[发明专利]生产耐久二氧化钛颜料的方法

说明书

本发明涉及一种制造具有覆盖层的二氧化钛颜料的方法。更具体地说，本发明涉及一种制造其上沉积有分立的二氧化硅和氧化铝层的耐久二氧化钛颜料的方法。

已知有许多种方法可将某种元素或金属，（如硅和铝）的水合氧化物涂敷于二氧化钛颜料上以生产具有各种不同水平的物理性质和光学性质的耐久颜料。总的说来，这些方法是由一些间歇法组成，为了生产高度耐久性的颜料，间歇法需要很长的处理时间。例如美国专利RE27，818号公开的一种制造二氧化钛颜料的间歇法，其中在颜料上先盖一稠密的无定形二氧化硅层，再盖一层氧化铝，据报导这种颜料显示了出的耐久性、高度不透明性和良好的分散性。为使颜料具有这些性质，在沉积二氧化硅时控制反应介质的温度、时间和pH值是很重要的。但是在这一参考资料中描述的方法很费时间，为了使反应介质的pH值缓慢下降而沉淀二氧化硅，一般加酸所需的时间很长（如对8%二氧化硅的覆盖层来说，所需时间超过4小时）。美国专利3，928，057;3，954，496和4，075，031号中提到的方法是间歇法的另一些实例。所有这些参考资料公开的方法中，都是用缓慢降低反应介质的pH值以沉淀二氧化硅，从而在二氧化钛的颜料上涂敷一层稠密的二氧化硅覆盖层。

除了上述的间歇法之外，还有许多以颜料表面沉积二氧化硅和氧化铝方式的连续法制造耐用二氧化钛颜料、这些方法声称能克服间歇法的缺点，即过分长的操作时间。美国专利4，125，412号中公开了一种这样的方法。在该专利中描述了一种方法，其中有制造二氧化钛的浆料和将其加热至80℃到100℃的温度。并往这种加热的浆料中快速加入硅酸钠溶液。这一加料过程完成后调节浆料的pH值为9到10.5，并保持这一数值15到60分钟，使二氧化硅覆盖层固化。然后把浆料的pH值调节到8左右，开始快速并同时加入铝酸钠和酸，使浆料的pH值足以保持在7到9。最后过滤浆料，洗涤回收颜料并加以干燥。

另一已知的方法是于1983年3月9日公开的欧洲专利申请82/106706.9号中叙述的方法。按这一公布的申请，pH值为9.8到10.1的二氧化钛颜料的浆料至少加热到85℃。将足以提供0.6%到10%二氧化硅（作为稠密二氧化硅覆盖层）的可溶性硅酸盐化合物加到该浆料中。然后加入足够量的酸使浆料分成三步或三阶段中和，所说的相继各步使其pH值分别达到9.6到9.8;9.2到9.4和3到4。当pH值处在5到6.5之间时，同时往浆料中加入铝酸盐化合物和酸，从而，1.5%和10%量的氧化铝沉积在颜料上。最后调节浆料的pH值到7.5左右，过滤浆料，洗涤回收颜料并加以干燥。该专利公开的方法的实质在于仔细控制（1）浆料的温度和pH值，以在引发二氧化硅沉淀之前保证颜料和可溶性硅酸盐之间的紧密接触和（2）二氧化硅覆盖层沉淀（通过逐步的中和过程）的速率。

尽管上述连续式方法声称克服了前面已知的间歇法的主要缺点，即过长的处理时间，但通常改用这种连续法需要在生产设备和控制方面增加投资，以使大多数常用的工业生产装置转变成连续运行。因此，在较短的加工时间中能生产二氧化钛颜料的、在其上沉积有分离的和分立的二氧化硅和氧化铝覆盖层的改进的间歇法，看来是一种先进的技术。

本发明是一种改进的生产耐久二氧化钛颜料的间歇法、在颜料的表面沉积稠密的无定形二氧化硅内覆盖层和氧化铝外覆盖层。

按本发明的方法，将pH值至少约9.8的碱性二氧化钛颜料的含水浆料加热到高的温度。快速往这加热的浆料中加入水溶性的硅酸盐化合物，并使加热的浆料保持在高温下，从而在加热浆料中的颜料上二氧化硅稠密无定形覆盖层开始沉积和固化。随着加入硅酸盐化合物，快速把加热浆料的pH值9.2调节到9.4，同时在高温下保持加热浆料以完成二氧化硅覆盖层的沉积和固化。

含有二氧化钛颜料的、并在颜料上沉积有稠密无定性二氧化硅覆盖层的热浆料被快速调节pH值2.8到3.2。加入某一量的水溶性含铝化合物，使热浆料的pH值足以升高到5.5至6.5。继续加入上述水溶性含铝化合物，直至其量足以在覆盖有二氧化硅的颜料上达到预定重量的氧化铝外覆盖层为止。连续加料时热浆料的pH值保持在5.5到6.5。

加入含铝化合物过程完成后，调节浆料的最终pH值为6.5到8.5，并从浆料中回收覆盖的颜料产品。

一般说来，本发明涉及一种制造具有良好耐久性、光学品质和容易加工为特征的二氧化钛颜料的改进方法。更具体地说，本发明涉及一种制造覆盖有分离和分立的二氧化硅和氧化铝层的二氧化钛颜料的改进间歇法，该方法具有快速、有效和经济的特色。