CN111849211A - 一种高耐光高遮盖造纸用钛白粉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钛白粉制备技术领域，一种高耐光高遮盖造纸用钛白粉的制备方法，包括以下步骤：1）制备钛白粉料浆；2）将钛白粉料浆升温至60℃，加入铈盐溶液和TiOCl2溶液，同时加入磷酸盐溶液，然后均化；3）将步骤2）均化后料浆的pH值调节为2‑4，再均化，同时加入FeSO4溶液和稀碱溶液，并维持料浆的pH值为2‑4，然后均化；4）同时加入铝盐溶液和稀酸或稀碱溶液，包覆铝膜；5）包覆铝膜后的料浆经水洗、闪蒸、汽粉，得到钛白粉成品。采用本发明方法制得的造纸用钛白粉遮盖力、耐光性较优，且不影响最终产品的色相。

Description

一种高耐光高遮盖造纸用钛白粉的制备方法
技术领域
本发明属于钛白粉制备技术领域，具体涉及一种高耐光高遮盖造纸用钛白粉的制备方法。
背景技术
钛白粉是一种非常重要的白色颜料，被广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨等行业。造纸是钛白粉的第三大用户。钛白粉作为纸张填料，主要用在高级纸张和薄型纸张中。在纸张中加入钛白粉，可使纸张具有较好的白度，光泽好，强度高，薄而光滑，印刷时不穿透，质量轻。但无论哪种纸，其制作流程是相同的，决定造纸厂选用何种钛白的主要原因是造纸的成本。由于钛白在造纸中的成本比例高达30%-50%，因此造纸厂在满足用户要求的情况下，对选择钛白可以说是斤斤计较。
对于钛白粉来说其关键指标就是钛白粉在纸张中的耐光性和遮盖力。现有技术中提高耐光性一般有两种方法，分别是加入钛盐或铈盐，两者均能达到较好的耐光性；加入钛盐（氯化法副产品TiOCl2），其挥发性较强，包覆技术难度较高，加入铈盐，其耐光性较好，但成本高，且铈盐本身是黄色，加入后会影响最终产品的色相。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的是提供一种高耐光高遮盖造纸用钛白粉的制备方法，通过铈盐和钛盐的掺杂，形成磷酸钛和磷酸铈的混合膜层，既能提高钛白粉耐光性，又不影响色相，之后再在二氧化钛表面包覆一层Fe2O3膜层，有助于散射中心的增加，且氧化铁具有空间位隔作用，减少了TiO2粒子的团聚，使更多的TiO2粒子起到入射光散射中心的作用，从而提高钛白粉的遮盖力。
本发明提供了一种高耐光高遮盖造纸用钛白粉的制备方法，包括以下步骤：
1）制备钛白粉料浆；
2）将钛白粉料浆升温至60℃，加入铈盐溶液和TiOCl2溶液，同时加入磷酸盐溶液，然后均化；
3）将步骤2）均化后料浆的pH值调节为2-4，再均化，同时加入FeSO4溶液和稀碱溶液，并维持料浆的pH值为2-4，然后均化；
4）同时加入铝盐溶液和稀酸或稀碱溶液，包覆铝膜；
5）包覆铝膜后的料浆经水洗、闪蒸、汽粉，得到钛白粉成品。
优选地，步骤1）中，以TiO2计，所述钛白粉料浆的浓度为250-800g/L。
本发明中，所述钛白粉料浆由钛白粉基料经砂磨得到的砂磨料制得，砂磨料的粒径可根据需要进行选择，例如其可以为0.30-0.40μm（由Malvern 3000测试得到）。
优选地，所述铈盐溶液为Ce(NH4)2(NO3)6溶液或Ce(SO4)2溶液，以CeO2计，铈盐的加入量占TiO2总量的0.10-0.30wt%。
优选地，以TiO2计，TiOCl2的加入量占钛白粉料浆中TiO2总量的0.15-0.60wt%。
本发明中，所述铈盐溶液和TiOCl2溶液的加入时间为30-60min，
优选地，所述磷酸盐溶液为Na2HPO4溶液、NaH2PO4溶液和Na3PO4溶液中的一种或几种，以P2O5计，磷酸盐的加入量占TiO2总量的2-4wt%，磷酸盐溶液加入后，均化60min。
根据本发明，步骤3）中，用稀H2SO4调节步骤2）均化后料浆的pH值为2-4，均化20min。
优选地，所述FeSO4溶液的浓度为80-200g/L，以Fe2O3计，其加入量占TiO2总量的1-3wt%，加入时间为45min，然后均化30min。
优选地，步骤4）中，先用稀碱调节料浆的pH值为8.0-9.0，调节30min，均化30min；同时加入NaAlO2溶液和稀酸溶液或者Al2(SO4)3溶液和稀碱溶液，保持并流pH值为8.0-9.0，加入时间为90min，然后均化30min。
