一種造紙專用型鈦白粉的表面處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種造紙專用型鈦白粉的表面處理方法。所制備的鈦白粉適用于造紙領(lǐng)域，尤其是層壓紙等裝飾紙領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化鈦被公認(rèn)為是現(xiàn)今世上最好的白色顏料，具有極佳的光學(xué)性能、高的白度、遮蓋力、化學(xué)惰性及無毒性。二氧化鈦顏料通常又稱為鈦白粉，被廣泛的應(yīng)用于造紙、涂料、塑料、油墨等領(lǐng)域。在造紙領(lǐng)域中，裝飾紙是使用二氧化鈦?zhàn)疃嗟囊环N，裝飾紙使用鈦白粉的質(zhì)量多，尤其是白色裝飾紙，其鈦白粉的使用量可以達(dá)到45%。裝飾紙是裝飾性熱固性塑料的涂層材料的組成部分，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中是放在表層紙下面，經(jīng)過壓覆后表面不需要再進(jìn)行涂飾處理，主要起提供花紋圖案的裝飾作用和防止底層膠液滲現(xiàn)的覆蓋作用。裝飾紙用鈦白粉應(yīng)該具有良好的遮蓋力、耐候性(抗粉化能力)、色牢度、水分散性，以保證裝飾紙具有優(yōu)良的使用性能。但二氧化鈦粉末顆粒表面存在一些光活化點(diǎn)，使二氧化鈦顏料具有光催化作用，在日光尤其是紫外線的照射下，發(fā)生光催化反應(yīng)，使與鈦白粉接觸的有機(jī)成分降解粉化，嚴(yán)重影響裝飾紙的各種性能和使用壽命。因此，裝飾紙使用的二氧化鈦顏料常須進(jìn)行特殊的表面處理。
[0003]美國專利US4461810公開了一種層壓紙鈦白粉的制造方法，它在鈦白粉溶漿中添加含鋪化合物后，再滴加磷酸或娃酸鈉，最后調(diào)節(jié)pH=7.5左右，同時(shí)滴加硫酸和偏鋁酸鈉。形成的二氧化鈦包覆層雙層結(jié)構(gòu):內(nèi)層是硫酸鈰或磷酸鈰或硅酸鈰，外層是氧化鋁層，根據(jù)此方法制得的二氧化鈦顏料具有高的色牢度。
[0004]美國專利US4239548公開了一種層壓紙鈦白粉的表面處理方法，所形成是包覆膜有三層結(jié)構(gòu):依次包覆0.05%~1%的磷酸鈰層、氟化鈣穩(wěn)定層、0.1%~2%的含水合氧化鋁的磷酸鋁層。所制備的鈦白粉具有較高的耐光色牢度。
[0005]公開號為CN 102585559A的中國專利申請公開了裝飾紙可用鈦白粉顏料的制備方法。在二氧化鈦顆粒上的包覆層由致密的氧化硅、磷酸鋁、氫氧化鋁以及有機(jī)處理層構(gòu)成，制得的鈦白粉具有高耐光性、耐曬性、不透明性、抗色變性的特點(diǎn)。
[0006]授權(quán)公告號為CN 1806018B的中國專利申請公開了一種適用于裝飾紙張的鈦白粉顏料表面處理的方法。保持二氧化鈦懸浮液pH值至少為10，加入鋁、磷化合物以及金屬鹽(Ce、T1、S1、Zr、Zn)溶液，然后加入酸性組分使pH值降到9以下，然后用硝酸鹽處理以及有機(jī)處理，最終二氧化鈦顆粒表面依次是磷酸氧化鋁化合物和磷酸鹽(Ce、T1、S1、Zr、Zn)的復(fù)合層、硝酸根處理層和有機(jī)處理層。通過此方法制得的鈦白粉具有高的不透明度以及保留性，但耐候性能有待進(jìn)一步提尚。
[0007]與以往技術(shù)相比，本發(fā)明是先加入酸性鈰鹽溶液使鈦白粉懸浮液的pH值降低至酸性，然后同時(shí)加入鋁鹽溶液、余量鈰鹽溶液以及磷酸或者磷酸鹽溶液，使磷酸鈰和磷酸鋁的包覆同時(shí)進(jìn)行，然后再包覆一層勃姆石型氧化鋁。最終二氧化鈦顆粒的包覆膜由兩層結(jié)構(gòu)組成:內(nèi)層為磷酸鈰和磷酸鋁的混合層，外層為勃姆石型水和氧化鋁層。本發(fā)明方法在同一 pH值條件下同時(shí)包覆磷酸鈰和磷酸鋁的混合層，因此一方面減少了傳統(tǒng)包膜方法中需要調(diào)節(jié)懸浮液pH值所消耗的酸或堿的使用量，另一方面磷酸鈰化合物在一定的pH值范圍內(nèi)包覆，利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。本發(fā)明采用三價(jià)鈰鹽不僅滿足了二氧化鈦顏料耐候性能的需要，也減少了四價(jià)鈰鹽對顏料白度的影響。形成的磷酸鈰和磷酸鋁混合包覆層不僅可以減少試劑的使用、節(jié)省成本，還同時(shí)滿足了耐候性能和色牢度的要求，外部再包覆一層氧化鋁膜層進(jìn)一步提高顏料的分散性能和不透明性。
