CN115197603B - 一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法 - Google Patents
一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115197603B CN115197603B CN202210807398.4A CN202210807398A CN115197603B CN 115197603 B CN115197603 B CN 115197603B CN 202210807398 A CN202210807398 A CN 202210807398A CN 115197603 B CN115197603 B CN 115197603B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- calcium carbonate
- mixed solution
- solution
- slurry
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
- C09D7/62—Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/63—Inorganic compounds
- D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
- D21H17/675—Oxides, hydroxides or carbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
- C08K2003/2241—Titanium dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/24—Acids; Salts thereof
- C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
- C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/10—Encapsulated ingredients
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
本发明提供了一种复合碳酸钙‑钛白粉的制备方法,其包括如下步骤:将分散剂加入碳酸钙浆液,并充分混合;将包覆剂加入钛白粉浆液,并进行快速和充分搅拌使得包覆剂均匀包覆在纳米钛白粉微粒表面;将钛白粉混合液缓慢倒入碳酸钙混合液中,将碳酸钙‑钛白粉混合液进行加热,并快速搅拌,充分反应后进行固液分离获得固态混合物;对固态混合物进行过滤、洗涤、烘干后得到碳酸钙粉体表面均匀附着钛白粉细小颗粒的成品,即得到碳酸钙‑钛白粉复合产品。本发明复合材料表面活化能高,具有较强的化学活性、氧化能力以及羟基存在,适合作为化工填料在造纸、涂料等领域应用,加填比例高、加填效果好。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域,尤其是涉及一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法。
背景技术
纳米二氧化钛(TiO2)作为一种光催化剂,是一种性能优良的N型半导体材料,可以充分利用太阳能,既高效节能又环保,并且在发生反应时表现出较好的光稳定性和较高的反应活性,无毒,无二次污染,是当前应用前景最为广阔的纳米功能材料。被广泛应用于废水处理、空气净化、杀菌消毒、医疗技术和制备环保型材料等领域。
碳酸钙作为一种重要的无机化工原料,具有资源储量丰富、无毒、无味、性能优良等特性,广泛应用于涂料、塑料、造纸、橡胶、油墨等领域。尤其是在涂料领域中,碳酸钙受到越来越多的关注,在水性涂料行业碳酸钙能防止涂料沉降,使涂料分散性好,光泽度高,而且碳酸钙在水性涂料中的用量占20%—60%。在涂料中碳酸钙不仅起到骨架作用,还能够增加涂膜厚度,提高涂层的耐磨性,明显地提高了涂料的附着力。将碳酸钙加入涂料中,可以改变涂料的流变性、涂层的韧性、耐水性、耐候性、稳定性。
