[发明专利]一种硅铝钛基复合材料及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种硅铝钛基复合材料及其制备方法、应用，本发明所解决的技术问题是提供了一种成本低、性能较好，能够满足高档造纸等用户需求的复合硅铝钛基材料，还提供了该复合硅铝钛基材料的制备方法、应用；本发明所述复合硅铝钛基材料是以硅铝酸钠作为主体，以偏钛酸浆料作为包膜剂，采用强力机械研磨法，在硅铝酸钠基体表面镶嵌TiO₂颗粒和SO₃得到。本发明所述硅铝钛基复合材料，其白度值高，遮盖力强，耐候性好，成本低廉，相当于普通钛白粉成本的1/4‑1/3，产业化非常容易，可广泛用于碱法造纸生产等领域，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及一种硅铝钛基复合材料及其制备方法、应用。

背景技术

造纸工艺中需要加入一定量的填料（或颜料）。造纸填料是指加入纸浆内的一些基本不溶于水的固体微粒。加入的目的是为了改善纸张的不透明度、亮度、平滑度、印刷适应性（如提高吸收性、吸墨性）、柔软性、均匀性和尺寸稳定性。还可以使纸张的手感好，降低其吸湿性，减少纤维用量。加入填料的纸浆容易脱水、易干燥、可减少能源消耗，降低造纸成本。缺点是纸张的施胶度、挺度和强度都会下降，特别是通过超压的纸，下降幅度更大，此外加填料纸张容易掉粉、掉毛。这些缺点可通过加强剂和表面施胶得到弥补。

在造纸工业的原料组成中，除了纸浆纤维原料外，填料所占的比例是最大的，约为10％一30％(质量分数，对绝干纤维)左右。造纸填料可部分代替纸浆纤维用于纸张的抄造，一方面可降低生产成本，另一方面可改善纸张的一些性质，如提高纸页的白度、不透明度、匀度等，是造纸工业中不可或缺的主要原料。

通常要求造纸填料（或颜料）应具有以下性能：（1）纯度高、颗粒径细小均匀，能通过180~200目筛孔，这样可以增加填料的覆盖能力和留着率；（2）较高的白度、有光泽和较大的相对密度，不溶解或不易溶解于水；（3）化学性质稳定，不易与酸碱作用，不会发生氧化或还原作用；（4）有较大的遮盖率、折射率高和散射系数大，以提高纸张不透明度；（5）资源丰富，价格低廉，加工、运输方便等特点。

目前，造纸工业常用的填料主要有碳酸钙、滑石粉、二氧化钛及高岭土等，其中价格较低的碳酸钙是当前造纸工业最常用的填料，被广泛应用于中性造纸工艺抄造高级文化用纸及其他工业用纸；钛白粉是一种优质的白色无机颜料，除具有良好的不透明性、白度，着色力外，是遮盖力最好的造纸填料，但是由于其价格高，因此多用于高级纸张或者特种纸，如装饰纸和字典纸等。例如制造色白的高档装饰纸、铜版纸、字典纸、彩色新闻纸等必须使用一定数量的白色颜料或填料，最理想的原料是钛白粉，而钛白粉价格高昂，达2.5万元/吨以上。

如何降低高档纸张成本，而又不降低纸张质量，如何找到一种价格便利的材料，部分代替价格昂贵的钛白粉，使生产的纸张性能不减甚至改善纸张性能，成了造纸业界亟待解决的难题。

综上，从造纸工业高级纸张生产需求来看，开发具有高遮盖力、较低成本、可替代钛白粉的新型复合填料，具有很好的应用前景和现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅铝钛基复合材料及其制备方法，该硅铝钛基复合材料的性能与钛白粉相当，价格为钛白粉的1/4-1/3，具有成本低、性能好的优点，可以在造纸行业替代钛白粉使用，实现产业化。

此外，本发明还提供上述硅铝钛基复合材料的应用。

本发明通过下述技术方案实现：

一种硅铝钛基复合材料，所述硅铝钛基复合材料为以硅铝酸钠为主体，偏钛酸浆料为包膜剂，采用强力机械研磨法在硅铝酸钠基体表面镶嵌TiO₂颗粒和SO₃制成。