CN104194408A - 一种新型改性二氧化钛白色防锈颜料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型二氧化钛白色防锈颜料及其制备方法，先将未经表面处理的二氧化钛粗品，加入去离子水制成浆料，在浆料中加入乙烯基烷氧基磷酸酯、有机硅偶联剂和醇胺类分散剂，高速分散使其充分混合均匀，将浆料的PH调整至6-8，并加入去离子水和纳米材料，再高速分散使其充分混合均匀，将混合好的物料烘干后，在200～400℃下进行无氧煅烧3～3.5小时，冷却粉碎即得产品。乙烯基烷氧基磷酸酯、有机硅偶联剂和纳米材料包覆在二氧化钛粒子的表面，在涂覆于金属表面时，能形成一层磷化层和致密的有机硅交联结构，从而有效的改善颜料的防腐蚀性能，粒子表面有丙烯酸酯基团和偶联剂的存在，有效的改善颜料在有机介质中的分散稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种白色颜料及其制备方法，具体涉及一种新型改性二氧化钛白色防锈颜料及其制备方法。
背景技术
二氧化钛是一种性能优异的白色颜料，广泛应用与涂料、油墨、塑料、造纸等领域。但是未经包覆改性的二氧化钛粒子其自身的光化学活性高，极易造成在应用体系中的有机介质发生化学键能断裂和化学降解，造成整体性能的下降，应用受限。在涂料油墨上的主要表现是粉化、失光、黄变等。同时，二氧化钛表面是极易亲水的，所以对其表面的改性是改善其在有机介质中稳定分散的最有效的途径。同时在改善亲水性的同时，引进一些防腐性能优异的基团能有效的改善粒子的综合性能。在此基础上，对二氧化钛的表面改性就显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种有效提高耐腐蚀和分散稳定性能的新型改性二氧化钛白色防锈颜料。
为解决上述技术问题，本发明改性二氧化钛白色颜料包括由未经表面处理的二氧化钛粗品与去离子水制成的重量浓度为60～80％的浆料，以与未经表面处理的二氧化钛粗品的重量比计，该浆料中还加入下列原料：
乙烯基烷氧基磷酸酯：0.1～4％，
有机硅偶联剂：0.1～4％
纳米材料：2～10％
醇胺类分散剂：0.1～0.5％。
所述的醇胺类分散剂为异丙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、、N，N-二甲基乙醇胺的一种或几种组合。
所述的有机硅偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、等中的一种或几种组合。
乙烯基烷氧基磷酸酯由法国罗地亚公司生产的型号为PAM-100的乙烯基烷氧基磷酸酯。
所述的纳米材料为纳米碳酸钙、纳米硅溶胶和纳米二氧化硅等中的一种或几种组合。
上述技术方案利用乙烯基烷氧基磷酸酯(含磷酸基团的有机物质)和有机硅偶联剂对二氧化钛粒子进行包覆，使其在应用时能附着于基材表面形成一层磷化膜，并且使涂层形成致密的有机硅网状结构，从而能有效的提高了颜料的耐腐蚀性能，同时二氧化钛表面有一层含丙酸酯基团的包覆膜，有效的提高了颜料在有机介质中的分散稳定性能。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种新型的改性二氧化钛白色防锈颜料的制备方法，为解决上述技术问题，本发明新型的改性二氧化钛白色防锈颜料的制备方法是：先将未经表面处理的二氧化钛粗品，加入去离子水制成重量浓度为60～80％的浆料，以与未经表面处理的二氧化钛粗品的重量比计，在浆料中加入0.1～4％的乙烯基烷氧基磷酸酯、0.1～4％的有机硅偶联剂和0.1～0.5％的醇胺类分散剂，高速分散使其充分混合均匀。然后将PH值调整至6-8，再加入2～10％的纳米材料，高速分散使其混合均匀，将混合好的物料烘干后，，200～400℃下进行无氧煅烧3～3.5小时，冷却粉碎即得产品。
所述的有机硅偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、等中的一种或几种组合。
所述的醇胺类分散剂为二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺的一种或几种组合。
本发明采用的未经表面处理的二氧化钛粗品是通过硫酸法制得的未经表面处理的二氧化钛。硫酸法是将钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸亚钛，经水解生成偏钛酸，再经煅烧、粉碎即得到二氧化钛产品。此法可生产锐钛型和金红石型二氧化钛。
乙烯基烷氧基磷酸酯由法国罗地亚公司生产的型号为PAM-100的乙烯基烷氧基磷酸酯。
所述的纳米材料为纳米碳酸钙、纳米硅溶胶和纳米二氧化硅等中的一种或几种组合。