但目前碳酸钙还存在遮盖力不强、在长时间的日光照射下容易出现粉化现象等缺陷,这限制了碳酸钙的应用范围。另外,碳酸钙的白度不高,无法用作涂料中的颜料助剂。
专利CN101302359A提供了一种复合钛白粉的制备方法,其特征是以硅酸钠作为粘结剂和包膜剂,在轻质碳酸钙表面镶嵌二氧化钛颗粒。此方法实现了碳酸钙的包覆与二氧化钛的包膜在碳酸化反应过程中的分步完成,但是此方法添加的二氧化钛量偏大,提高了生产成本,而且此技术操作过程复杂,实现产业化面临着一定的困难。专利CN1444543A和CN103897438A提供了一种二氧化钛—碳酸钙复合粒子的制备方法,其特征是通过碳化反应将二氧化钛粒子直接包覆到碳酸钙的表面,其制备过程是在搅拌下向氢氧化钙浆料中通入二氧化碳和空气的混合物直到浆料的pH值为7。上述专利率先提出了利用碳化法制备二氧化钛—碳酸钙复合粒子的技术,实现了二氧化钛在碳酸钙表面的部分包覆,提高了产品的白度。但此方法制备的二氧化钛—碳酸钙复合粒子存在复合粒子不稳定、二氧化钛容易剥离及碳酸钙的包覆率不高等现象。专利CN103194089提供了一种复合钛白粉的制备方法,其特征是以偏钛酸作为钛源包覆剂,加入硅酸钠为粘结剂和包覆剂,经抽滤,水洗,干燥,粉碎得到复合钛白粉。此发明将二氧化钦的原料由商品型二氧化钛改为偏钛酸,降低了生产成本且在制备过程中完成了碳酸钙先包覆与二氧化钛后包膜,但由于二氧化钦和碳酸钙的比重相差较大,使得产品中碳酸钙的包覆率差别也很大而且偏钛酸粒径为几十纳米,易于团聚,可能会使得二次团聚后的偏钛酸粒子与碳酸钙的结合不够牢固,而且所需的干燥的温度较高,时间较长。另外,此发明的硫酸法制备偏钦酸过程会对环境造成一定的污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法,以解决现有技术中存在的至少一个上述技术问题。
为解决上述技术问题,本发明提供的一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法,包括如下步骤:
步骤S10.将分散剂加入碳酸钙浆液,并充分混合,得到碳酸钙均匀分散的碳酸钙混合液;
步骤S20.将包覆剂加入钛白粉浆液,并进行快速和充分搅拌使得包覆剂均匀包覆在纳米钛白粉微粒表面,得到均匀分散的钛白粉混合液;
步骤S30.将钛白粉混合液缓慢倒入碳酸钙混合液中,期间保持搅拌,使混合液不发生沉降并充分均匀混合,得到碳酸钙-钛白粉混合液;
步骤S40.将碳酸钙-钛白粉混合液进行加热,并快速搅拌,充分反应后进行固液分离获得固态混合物;对固态混合物进行过滤、洗涤、烘干后得到碳酸钙粉体表面均匀附着钛白粉细小颗粒的成品,即得到碳酸钙-钛白粉复合产品。
进一步地,步骤S10中,所述碳酸钙浆液为浓度为6%—15%的轻质碳酸钙浆液;步骤S10中,所述分散剂的加入量为轻质硅酸钙干基重量的0.5%—1.5%。
进一步地,步骤S20中,钛白粉浆液浓度为15%—20%。
进一步地,步骤S20中,所述包覆剂的加入量为纳米钛白粉干基重量的1.5%—2.0%。
进一步地,步骤S10中所述分散剂为质量浓度为0.5%—2.5%的异丁醇溶液和0.9%—2.8%的2-乙基己醇溶液混合后得到的混合液;混合液中异丁醇与2-乙基己醇摩尔比为1:1—1:2。
进一步地,步骤S20中所述包覆剂为质量浓度为0.2%—1.0%的乙烯醇溶液和0.5%—1.2%的丙烯酸溶液混合后得到的混合液,混合液中乙烯醇与丙烯酸摩尔比为2:1—1:1。
进一步地,步骤S30中,钛白粉混合液与碳酸钙混合液混合比例满足干基钛白粉与干基碳酸钙质量比为0.1—0.15条件。
进一步地,步骤S40中,加热温度为65℃—85℃,搅拌转速350r/min—600r/min,混合时间15min—40min。
进一步地,步骤S40中充分反应后,(不需要降温)立即进行固液分离和洗涤,收集固液分离后的固体,使用1.5—2倍体积的热水进行喷淋洗涤,热水温度为45℃—55℃。
优选地,步骤S10中,采用超声波搅拌混合。
