[发明专利]一种耐高温钛白粉及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，涉及一种耐高温钛白粉及其制备方法和用途，该钛白粉特别适用于塑料色母粒体系。

背景技术

塑料是以合成树脂或天然树脂为基础原料，加入(或不加)各种塑料助剂、增强材料和填料，在一定温度、压力下，加工塑制成型或交联固化成型，得的固体材料或制品。钛白粉作为最佳的白色无机颜料，其应用在塑料中，不仅能为塑料提供白度、光泽度和遮盖力，还可以提高塑料制品的耐光、耐热、耐候性，改善塑料制品的物理化学性质，延长塑料制品的使用寿命。随着塑料行业技术的发展，塑料制品的加工温度越来越高，聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚苯醚PPO/PPE、聚酰胺PA、聚苯硫醚PPS、苯乙烯-丙烯腈SAN、液晶高分子LCP等的加工温度达到300℃左右，聚醚砜PES、聚砜PSF、聚四氯乙烯PTFE/FEP、聚醚酰亚胺PEI、聚醚醚酮PEEK等的加工温度达到400℃左右，这就要求塑料用钛白粉耐高温，具有高的热稳定性。

钛白粉学名二氧化钛，在自然界中有3种结晶形态：板钛型、锐钛型和金红石型。金红石型二氧化钛的熔点为1850℃，沸点为(3200±300)℃，因此，纯的二氧化钛本身不存在耐温性问题。但是，由于二氧化钛的Ti-O键距离小且不等长，这种不平衡使得二氧化钛分子极性很强，表面易吸附水分子，使水分子极化形成表面羟基，易团聚，纯二氧化钛这种亲水疏油的特性使其难以在塑料色母体系中均匀分散，应用性能差。为了提高其应用性能，钛白粉生产厂家一般会对其进行有机表面处理，即有机包膜。此外，由于二氧化钛本身存在一些晶格缺陷，其表面上存在许多光活化点，对可见光紫外光谱段有轻微的吸收，在紫外光照射下，如果有水等催化剂的作用，钛白粉可发生连续的氧化还原反应，生成羟基和过氧羟基自由基，它们具有高度的活性，能使包覆在其表面的有机物氧化，发生高分子链断链和降解，破坏膜层的连续性，因此，在进行有机包膜前要先进行无机包膜，即在纯的二氧化钛表面包一层或多层“膜”，阻止紫外光对二氧化钛的直接照射，也可避免二氧化钛与有机膜层的直接接触，降低其光化学作用的破坏力，提高塑料制品的抗老化能力。对纯的二氧化钛进行无机和有机包膜虽然提高了其应用性能，但如果膜层包覆不好或包覆剂本身高温挥发等都会影响钛白粉的耐温性。

目前，国内还没有钛白粉厂生产出耐高温塑料色母体系专用钛白粉，我国耐高温塑料色母体系专用钛白粉完全依靠进口，且塑料行业是钛白粉的第二大用户，对钛白粉的需求量大。本发明的发明人提供一种先无机包膜再有机包膜的处理方式得到一种全新的高耐温钛白粉。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中用于塑料色母体系的钛白粉耐温性的不足，提供一种耐高温钛白粉及其制备方法和用途。

本发明提供的耐高温钛白粉以金红石型二氧化钛颗粒为原料，在金红石型二氧化钛颗粒表面由内及外依次进行了无机包膜和有机包膜所得；其中，无机包膜包覆物质为氧化铝或磷酸铝和氧化铝，其含量为钛白粉颗粒的0.5～3.0％；有机包膜包覆物质为有机硅烷偶联剂或有机硅，其含量为钛白粉颗粒的0.1～3.0％；所得成品粒径99％≤0.35um(D₉₉≤0.35um)，二氧化钛含量≥97.0％。

其中，无机包膜包覆物质为氧化铝时，无机包膜为氧化铝。无机包膜包覆物质为磷酸铝和氧化铝时，无机包膜由内及外依次为磷酸铝膜、氧化铝膜。

本发明提供的上述耐高温钛白粉制备方法包括以下步骤：

(1)去离子水或蒸馏水中加入金红石型二氧化钛颗粒，进行打浆和分散处理，得到二氧化钛浆料，浆料浓度为400～800g/L；

(2)步骤(1)所得二氧化钛浆料进行砂磨，砂磨后经200～425目筛网过滤，得过滤后的浆料；

(3)将步骤(2)所得过滤后的浆料加入包膜设备中，浆料用去离子水或蒸馏水稀释到250～350g/L，加热并维持体系温度在50～80℃；

(4)无机包膜：包覆氧化铝膜，即往浆料中加入含铝化合物，控制浆料pH值在2.5～7.5，反应0.5～6小时，在二氧化钛颗粒表面包覆一层致密的氧化铝膜；

(5)调节浆料pH值至6.5～7.5，熟化；

(6)将熟化后的浆料经425～625目筛网过滤，然后用去离子水或蒸馏水洗涤；

(7)洗涤合格后的浆料加入有机硅烷偶联剂或有机硅，搅拌均匀后干燥处理得干燥物料；

(8)将步骤(7)得到的干燥物料进行粉碎，同时并流加入有机硅烷偶联剂或有机硅，粉碎后的物料即为本发明耐高温钛白粉。