本发明通过对二氧化钛的表面处理，能有效的遮蔽其表面的光化学活性点，能有效的提高二氧化钛应用体系的化学稳定性。利用乙烯基烷氧基磷酸酯对其表面进行包覆，一方面通过磷酸酯基团在金属表面的磷化络合作用提高防腐性能，同时，使二氧化钛表面含有丙烯酸酯基团，能有效的改善其在有机介质中的分散稳定性能。有机硅偶联剂能有效的改善涂层的致密性，有效的起到阻水的作用，从而改善防锈性能，进一步提高整个产品的防腐性能，达到一个最佳的应用效果。
本发明的优点在于能有效的改善二氧化钛的表面状态，实现理想的包覆效果。在提高稳定分散性的同时，还具有很好的防腐性能。因此，降低了颜料的使用量，大大的降低了成本。
具体实施方式
实例一：
采用未经表面处理的二氧化钛粗品65千克，加入去离子水35千克制成浓度为65％的浆料，加入1千克的PAM-100、1公斤甲基三甲氧基硅烷和0.30千克的三乙醇胺，利用分散机在1500转下高速分散使其充分混合均匀。然后将PH调整至7，再加入5千克的纳米碳酸钙，将混合好的粉料进行烘干后，在350℃下进行无氧煅烧3小时，然后冷却粉碎即得高效防腐且易分散的白色颜料72千克。
实例二：
采用未经表面处理的二氧化钛粗品70千克，加入去离子水30千克制成浓度为70％的浆料，加入0.7千克的PAM-100、0.5公斤甲基三甲氧基硅烷和0.20千克的三乙醇胺，利用分散机在1500转下高速分散使其充分混合均匀。然后将PH调整至7，再加入5千克的纳米二氧化硅，将混合好的粉料进行烘干后，在400℃下进行无氧煅烧3小时，然后冷却粉碎即得高效防腐且易分散的白色颜料77千克。
实例三：
采用未经表面处理的二氧化钛粗品60千克，加入去离子水40千克制成浓度为60％的浆料，加入1千克的PAM-100、1公斤甲基三甲氧基硅烷和0.30千克的三乙醇胺，利用分散机在1500转下高速分散使其充分混合均匀。然后将PH调整至7，再加入5千克的纳米碳酸钙，将混合好的粉料进行烘干后，在350℃下进行无氧煅烧3小时，然后冷却粉碎即得高效防腐且易分散的白色颜料67千克。
分散性检测：
分别取4克未处理样品和实例一至十得到的样品与6克醇酸树脂在平磨仪上研磨分散300转后，用刮板细度计检测样品的细度，依据细度的大小来判断产品的分散性，如表一。
表一：产品分散性数据
| 样品编号 | 未处理样品 | 实例一 | 实例二 | 实例三 |
| 细度，μm | 55 | 8 | 10 | 11 |
防腐性能检测：
先将样品(未处理样品、实例一至十得到的样品)按照表二防腐中灰底漆配方得样漆。
表二：防腐中灰底漆配方
| 原料 | 样漆(重量组分) |
| 环氧树脂(50％) | 480 |
| 样品 | 15 |
| 炭黑 | 0.5 |
| 滑石粉 | 8 |
| 沉淀硫酸钡 | 12 |
| 有机土 | 1.5 |
| 二甲苯 | 10 |
| 丁醇 | 5 |
将上述样漆与200#聚酰胺环氧固化剂(按照重量比6∶1调漆，用普通钢板制成样板，漆膜厚45±3微米，检测耐盐雾性能，性能检测数据如表三所示。
表三：产品耐盐雾性能
| 样品编号 | 盐雾结果(h，不生锈、不起泡、不脱落) |
| 未处理样品制得的样漆 | 120 |
| 实例一制得的样漆 | 980 |
| 实例二制得的样漆 | 1060 |
| 实例三制得的样漆 | 880 |
从表一和表三数据可以看出，经过表面处理的二氧化钛的分散稳定性和防腐性得到了很大的提高，其分散性和防锈性能都很优异。
Claims (5)
1.一种新型改性二氧化钛白色防锈颜料，其特征在于：包括由未经表面处理的的二氧化钛粗品与去离子水制成的重量浓度为60～80％的浆料，以与未经表面处理的二氧化钛粗品的重量比计，该浆料中还加入下列原料：
乙烯基烷氧基磷酸酯：0.1～4％，
有机硅偶联剂：0.1～4％
纳米材料：2～10％
醇胺类分散剂：0.1～0.5％。
2.根据权利要求1所述的一种新型改性二氧化钛白色防锈颜料，其特征在于：所述的有机硅偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种组合。
3.一种如权利要求1或2所述的一种新型改性二氧化钛白色防锈颜料的制备方法，其特征在于：先将未经表面处理的二氧化钛粗品，加入去离子水制成重量浓度为60～80％的浆料，以与未经表面处理的二氧化钛粗品的重量比计，在浆料中加入0.1～4％的乙烯基烷氧基磷酸酯、0.1～4％有机硅偶联剂和0.1～0.5％的醇胺类分散剂，高速分散使其充分混合均匀，将浆料的PH调整至6-8，再加入2～10％的纳米材料，高速分散使其混合均匀。将混合好的物料烘干后，在200～400℃下进行无氧煅烧3～3.5小时，冷却粉碎即得产品。
4.根据权利要求3所述的一种新型改性二氧化钛白色防锈颜料的制备方法，其特征在于：所述的醇胺类分散剂为二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺的一种或几种组合。
5.根据权利要求3所述的一种新型改性二氧化钛白色防锈颜料的制备方法，其特征在于：所述的的纳米材料为纳米碳酸钙、纳米硅溶胶和纳米二氧化硅中的一种或几种组合。
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