[0008]通過本發(fā)明制得的鈦白粉保證了二氧化鈦顏料在用于裝飾紙顏料時(shí)具有高的耐光色牢度、耐候性、不透明性、分散性能，經(jīng)本方法包膜處理后，鈦白粉的白度可達(dá)97以上，同時(shí)大大降低了鈦白粉的光催化降解能力。另外，本發(fā)明方法依靠包膜劑自身的酸堿性調(diào)節(jié)PH值，減少了酸、堿的使用量，降低了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了一種造紙專用型鈦白粉的表面處理方法，在二氧化鈦顆粒表面包覆一層磷酸鋁和磷酸鈰的復(fù)合膜后，再包覆一層水合氧化鋁膜層，制得的鈦白粉具有好的分散性、高的不透明度、耐候性以及良好的耐光色牢度。而且本發(fā)明過程中的鈦白粉懸浮液的PH值依靠包膜劑本身的酸堿性來調(diào)節(jié)，減少了 pH調(diào)節(jié)溶液的使用量，降低了生產(chǎn)成本，更具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0010]一種造紙專用型鈦白粉的表面處理方法，其制備過程包括以下步驟:
(1)用氯化法或者硫酸法制得的金紅石型二氧化鈦初品為原料，制成鈦白粉懸浮液后，用分散劑處理，攪拌并加熱溶漿至50~70°c，維持此溫度并攪拌15min ;
(2)滴加適量的水溶性鈰鹽溶液調(diào)節(jié)懸浮液的pH值至酸性范圍，維持pH=4~6范圍內(nèi)，并流滴加含硫酸或磷酸氫二鈉的一種、鋁酸鈉溶液以及余量鈰鹽溶液，熟化10~30min ;
(3)用質(zhì)量濃度為10%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH=7~9.5，維持pH在此范圍，并流加入鋁酸鈉和無機(jī)酸，熟化30min~120min ；
(4)用去離子水過濾洗滌濾餅，再在105°C環(huán)境下干燥、粉化處理后制得成品。
[0011]為了使通過本發(fā)明方法制得的鈦白粉顏料具有更好的效果，其制備過程可以優(yōu)選以下條件:
在步驟(I)中，鈦白粉懸浮液的制備包括以下步驟:
Ca)制備鈦白粉懸浮液所用的水應(yīng)優(yōu)選去離子水或蒸餾水；
(b)分散劑處理時(shí)所用的分散劑優(yōu)選是六偏磷酸鈉或硅酸鈉，分散劑處理后還可以采用一系列物理分散方式如超聲、砂磨等進(jìn)一步分散處理。
[0012]步驟(I)中鈦白粉初品可以通過硫酸法或者氯化法制得，其金紅石結(jié)構(gòu)的二氧化鈦含量不低于99%，且含量越高越好。加入分散劑的量為鈦白粉初品質(zhì)量的0.1%~0.5%。
[0013]步驟(2)中的水溶性鈰鹽可以選擇硝酸鈰、氯化鈰、硫酸鈰等三價(jià)水溶性鈰鹽中的一種或者多種混合，將鈰鹽制成濃度為20g/L~100g/L的水溶液后滴加，第一次水溶性鈰鹽溶液的加入量以&02計(jì)為鈦白粉初品質(zhì)量的0.1%~0.5%，通過第一次水溶性鈰鹽的加入調(diào)節(jié)鈦白粉懸浮液的PH在4~6范圍，水溶性鈰鹽的總添加量以&02計(jì)為鈦白粉初品質(zhì)量的0.2%~1.5%。所用鋁酸鈉溶液的濃度為20g/L~100g/L，鋁酸鈉的添加量以Al2O3計(jì)為鈦白粉初品質(zhì)量的0.5%~3%。磷酸或磷酸氫二鈉的水溶液濃度為50g/L~200g/L。包覆過程中，維持鋁酸鈉溶液以及水溶性鋪鹽溶液的加入速度恒定，通過控制磷酸或者磷酸氫二鈉溶液的滴加速度，維持pH=4~6。
[0014]在步驟(3)中，可以像其他技術(shù)所說的，加入的檸檬酸鹽，穩(wěn)化包覆膜層，減少一些金屬離子對鈦白