[00214001]一种复合钛白粉及其制备方法

　　本发明涉及一种复合钛白粉及其制备方法，属于化工领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种成本低、性能较好，能够满足普通涂料、颜料、造纸等用户需求的复合钛白粉，还提供了该复合钛白粉的制备方法。本发明复合钛白粉，它是以硅酸钠作为粘结剂和包膜剂，在轻质碳酸钙基体表面镶嵌TiO2颗粒得到。本发明复合钛白粉，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1/3左右)，产业化非常容易，可广泛用于涂料、颜料、造纸等领域，具有广阔的应用前景。

　　复合钛白性能与成本分析

　　一、钛白性能

　　1.1不同工艺技术路线试验条件下的颜料性能指标

　　表1不同样品的颜料性能测定结果 样品编号 白度w 蓝相光谱特征值Scx 色调Ton 亮度Jasn 遮盖力(g/m2) 吸油量（g/100g） 1a-2 97.2 3.89 -5.68 94.63 38 33 1-1 97.6 4.32 -5.93 94.82 34 35 1-2 97.7 4.51 -6.38 94.92 32 33 2a-2 97.3 4.13 -5.77 94.71 37 32 1c-1 97.3 4.52 -5.38 94.52 31 27 3a-2 93.2 3.78 -5.82 92.57 508 71 注：以日本R930为标样。 从表1可以看出，TiO2复合颜料（1－1、1－2）的白度较好，略高于普通锐钛型钛白（1c－1），总的说来，不同技术路线制得的TiO2复合颜料的白度值差别不大，均较好（w>97），说明采用碳化法制备TiO2复合颜料时，白度指标是完全符合要求的。 还可看出，TiO2复合颜料（1－1、1－2）的遮盖力也比较强，基本与普通锐钛型钛白（1c－1）相当，说明当TiO2添加量为35%时，TiO2复合颜料的遮盖力接近于普通锐钛型钛白；同时，加入硅酸钠的TiO2复合颜料的遮盖力明显高于未加硅酸钠时的复合TiO2颜料（1a－2、2a－2），说明硅酸钠在两种颗粒的粘结方面起到了作用。硅酸钠溶液的加入可以使CaCO3和TiO2颗粒结合更牢固，同时硅酸钠还作为包膜剂，改善颗粒耐候性等表面性质。

　　还可看出，所有TiO2复合颜料的吸油量均高于普通锐钛型钛白，有一定差距，但差别不是太大；同时，是否加入硅酸钠，对吸油量没有明显影响。 还可看出，TiO2复合颜料的其它颜料性能指标也与普通锐钛型钛白（1c－1）相当；同时，不同工艺路线时的指标差别不大。

　　还可以看出，与TiO2复合颜料相比，碳酸钙（3a－2）的白度值和亮度值均较低，而遮盖力和吸油量则相差太远。

　　从1－1与1－2的数据，还可以看出，不进行汽流粉碎，复合钛白的颜料性能将明显降低。

　　因此，在普通涂料、颜料、造纸等应用领域，本TiO2复合颜料可以部分替代锐钛型钛白。 1.2TiO2复合颜料优化试验条件下的颜料性能指标

　　表2不同TiO2加量时的颜料性能测定结果 样品编号 白度w 蓝相光谱特征值Scx 色调Ton 亮度Jasn 遮盖力(g/m2) 吸油量（g/100g） 6-2 97.9 4.86 -6.29 95.12 30 29 1-1 97.6 4.32 -5.93 94.82 34 35 1-2 97.7 4.51 -6.38 94.92 32 33 7-2 97.4 4.43 -5.34 94.78 35 35 8-2 97.5 4.37 -5.76 94.36 37 35 9-2 97.1 4.39 -5.47 94.53 38 37 10-2 96.3 4.15 -5.21 94.17 40 41 11-2 95.1 3.82 -5.73 93.82 43 45 注：以日本R930为标样。

　　图1白度w与TiO2加量的关系 根据表2和图1可以看出，在TiO2复合颜料制备过程中，随着TiO2加量的增加，复合颜料的白度值随之增大，但白度相对值变化不大，在考虑颜料性能和经济指标的关系时，可以忽略。

　　图2遮盖力与TiO2加量的关系 根据表2和图2可以看出，在TiO2复合颜料制备过程中，随着TiO2加量的增加，复合颜料的遮盖力随之降低，且相对变化量较大，说明在确定颜料性能和经济指标之间的平衡点时，应重点考虑。

　　图3吸油量与TiO2加量的关系 根据表2和图3可以看出，在TiO2复合颜料制备过程中，随着TiO2加量的增加，复合颜料的吸油量随之降低，且相对变化量较大，说明在确定颜料性能和经济指标之间的平衡点时，应予以考虑。

