[发明专利]在制备含微量色素的二氧化钛时添加胶体二氧化锡

说明书

本发明涉及细粒二氧化钛的生产工艺及其产品，这种细粒二氧化钛基本上是可以透过可见光和能吸收紫外辐射的。

众所周知，颜料，例如白色颜料在可见光范围内的散射率取决于其颗粒的大小。对二氧化钛颜料而言，相对于散射率的最佳粒径，它取决于周围介质，其值约为光波波长的一半。在小于该最佳粒径的情况下，其散射率将随粒径的减小而降低。作为对可见光散射率降低的一种结果，当将粒径大大小于半个光波长的细粒二氧化钛掺入介质中时，本来可透过光的介质仍能在一个很大程度上保持其透明度。换句话说，这种二氧化钛基本上是可以透过可见光的。对紫外辐射的吸收实际上并不因结晶二氧化钛粒径的减小而受影响。

在下面的描述中，基本上可透过可见光和和基本上能吸收紫外辐射的细粒二氧化钛也称作“含微量色素的二氧化钛”。

含微量色素的二氧化钛具有多种用途。当其用于塑料箔或塑料容器时，可以通过壁面而看到其内部。而且所盛物品由于壁面中所含的微量色素的二氧化钛吸收了阳光中具有破坏作用的紫外部分而得到保护。含微量色素的二氧化钛在涂料，例如木料用防护釉中可用作紫外辐射吸收材料。其它用途包括汽车涂料和化妆品，例如抗晒化妆品或其它皮肤保护剂，将含微量色素的二氧化钛添加其中以吸收有害的紫外辐射。另一个特殊应用就是在涂料中产生特殊的光学效应，例如在欧洲专利EP-Al-0270472以及相应的美国专利4，753，829中所述的所谓“downflop”。

生产含微量色素的二氧化钛有各种方法。例如在德国专利DE-A1-3817909中就描述了生产针状产品的合适方法。如通过四氯化钛或有机钛酸盐或无机钛酸盐这类合适的钛化合物的水解作用或者通过如气态中可氧化的钛化合物的氧化作用，都可用于此目的。也叙述了针状含微量色素的二氧化钛的专门生产工艺，其中，以通常方法通过硫酸氧钛溶液的水解作用所获得的二氧化钛水合物，重新加水制成浆，加热，然后将其加到热的氢氧化钠溶液中。将所产生的混合物在沸点温度下保持一段时间。此时，含有钛酸钠的悬浮液经冷却、过滤并洗涤滤饼。此后，经添加盐酸后，将含有混合物的钛酸钠的pH值减小到2.8至3.1之间，随后进一步添加盐酸使混合物胶溶。这种处理可使钛酸钠进行水解。于是，混合物所含的二氧化钛呈现极细小的针状粒子，其细小的微晶具有金红石结构。混合物中的固体因中和而絮凝，然后经过滤和洗涤将其从液体中分离出来。从CA-A962142专利中得知，可将K₂O和P₂O₅添加到这类含微量色素的二氧化钛中，并将其在500-800℃之间焙烧。

然而，采用这种已知方法难以改变含微量色素的二氧化钛的粒径和粒子形状以使其适合不同应用领域的要求。关于这方面，上述引用的美国专利4，753829披露了一种乳白色的涂料组合物，是专门设计为用于金属基材的汽车用面漆。涂料组合物包括热塑性或热固性树脂、粒径最好为20nm至30nm的透明金属氧化物颜料以及金属或金属类的颜料。由于这种组合物（已经知道其高色度和优异的downflop特性是最重量的）的特殊应用，其中所使用不同种类的金属氧化物构成本申请的主题，前者主要用于汽车用金属光漆，而后者还可用作塑料箔和塑料容器，各类漆木材用防护釉、化妆品、皮肤保护剂诸如此类等等。

用进一步的结构性术语来表示，就是说，上述美国专利4，753829中的涂料组合物只限于粒径约为10-45nm，较佳的甚至约为20-30nm更狭窄范围内的金属氧化物颜料。尽管已经了解到在透光度和紫外吸收率参数均可接受的已知金属氧化物颜料中，含色素的二氧化钛是最佳的颜料，但其最佳性能主要还在于它的乳白色、色度及其downflop特性。已发表的颜料制备方法不能同时控制二氧化钛颜料的粒径和形状。而且，尽管有如采用月桂酸铝或硬脂酸铝来改善颜料的可能性，特有的含色素的二氧化钛却不含有且不打算含有其它金属氧化物。相比之下，本发明的组合物是一种含微量色素的透明的二氧化钛，其粒径为10至100nm范围，并含有细粒二氧化锡，而且，这种产品的制备方法是既控制二氧化钛的粒径也控制其形状，以确保其能透过可见光，同时在广泛的应用中又能使紫外辐射根本上得到吸收。

本发明揭示了用于细粒二氧化钛生产的一种新工艺，它不存在现有生产方法的缺陷，所生产的细粒二氧化钛可透过大部分可见光，而且又能吸收大部分紫外辐射。这种新工艺的特点是在生产细粒二氧化钛时，加入数量为相对于所生产的二氧化钛量0.5-10重量百分的二氧化锡，二氧化锡的粒径为1-10nm，较佳的为1-4nm。