备方法。

背景技术

二氧化钛颜料，因其具有良好的白度、不透明性而广泛应用于涂料、塑料 及橡胶工业等许多领域。具有商业价值的二氧化钛颜料有两种晶体结构，即锐 钛型和金红石型。在这两种结构中，由于金红石型二氧化钛具有较高的折射率 和吸收紫外线的能力，能够使制品具有良好的白度和不透明性，并且保护制品 免受紫外光的损害，因而金红石型二氧化钛作为颜料得到更广泛的应用。而且 由于二氧化钛具有高的介电常数和在强酸或强碱条件下仍然具有化学稳定性， 已被人们广泛用于塑料制品的着色。

目前，国内外钛白粉生产方法主要有硫酸法和氯化法两种，氯化法技术以 气相法为特征，对设备及控制条件要求苛刻，主要为杜邦、科美基等国外公司 所使用和垄断，国内仅锦州一家，规模不大。国内生产沿用1916年挪威Titan 公司开发的硫酸法钛白粉生产技术，已经形成生产二氧化钛粉末颜料的基础， 并且在目前乃至将来相当长的一段时期内，硫酸法钛白粉生产方法在我国钛白 粉行业仍将占据主导地位。这不仅因为硫酸法原料充分和成本低，而且硫酸法 的一个重要优点是既能生产金红石型颜料，又能生产锐钛型颜料，而且经过特 殊技术的后处理，还能生产超细级颜料以及其它钛系化工产品。但是，采用硫 酸法制作金红石型二氧化钛粉末颜料，控制在运用领域中的遮盖力方面的影响 因素具有不同于氯化法技术的特点和难点。

二氧化钛颜料的有效性取决于它在制品中的分散程度，润湿分散性通常取 决于无机金属氧化物的表面处理，通过有机处理也可改善其在应用体系中的分 散性。在挤塑行业中，塑料薄膜的厚度一般为20～25μm，二氧化钛含量通常 在10～15%范围内。在挤塑类无机颜料要求中，塑料熔融温度在280～320℃左右， 无机包膜层的化学结合水容易逸出,在薄膜加工中极易造成“花边”现象,而颜 料不能均匀分散,将导致塑料薄膜产生斑点或颜色的不均匀性。因此，国内的 钛白粉生产行业在人们大量需求的超细级金红石型颜料、特别是高填充、高分 散、高遮盖而粒度分布集中的金红石型二氧化钛颜料及其制备领域尚处于技术 空白状态，下游高端应用领域一般使用进口产品，仅低端应用时采用国产的通 用产品。

美国专利US4375989描述了一种易分散二氧化钛的制法，其表面无机处理 的量在0.3～0.5%范围内，并进行适当的有机处理。此方法简明，但采用无机处 理的量没有达到人们希望的二氧化钛基料所需要的处理量，而且无法确定其金 红石型晶体结构及相应耐候性要求等的影响。

中国专利申请CN1896148A中公开了一种包含二氧化钛颗粒的组合物和生 产方法，该方法源自于美国专利出版物2003/0051635。该组合物具有和本发明 的产品相当的应用性能，该方法的最大特点是其原料来自氯化法生产中间产 物，采用的表面处理方式上是在四氯化钛氧化过程中加入四氯化硅，经氧化反 应在钛白粉的表面包覆了一层氧化硅膜，这种方法业界一般称之为气相包膜， 这种10秒以内的瞬间包覆方式只可能在氯化法工艺中实现，不适合国内普遍 采用的硫酸法生产原料及特有表面处理方式。

英国专利GB990419提供了一种采用硫酸法生产技术制备的中间产物，采 用铝盐来改善晶体结构。在制造高温薄膜时，其典型的缺陷是变黄或裂孔。另 一个问题是由它们生产的产品不能同时满足塑料行业对挥发分、分散性、加工 性、高温耐黄变性等的特殊要求。

为此，采用硫酸法制作金红石型二氧化钛粉末颜料，基于英国专利 GB990419采用铝盐来改善晶体结构所制备的中间产物，以此为原料， 研究一种经过精湛的表面后处理消除了上述相应的各种不利因素的制备方法、 并且制备出适合于聚烯烃类，软质PVC类，PS及PET类等各种塑料使用的高 填充、高分散、高遮盖的二氧化钛颜料产品以便为涂料配方人员设计配方时提 供更多的机会，就变得极为重要和迫切。

发明内容

本发明的目的是提供一种高填充、高分散、高遮盖而粒度分布集中的超细 金红石型二氧化钛颜料，并且提供其制备方法，同时满足了塑料行业对金红石 型二氧化钛颜料的挥发分、分散性、加工性、高温耐黄变性等多种特殊要求， 填补了国内优质颜料的空白。