进一步优选地，以Al2O3计，所述NaAlO2溶液浓度为80-200g/L，所述Al2(SO4)3溶液浓度为80-200g/L，NaAlO2或 Al2(SO4)3的加入量占TiO2总量的1-3wt%（以Al2O3计）。
本发明中的稀酸为稀H2SO4溶液，稀碱为NaOH溶液或KOH溶液。
根据本发明，步骤5）中，水洗前，用稀H2SO4调节pH值为6，调节30min，然后均化120min。
本发明中未加以限定的工艺均选用本领域的常规方式进行，例如，水洗、闪蒸、汽粉等操作。
与现有技术相比，本发明的钛白粉制备方法具有如下有益效果：
1、本发明通过铈盐和钛盐的掺杂，制得磷酸钛和磷酸铈的混合膜层，既能提高钛白粉耐光性，又不影响色相；之后在二氧化钛表面再包覆一层Fe2O3膜层，有助于散射中心的增加，且氧化铁具有空间位隔作用，减少了TiO2粒子的团聚，使更多的TiO2粒子起到入射光散射中心的作用，从而提高钛白粉的遮盖力。
2、该发明采用部分氯化法废副产品的二氯氧钛作为钛源，不仅可以提高钛白粉的耐光性，还可实现废副产品的重新利用，促进资源的循环利用。
3、本发明采用硫酸法钛白工艺的副产物FeSO4·7H2O作为铁源，既能够提高产品的遮盖力，又实现了废副的重新利用，促进硫酸法氯化法双工艺的循环持续发展。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1-3用于说明本发明的高耐光高遮盖造纸用钛白粉的制备方法。
实施例1
将砂磨粒径合格的料浆导入包膜罐中，控制料浆浓度为300g/L（以TiO2计），同时升温至60℃；30min内加入0.2wt%TiOCl2（以TiO2计）和0.3wt%Ce(SO4)2（以CeO2计），同时加入2wt%Na2HPO4溶液和Na3PO4溶液（以P2O5计），均化60min；用稀H2SO4调节料浆的pH=2，均化20min；45min内加入1wt%FeSO4溶液（以Fe2O3计）和稀NaOH溶液，维持料浆的pH为2，均化30min；用稀NaOH溶液调节料浆的pH=8.2，调节30min，均化30min；90min内加入1wt%NaAlO2溶液（以Al2O3计）和稀H2SO4溶液，保持并流pH=8.2，均化30min；用稀H2SO4调节pH=6.0，调节30min，均化120min；水洗、闪蒸、汽粉得到产品。
实施例2
将砂磨粒径合格的料浆导入包膜罐中，控制料浆浓度为300g/L（以TiO2计），同时升温至60℃；45min内加入0.3wt%TiOCl2（以TiO2计）和0.2wt%Ce(SO4)2（以CeO2计），同时加入2wt%Na2HPO4溶液和Na3PO4溶液（以P2O5计），均化60min；用稀H2SO4调节料浆的pH=2.5，均化20min；45min内加入2wt%FeSO4溶液（以Fe2O3计）和稀NaOH溶液，维持料浆的pH为2.5，均化30min；用稀NaOH溶液调节料浆的pH=8.2，调节30min，均化30min；90min内加入2wt%NaAlO2溶液（以Al2O3计）和稀H2SO4溶液，保持并流pH=8.2，均化30min；用稀H2SO4调节pH=6.0，调节30min，均化120min；水洗、闪蒸、汽粉得到产品。
实施例3
将砂磨粒径合格的料浆导入包膜罐中，控制料浆浓度为300g/L（以TiO2计），同时升温至60℃；60min内加入0.40wt%TiOCl2（以TiO2计）和0.1wt%Ce(SO4)2（以CeO2计），同时加入2wt%Na2HPO4溶液和Na3PO4溶液（以P2O5计），均化60min；用稀H2SO4调节料浆的pH=3，均化20min；45min内加入3wt%FeSO4溶液（以Fe2O3计）和稀NaOH溶液，维持料浆的pH为3，均化30min；用稀NaOH溶液调节料浆的pH=8.2，调节30min，均化30min；90min内加入3wt%NaAlO2溶液（以Al2O3计）和稀H2SO4溶液，保持并流pH=8.2，均化30min；用稀H2SO4调节pH=6.0，调节30min，均化120min；水洗、闪蒸、汽粉得到产品。
对比例1
将砂磨粒径合格的料浆导入包膜罐中，控制料浆浓度为300g/L（以TiO2计），同时升温至60℃；30min内加入0.5wt%Ce(SO4)2（以CeO2计），同时加入1.2wt%Na2HPO4溶液和Na3PO4溶液（以P2O5计），均化60min；用稀NaOH溶液调节料浆的pH=8.2，调节30min，均化30min；90min内加入3wt%NaAlO2溶液（以Al2O3计）和稀H2SO4溶液，保持并流pH=8.2，均化30min；用稀H2SO4调节pH=6.0，调节30min，均化120min；水洗、闪蒸、汽粉得到产品。