本发明使用轻质碳酸钙为基体时,轻质碳酸钙晶型为方解石,微观形态为纺锤形,本身具有白度较高、遮盖力较强、耐候性强等特点,基体表面复合纳米级钛白粉,钛白粉在基体表面均匀包覆,包覆率高,结合性好,复合材料表面活化能高,具有较强的化学活性、氧化能力以及羟基存在,适合作为化工填料在造纸、涂料等领域应用,加填比例高、加填效果好。
以及,本发明使用异丁醇、2-乙基己醇作为轻质碳酸钙的分散剂,使用乙烯醇和丙烯酸作为纳米钛白粉的包覆剂,代替现有工艺中使水玻璃、偏钛酸等助剂,工艺实现简单,分散和包覆效果好,钛白粉和基体轻质碳酸钙结合紧密,在生产过程中各种原料无毒无害,因此对环境资源起到一定保护作用。
最后,本发明纳米级钛白粉、轻质碳酸钙在升温和高速搅拌体系中进行结合,最终在轻质碳酸钙表面结构上纳米钛白粉细小颗粒生成附着,轻质碳酸钙与二氧化钛的结合强度远高于传统复合改性。
进一步地,步骤S10中,所述碳酸钙浆液为浓度为9%—15%的水化硅酸钙浆液;
步骤S10中,所述分散剂的加入量为水化硅酸钙干基重量的2.0%—3.5%。
进一步地,步骤S20中,钛白粉浆液浓度为21%—35%的钛白粉浆液;所述包覆剂的加入量为纳米钛白粉干基重量的2.1%—3.0%。
进一步地,步骤S10中所述分散剂为焦磷酸钠溶液与邻苯二甲酸二乙酯的乙醇溶液的混合液;其中,焦磷酸钠溶液的质量浓度为12.5%—18.5%;邻苯二甲酸二乙酯的乙醇溶液的质量浓度为8.0%—11.5%;混合液中焦磷酸钠与邻苯二甲酸二乙酯的摩尔比为1:3—1:5。
进一步地,步骤S20中所述包覆剂为质量浓度2.5%—5.0%的6-(2,3-二甲基马来酰亚胺)己基甲基丙烯酸酯溶液和质量浓度5.5%—10%的4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐溶液混合后得到的混合液,混合液中6-(2,3-二甲基马来酰亚胺)己基甲基丙烯酸酯与4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐的摩尔比为1:2—1:4。
进一步地,步骤S30中,钛白粉混合液与碳酸钙混合液混合比例满足干基钛白粉与干基碳酸钙质量比为0.2—0.25条件。
进一步地,步骤S40中,加热温度为88℃—95℃,搅拌转速650r/min—1200r/min,混合时间50min—90min。
进一步地,步骤S40中充分反应后,(不需要降温)立即进行固液分离和洗涤,收集固液分离后的固体,使用3.5—4倍体积的热水进行喷淋洗涤,热水温度为60℃—75℃。
本发明使用水化硅酸钙为基体时,水化硅酸钙晶型为无定型,微观形态为蜂窝状多孔结构,本身具有白度较高、遮盖力较强、耐候性强等特点,基体表面复合纳米级钛白粉,钛白粉在基体表面均匀包覆,包覆率高,结合性好,复合材料表面活化能高,具有较强的化学活性、氧化能力以及羟基存在,适合作为化工填料在造纸、涂料等领域应用,加填比例高、加填效果好。
以及,本发明使用焦磷酸钠、邻苯二甲酸二乙酯作为水化硅酸钙的分散剂,使用6-(2,3-二甲基马来酰亚胺)己基甲基丙烯酸酯和4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐作为纳米钛白粉的包覆剂,代替现有工艺中使水玻璃、偏钛酸等助剂,工艺实现简单,分散和包覆效果好,钛白粉和基体水化硅酸钙结合紧密,在生产过程中各种原料无毒无害,因此对环境资源起到一定保护作用。
最后,纳米级钛白粉、水化硅酸钙在升温和高速搅拌体系中进行结合,最终在水化硅酸钙表面结构上纳米钛白粉细小颗粒生成附着,水化硅酸钙与二氧化钛的结合强度远高于传统复合改性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例2中制备的碳酸钙-钛白粉复合材料的扫描电镜图;
图2为本发明实施例4中制备的碳酸钙-钛白粉复合材料的扫描电镜图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。
实施例1
