[发明专利]制备二氧化钛颜料的方法和改进二氧化钛颜料颗粒的可加工性的方法

说明书

背景技术

二氧化钛(TiO₂)在全世界生产以用于各种应用。例如，二氧化钛常被用作聚合物组合物、油漆配制物、纸张产品和其他产品中的颜料。

通常将二氧化钛颜料制备成粉末形式，其具有特定的性质和性能特征(例如，特定粒径、形状和晶格结构、以及当分散在聚合物组合物中时的流变性质)。颜料颗粒常规地涂覆有一种或多种材料以改性或增强颜料的性质和特性以用于特定应用。例如，颜料颗粒经常被涂覆有起着改进颜料的不透明性、光亮性、耐久性和流变性质作用的化合物。

二氧化钛颜料可通过硫酸盐工艺或氯化物工艺制造。在一些情况中，使用的特定制造方法可能影响颜料的性质和特性、以及与其相关的最终应用。

在用于制造二氧化钛的硫酸盐工艺中，将钛渣矿(通常是钛铁矿)溶于硫酸中以形成硫酸盐混合物，其包括硫酸钛。从溶液中去除铁。然后将硫酸钛在溶液中水解而得到不溶性的水化二氧化钛。在煅烧器中加热水化二氧化钛以蒸发水，并使硫酸分解成固体。然后将该固体转化为二氧化钛籽晶，可将其研磨成理想的大小。

在用于制造二氧化钛的氯化物工艺中，将干燥的二氧化钛矿石与焦炭和氯一起供入氯化器中以制得卤化钛(例如四氯化钛)。将气态的卤化钛(例如四氯化钛)和氧气的气流加热，并在高流速下引入长型的气相氧化反应器导管中。在反应器导管中进行高温(约2000°F-2800°F)氧化反应，由此制备颗粒状的固体二氧化钛和气态反应产物。然后将二氧化钛和气态反应产物冷却，并回收二氧化钛颗粒。

在典型的二氧化钛制备工艺中，将二氧化钛制备成细粉末形式，其往往非常蓬松。当输送、打包和从包袋卸载该颜料时，所制备的二氧化钛粉末的细粒径和蓬松性可造成有问题的粉尘形成。此外，二氧化钛产品的细粒径可造成颜料颗粒的显著桥接，其可使得难以输送该产品，并使该产品不易于流动通过料斗和其他输送设备，所述其他输送设备随后用于将二氧化钛加入其他产品中。

为了减少有问题的粉尘，并改进颜料的流动性，可将二氧化钛粉末制成团聚体。但不幸地是，粉末的团聚可能降低颜料在其最终应用中的重要性能。例如，二氧化钛的细粒径对于二氧化钛的性能，例如二氧化钛分散在聚合物组合物中的能力和在该组合物中颜料的流变特性是非常有益的。由此，尝试减少含尘量(dustiness)，并改进二氧化钛的颜料流动特性往往牺牲二氧化钛的重要性能。

发明内容

在第一方面，本发明提供制备二氧化钛的方法，本发明的该方面包括以下步骤：

(1)制备二氧化钛颗粒；和

(2)通过包括以下步骤的方法使二氧化钛颗粒形成二氧化钛团聚体：

(a)将二氧化钛颗粒供入团聚器中；

(b)通过在团聚器中将疏水性的有机处理剂喷涂在二氧化钛颗粒上而将所述处理剂与二氧化钛颗粒混合；和

(c)运行团聚器以使所述二氧化钛颗粒形成二氧化钛团聚体。

在第二方面，本发明提供改进二氧化钛颜料颗粒的可加工性，而不会不利地影响二氧化钛颜料的流变性的方法。本发明的该方面的本发明方法包括以下步骤：

(a)将二氧化钛颗粒供入团聚器中；

(b)通过在团聚器中将疏水性的有机处理剂喷涂在二氧化钛颗粒上而将所述处理剂与二氧化钛颗粒混合；

(c)运行团聚器以使所述二氧化钛颗粒形成二氧化钛团聚体；和

(d)将二氧化钛团聚体送出团聚器。

根据本发明方法制备的二氧化钛颜料团聚体适用于各种应用。该二氧化钛团聚体相对流动自由且具有低起尘性，而且还具有良好的流变性和其他性能。实际上，颜料颗粒的流变性可通过本发明方法增强。所述二氧化钛颜料团聚体特别适用于聚合物组合物中，所述聚合物组合物包括但不限于聚烯烃、聚氯乙烯(PVC)和聚碳酸酯(工程塑料)组合物。

附图说明

图1的流程图示出本发明第一方面，即制备二氧化钛颜料的本发明方法。

图2的流程图示出本发明第二方面，即改进二氧化钛颜料颗粒的可加工性，而不会不利影响二氧化钛颜料的流变性的本发明方法。

图3的示意流程图示出本发明第一方面和其中使用的设备的实例。

图4的示意流程图示出本发明第二方面和其中使用的设备的实例。

图5示出本发明方法，其包括团聚器和将疏水性的有机处理剂与二氧化钛颗粒混合，并运行团聚器以使所述二氧化钛颗粒形成二氧化钛团聚体的步骤。

图6示出用于在团聚器中将处理剂喷涂在二氧化钛颗粒上的喷嘴的可选构造和可选位置。

具体实施方式