　　根据表2还可以看出，在TiO2复合颜料制备过程中，随着TiO2加量的增加，其它颜料指标蓝相光谱特征值Scx、色调Ton、亮度Jasn基本变化不大，在考虑颜料性能和经济指标的关系时，可以忽略。

　　1.3TiO2复合颜料稳定性试验的颜料性能指标

　　从技术指标与经济性的平衡关系考虑，选取25%的TiO2加量参数，按照实验的操作步骤进行稳定性试验。 表325%TiO2加量时稳定性试验的颜料性能测定结果 样品编号 白度w 遮盖力(g/m2) 吸油量（g/100g） 12-1 97.55 36 35 12-2 97.69 37 35 12-3 97.62 37 36 注：以日本R930为标样。

　　从表3的稳定性试验结果可以看出，TiO2复合颜料的三个主要性能指标比较稳定。

　　1.4TiO2复合颜料应用性能综合分析

　　由表1的1-2、1c-1样品指标对比分析可以看出，当TiO2加量为35%时，TiO2复合颜料的关键应用性能指标（白度、遮盖力、吸油量）基本接近普通锐钛型钛白。从经济性考虑，当TiO2加量降为25%时，对比分析表3的8-2样品和表2的1c-1样品指标，可以看出，TiO2复合颜料的应用性能指标略有降低（白度除外），但从在涂料、塑料等领域的应用情况看，完全可以满足中低档用户的需求，作为一种新材料，可以认为本项目制备出了符合复合TiO2颜料使用性能的产品，在普通涂料、塑料、造纸等应用领域，本TiO2复合颜料新产品可以部分替代锐钛型钛白。

　　表4是钛白国家新标准，其吸油量、颜色等指标未作要求，均采用“商定”方式，遮盖力等未列入考核范畴，但作为一种目标是部分替代中低端钛白市场的新材料---TiO2复合颜料，其主要应用性能指标（白度、遮盖力、吸油量）是给予了充分考虑的，最终结果也是满足需求的。 表4TiO2颜料国家标准GB/T1706-2006产品分类和规格 a-------基本要求 特性 要求 A型 R型 A1 A2 R1 R2 R3 TiO2含量,%（m/m），≥ 98 92 97 90 80 105℃挥发物,%（m/m），≤ 0.5 0.8 0.5 商定 水溶物,%（m/m），≤ 0.6 0.5 0.6 0.5 0.7 筛余物（45μm）,%(m/m)，≤ 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 b------条件要求 特性 要求 A型 R型 A1 A2 R1 R2 R3 颜色a 与商定的参比样相近(见基本要求) 散射力a 商定 经23℃±2℃及相对湿度（50±5）%预处理24h后，105℃挥发物%(m/m)b，≤ 0.5 0.8 0.5 1.5 2.5 水悬浮液pH值 商定 吸油量 商定 水萃取液电阻率 商定 商定 测定时所用的参比样为有关双方商定的样品(见基本要求) 碳化法在国外刚处于起步阶段，在国内颜料研究领域还处于空白。本项目采用以硅酸钠为粘结剂和包膜剂的碳化法工艺技术路线填补了国内研究领域空白，处于国内领先水平。

　　二、成本分析

　　轻质碳酸钙市场价格以650元/吨计，则可假设其成本为500元/吨；锐钛型钛白市场价格以13000元/吨计，假定其生产成本为11000元/吨，由于钛白是作为生产原料购入的，因此，钛白成本以13000元/吨计。

　　工业化生产时，只需在现有轻质碳酸钙生产线上增加钛白砂磨系统，然后通过一套加料系统将砂磨后的钛白浆料打入已有的碳化塔中即可，以后的洗涤、干燥、粉碎等系统仍保持原有不变。因此，该部分电力、折旧、人工等成本增加值可假设为100元/吨。

　　其它硫酸、硅酸钠、六偏磷酸钠等辅料，用量很少，可假设成本为50元/吨。 假定钛白加量为25%，则生产1吨TiO2复合颜料的成本为： （50010050）元/吨×75%13000元/吨×25%=3737.5元/吨 。因此，新产品TiO2复合颜料的成本相当于锐钛型钛白成本的3737.5/11000=34%。 假定钛白加量为40%，则生产1吨TiO2复合颜料的成本为： （50010050）元/吨×60%13000元/吨×40%=5590元/吨 因此，新产品TiO2复合颜料的成本相当于锐钛型钛白成本的5590/11000=50.8%。 从经济性和颜料性能满足需求的程度分析，选择25%的钛白加量即可。因此，新产品TiO2复合颜料的成本约相当于市场上锐钛型钛白成本的1/3，具有较强的市场竞争力。