本实施例公开的一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法,包括如下步骤:
1)将质量浓度0.5%的异丁醇溶液20g与质量浓度1.0%的2-乙基己醇溶液17.57g进行混合制备出分散剂待用,其中异丁醇与2-乙基己醇摩尔比为1:1;
2)将质量浓度为0.7%的乙烯醇溶液10g与质量浓度1.0%的丙烯酸溶液11.45g进行混合制备出包覆剂待用,其中乙烯醇与丙烯酸摩尔比1:1;
3)取质量浓度为10%的轻质碳酸钙浆液5kg,加入上述配制好的分散剂5g后进行超声震荡混合,制得碳酸钙混合液;
4)取质量浓度为20%的钛白粉浆液250g,加入1g上述配制好的包覆剂,并进行高速搅拌,制得钛白粉混合液;
5)将钛白粉混合液缓慢倒入碳酸钙混合液中,期间保持搅拌转速350r/min,使混合液不发生沉降,待到完全混合后,升温至75℃,并进行转速为550r/min的快速搅拌,混合30min后,对浆液进行固液分离,后对混合物依次进行过滤、洗涤;其中洗涤过程使用1.1L温度为50℃的热水进行喷淋,洗涤后进行烘干和收集,最终得到碳酸钙-钛白粉复合产品。
参见表1所示,将所得纸浆抄造成纸后,测试其灰分,本实施例的灰分含量可达到29.48%,填料留着率可达到75.26%,远高于选用GCC填料和PCC填料直接作为造纸填料加入纸张中的纸张灰分及填料留着率。
此外,本实施案例条件下纸张的强度也高于选用传统GCC和PCC作为填料所抄造的纸张。
表1实例1条件下本方法与GCC、PCC填料纸张性能对比表
本实施例解决了现有技术中纳米级二氧化钛易于团聚、生产工艺复杂、碳酸钙包覆率低等技术问题。通过特定的分散剂和包覆剂条件下,提前对钛白粉粒子表面进行黏胶包覆,然后将钛白粉粒子与轻质碳酸钙浆液混合,通过升温和高速搅拌,将钛白粉均匀包覆到碳酸钙的表面。本专利率先提出了协同利用分散剂和包覆剂进行钛白粉和碳酸钙复合的技术,实现了钛白粉在碳酸钙表面的均匀包覆,提高了复合材料结构稳定性,该复合材料采用简便且易于实现的工艺方法,且生产过程绿色环保、低碳节能,提高了产品分散性和耐候性,提升材料白度、干湿遮盖能力、消色能力,并成功用于造纸行业和涂料行业。
实施例2
本实施例公开的一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法,包括如下步骤:
1)将质量浓度1.5%的异丁醇溶液15.00g与质量浓度2.0%的2-乙基己醇溶液22.73g进行混合制备出分散剂待用,其中异丁醇与2-乙基己醇摩尔比1:1.5;
2)将质量浓度为0.5%的乙烯醇溶液5g与质量浓度0.8%的丙烯酸溶液3.41g进行混合制备出包覆剂待用,其中,乙烯醇与丙烯酸摩尔比1.5:1;
3)取质量浓度为10%的轻质碳酸钙浆液10kg,加入上述配制好的分散剂12g后进行超声震荡混合,获得碳酸钙混合液;
4)取质量浓度为18%的钛白粉浆液200g,加入0.65g上述配制好的包覆剂,并进行高速搅拌,获得钛白粉混合液;
5)将钛白粉混合液缓慢倒入碳酸钙混合液中,期间保持搅拌转速380r/min,使混合液不发生沉降,待到完全混合后,升温至80℃,并进行转速为600r/min的快速搅拌,混合25min后,对浆液进行固液分离,对混合物依次进行过滤、洗涤其中洗涤过程使用1.9L温度为55℃的热水进行喷淋,洗涤后进行烘干和收集,最终得到碳酸钙-钛白粉复合产品。
图1为本实施例中制备的碳酸钙-钛白粉复合材料的扫描电镜图;本实施例与实施例1中样品性能比较如表2所示。
表2实例1、2样品性能指标
样品编号 | 白度(%) | 遮盖力(g/m2) | 吸油量(g/100g) | 亮度 | 光催化活性 |
实施例1 | 98.9 | 23.4 | 31.5 | 96.4 | 0.28 |
实施例2 | 99.2 | 24.2 | 28.6 | 96.8 | 0.30 |
注:光催化活性值表征复合材料的耐候性,光催化活性值越低,耐候性越好。
实施例3
本实施例公开的一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法,包括如下步骤:
