[发明专利]一种高耐光性金红石型钛白粉生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛白粉的生产技术领域，尤其是一种高耐光性金红石型钛白粉生产方法。

背景技术

二氧化钛颜料是最好的白色颜料，它具有白度高、不透明性高、物理化学性质稳定等优点，广泛应用于涂料、塑料、造纸等行业。但是由于二氧化钛颜料本身具有光化学活性，在阳光中的紫外线照射下容易变色，使制品颜色发灰，这是因为紫外线激发的电子使四价钛被还原为三价钛而呈现出的颜色。为了克服钛白粉的光化学活性，国外进行了许多研究工作，钛白粉的生产商采用了很多工艺技术，包括氯化法生产过程中，在氧化工序加入氯化铝；硫酸法生产过程中，在煅烧之前通过盐处理加入铝化合物、磷酸盐等，在后处理即包膜过程中引入二氧化钛、氧化铝、氧化硅、氧化铈等氧化物抑制二氧化钛的光化学活性，以提高含二氧化钛制品的耐光性。

作为二氧化钛颜料的三大应用领域之一，装饰纸即层压纸生产领域对钛白粉的耐光性有着特别高的要求。层压是一种生产技术术语，用于描述一种用木材、纸张和树脂一起压制的材料生产工艺。钛白粉与纤维一起抄造成纸，经热固性树脂如三聚氰胺甲醛树脂浸渍后，再与纤维板、防潮纸、耐磨表层纸等一起热压成型，由于采用了特殊的热固性树脂和高强度的热压工艺，使层压材料对刮擦、撞击、化学制品和热都具有非常高的稳定性。但正是由于这种致密的结构导致层压制品内部的钛白粉与外界空气隔绝，当受到紫外线照射时，激发出的电子将钛白粉表面的四价钛还原成三价钛，而使制品呈现出灰白色，严重时甚至灰黑色，而抵抗这种变色的能力就称为钛白粉的耐光性。钛白粉的制造商一直在寻求提高耐光性的方法，这些方法包括美国专利US5976237、US5785748、US2004025749、US4461810等。

美国专利US5976237公开了一种制造塑料用耐久性颜料的工艺过程，首先用氧化铝和氧化硅处理，再用一种含P₂O₅的原料处理，可以提高钛白粉的耐光性。

美国专利US5785748公开了另一种制备高耐光性钛白粉的方法，在加热条件下用铝化合物与磷酸配制一种混合物，这种混合物必须是澄清透明的溶液，经稀释后溶液加入到钛白粉浆料中，然后将pH值调至3～3.5使处理剂沉淀于颜料表面，为了进一步改进耐光性，还要加入一种氧化剂如碘酸钾、硫酸钾或硝酸钾到该方法处理的颜料中。这种方法能够有效提高钛白粉的耐光性，但是由于铝化合物与磷酸配制的混合物中磷酸必须大大过量，才能保证溶液的澄清透明，大量游离的磷酸只能用碱中和，在包膜结束后随洗水排放到废水中，造成资源的浪费，极大增加了钛白粉的制造成本，不具有商业应用价值。

美国专利US2004025749描述了一种用于纸张和层压纸的改进颜料的生产方法和原料。磷酸盐、钛和铝的化合物被连续地加入到TiO₂颜料的浆料中。处理后的颜料表现出相对原工艺提高了的抗灰变性和遮盖力，在纸张和层压纸的测试中显示出了改进效果。

美国专利US4461810公开了一种提高钛白粉耐光性的方法，在钛白粉的后处理过程中加入一种铈盐，利用Ce⁴⁺/Ce³⁺的氧化还原电动势高于Ti⁴⁺/Ti³⁺的氧化还原电动势，在有Ce⁴⁺存在时Ti⁴⁺就不会被还原这一原理确保钛白粉的耐光性，但是加入的铈盐有可能会使钛白粉的色相偏黄，而且产品成本也会较大幅度增加。

中国专利申请号200710191023.5中提到了一种采用锆、铝、磷包膜方法提高钛白粉耐光性的方法，但该方法中生成的锆化合物为水合氧化锆，对于层压纸等对耐光性要求特别高的领域贡献不大。

发明人在长期的试验研究及生产实践中发现，在硫酸法钛白粉的包膜过程中引入磷酸盐、锆盐和铝盐确实可提高钛白粉在高耐光性领域的应用能力。但是，单独使用锆盐或单独使用铝盐或单独使用磷酸盐并不能使钛白粉在特定领域的耐光性得到极大的提高；并且，如果只是简单地把这些原料盐份添加到钛白粉浆料中，生成的包膜层对提高钛白粉的耐光性贡献不大；各原料盐份的加入顺序及加入量等，都显著的影响到产品钛白粉的耐光性；不适当的加入顺序及加入量，则达不到提高耐光性的理想效果。

发明内容

本发明的主要目的是针对上述现有技术的不足，提供一种新的高耐光性金红石型钛白粉生产方法；通过合理地添加多种盐份和严格的控制操作顺序，达到有效提高钛白粉耐光性的效果。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：