对比例2
将砂磨粒径合格的料浆导入包膜罐中，控制料浆浓度为300g/L（以TiO2计），同时升温至60℃；用H2SO4将pH调为2.0±0.2，20min加完，均化10min；加3.5wt% H3PO4溶液（以H3PO4计），30min加完，均化10min；加5.5wt% NaAlO2（以Al2O3计），60min加X% NaAlO2至pH=8.2，均化20min；5.5wt%-X% NaAlO2与H2SO4并流保持pH=8.2，60min加完，均化20min；用稀H2SO4调节pH=6.0，调节30min，均化120min；水洗、闪蒸、汽粉得到产品。
将实施例1-3及对比例1-2制得的样品进行遮盖力、耐光性、色相等性能检测，具体的检测方法均采用本领域常用的方法，结果如表1所示。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从表1的数据可知，实施例1-3采用本发明方法制得的钛白粉在造纸中的遮盖力、耐光性均优于对比例1-2中普通的造纸钛白粉，且不影响最终产品色相。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种高耐光高遮盖造纸用钛白粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）制备钛白粉料浆；
2）将钛白粉料浆升温至60℃，加入铈盐溶液和TiOCl2溶液，同时加入磷酸盐溶液，然后均化；
3）将步骤2）均化后料浆的pH值调节为2-4，再均化，同时加入FeSO4溶液和稀碱溶液，并维持料浆的pH值为2-4，然后均化；
4）同时加入铝盐溶液和稀酸或稀碱溶液，包覆铝膜；
5）包覆铝膜后的料浆经水洗、闪蒸、汽粉，得到钛白粉成品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中，以TiO2计，所述钛白粉料浆的浓度为250-800g/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述铈盐溶液为Ce(NH4)2(NO3)6溶液或Ce(SO4)2溶液，以CeO2计，铈盐的加入量占TiO2总量的0.10-0.30wt%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：以TiO2计，TiOCl2的加入量占钛白粉料浆中TiO2总量的0.15-0.60wt%。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其特征在于：所述磷酸盐溶液为Na2HPO4溶液、NaH2PO4溶液和Na3PO4溶液中的一种或几种，以P2O5计，磷酸盐的加入量占TiO2总量的2-4wt%。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3）中，用稀H2SO4调节步骤2）均化后料浆的pH值为2-4，均化20min；所述FeSO4溶液的浓度为80-200g/L，以Fe2O3计，其加入量占TiO2总量的1-3wt%，加入时间为45min，然后均化30min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤4）中，先用稀碱调节料浆的pH值为8.0-9.0，调节30min，均化30min；同时加入NaAlO2溶液和稀酸溶液或者Al2(SO4)3溶液和稀碱溶液，保持并流pH值为8.0-9.0，加入时间为90min，然后均化30min。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：以Al2O3计，所述NaAlO2溶液浓度为80-200g/L，所述Al2(SO4)3溶液浓度为80-200g/L，NaAlO2或 Al2(SO4)3的加入量占TiO2总量的1-3wt%。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤5）中，水洗前，用稀H2SO4调节pH值为6，调节30min，然后均化120min。
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