1)将质量浓度15%的焦磷酸钠溶液20g与质量浓度9.5%的邻苯二甲酸二乙酯的乙醇溶液105.57g进行混合制备出分散剂待用;其中,焦磷酸钠与邻苯二甲酸二乙酯摩尔比1:4。
2)将质量浓度为3%的6-(2,3-二甲基马来酰亚胺)己基甲基丙烯酸酯溶液20g与质量浓度8.5%的4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐溶液315g进行混合制备出包覆剂待用,其中,6-(2,3-二甲基马来酰亚胺)己基甲基丙烯酸酯与4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐的摩尔比为1:3。
3)取质量浓度为10%的水化硅酸钙浆液5kg,加入上述配制好的分散剂12.5g后进行超声震荡混合,获得碳酸钙混合液。
4)取质量浓度为25%的钛白粉浆液400g,加入2.5g上述配制好的包覆剂,并进行高速搅拌,获得钛白粉混合液。
5)将钛白粉混合液缓慢倒入碳酸钙混合液中,期间保持搅拌转速650r/min,使混合液不发生沉降,待到完全混合后,升温至90℃,并进行转速为1100r/min的快速搅拌,混合60min后,对浆液进行固液分离,对混合物依次进行过滤、洗涤其中洗涤过程使用2.4L温度为65℃的热水进行喷淋,洗涤后进行烘干和收集,最终得到水化硅酸钙-钛白粉复合产品。
参见表3所示,将所得纸浆抄造成纸后,测试其灰分,灰分含量可达到36.84%,填料留着率可达到82.37%,远高于选用GCC填料和PCC填料直接作为造纸填料加入纸张中的纸张灰分及填料留着率;此外,本实施案例条件下纸张的强度也高于选用传统GCC和PCC作为填料所抄造的纸张。
表3实施例3条件下本方法与GCC、PCC填料纸张性能对比表
本发明使用水化硅酸钙为基体,水化硅酸钙晶型为无定型,微观形态为蜂窝状多孔结构,本身具有白度较高、遮盖力较强、耐候性强等特点,基体表面复合纳米级钛白粉,钛白粉在基体表面均匀包覆,包覆率高,结合性好,复合材料表面活化能高,具有较强的化学活性、氧化能力以及羟基存在,适合作为化工填料在造纸、涂料等领域应用,加填比例高、加填效果好。
以及,本发明使用焦磷酸钠、邻苯二甲酸二乙酯作为水化硅酸钙的分散剂,使用6-(2,3-二甲基马来酰亚胺)己基甲基丙烯酸酯和4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐作为纳米钛白粉的包覆剂,代替现有工艺中使水玻璃、偏钛酸等助剂,工艺实现简单,分散和包覆效果好,钛白粉和基体水化硅酸钙结合紧密,在生产过程中各种原料无毒无害,因此对环境资源起到一定保护作用。
最后,纳米级钛白粉、水化硅酸钙在升温和高速搅拌体系中进行结合,最终在水化硅酸钙表面结构上纳米钛白粉细小颗粒生成附着,水化硅酸钙与二氧化钛的结合强度远高于传统复合改性。
实施例4
本实施例公开的一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法,包括如下步骤:
1)将质量浓度16.0%的焦磷酸钠溶液25.00g与质量浓度10.5%的邻苯二甲酸二乙酯的乙醇溶液120g进行混合制备出分散剂待用;其中,焦磷酸钠与邻苯二甲酸二乙酯的摩尔比为1:3.8。
2)将质量浓度为5.0%的6-(2,3-二甲基马来酰亚胺)己基甲基丙烯酸酯溶液30g与质量浓度10%的4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐溶液355g进行混合制备出包覆剂待用,其中,6-(2,3-二甲基马来酰亚胺)己基甲基丙烯酸酯与4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐摩尔比1:2.6。
3)取质量浓度为12%的水化硅酸钙浆液5kg,加入上述配制好的分散剂14.5g后进行超声震荡混合,获得碳酸钙混合液。
4)取质量浓度为30%的钛白粉浆液400g,加入2.5g上述配制好的包覆剂,并进行高速搅拌,获得钛白粉混合液。
5)将钛白粉混合液缓慢倒入碳酸钙混合液中,期间保持搅拌转速650r/min,使混合液不发生沉降,待到完全混合后,升温至90℃,并进行转速为1200r/min的快速搅拌,混合85min后,对浆液进行固液分离,对混合物依次进行过滤、洗涤其中洗涤过程使用2.8L温度为75℃的热水进行喷淋,洗涤后进行烘干和收集,最终得到水化硅酸钙-钛白粉复合产品。
图2为本实施例中制备的碳酸钙-钛白粉复合材料的扫描电镜图;本实施例与实施例3中样品性能比较如表4所示。
表4实施例3和4样品性能指标
样品编号 | 白度(%) | 遮盖力(g/m2) | 吸油量(g/100g) | 亮度 | 光催化活性 |
实施例3 | 98.3 | 22.9 | 58.6 | 95.6 | 0.23 |
实施例4 | 98.9 | 23.8 | 62.4 | 96.3 | 0.32 |
注:光催化活性值表征复合材料的耐候性,光催化活性值越低,耐候性越好。
通过数据分析比较可知,使用水化硅酸钙作为填料基体的实施例4样品具有更高的遮盖力和吸油值,水化硅酸钙作为载体负载TiO2时分散性更好,因此遮盖力较好。且水化硅酸钙相较碳酸钙本身具有更高的吸油值,因此负载TiO2的情况下,仍具有较高吸油值。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S10.将分散剂加入碳酸钙浆液,并充分混合,得到碳酸钙均匀分散的碳酸钙混合液;
步骤S20.将包覆剂加入钛白粉浆液,并进行快速和充分搅拌使得包覆剂均匀包覆在纳米钛白粉微粒表面,得到均匀分散的钛白粉混合液;
步骤S30.将钛白粉混合液缓慢倒入碳酸钙混合液中,期间保持搅拌,使混合液不发生沉降并充分均匀混合,得到碳酸钙-钛白粉混合液;
步骤S40.将碳酸钙-钛白粉混合液进行加热,并快速搅拌,充分反应后进行固液分离获得固态混合物;对固态混合物进行过滤、洗涤、烘干后得到碳酸钙粉体表面均匀附着钛白粉细小颗粒的成品,即得到碳酸钙-钛白粉复合产品;
步骤S10中,所述碳酸钙浆液为浓度为6%—15%的轻质碳酸钙浆液;
步骤S10中所述分散剂为质量浓度为0.5%—2.5%的异丁醇溶液和0.9%—2.8%的2-乙基己醇溶液混合后得到的混合液;混合液中异丁醇与2-乙基己醇摩尔比为1:1—1:2;
步骤S20中所述包覆剂为质量浓度为0.2%—1.0%的乙烯醇溶液和0.5%—1.2%的丙烯酸溶液混合后得到的混合液,混合液中乙烯醇与丙烯酸摩尔比为2:1—1:1。
2.根据权利要求1所述的复合碳酸钙-钛白粉的制备方法,其特征在于,步骤S10中,所述分散剂的加入量为轻质硅酸钙干基重量的0.5%—1.5%;步骤S20中,钛白粉浆液浓度为15%—20%。
3.根据权利要求2所述的复合碳酸钙-钛白粉的制备方法,其特征在于,步骤S20中,所述包覆剂的加入量为纳米钛白粉干基重量的1.5%—2.0%。
4.根据权利要求2所述的复合碳酸钙-钛白粉的制备方法,其特征在于,步骤S30中,钛白粉混合液与碳酸钙混合液混合比例满足干基钛白粉与干基碳酸钙质量比为0.1—0.15条件。
5.一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S10.将分散剂加入碳酸钙浆液,并充分混合,得到碳酸钙均匀分散的碳酸钙混合液;
步骤S20.将包覆剂加入钛白粉浆液,并进行快速和充分搅拌使得包覆剂均匀包覆在纳米钛白粉微粒表面,得到均匀分散的钛白粉混合液;
步骤S30.将钛白粉混合液缓慢倒入碳酸钙混合液中,期间保持搅拌,使混合液不发生沉降并充分均匀混合,得到碳酸钙-钛白粉混合液;
步骤S40.将碳酸钙-钛白粉混合液进行加热,并快速搅拌,充分反应后进行固液分离获得固态混合物;对固态混合物进行过滤、洗涤、烘干后得到碳酸钙粉体表面均匀附着钛白粉细小颗粒的成品,即得到碳酸钙-钛白粉复合产品;
步骤S10中,所述碳酸钙浆液为浓度为9%—15%的碳酸钙浆液;所述分散剂的加入量为水化硅酸钙干基重量的2.0%—3.5%;
步骤S10中所述分散剂为焦磷酸钠溶液与邻苯二甲酸二乙酯的乙醇溶液的混合液;其中,焦磷酸钠溶液的质量浓度为12.5%—18.5%;邻苯二甲酸二乙酯的乙醇溶液的质量浓度为8.0%—11.5%;混合液中焦磷酸钠与邻苯二甲酸二乙酯的摩尔比为1:3—1:5;
步骤S20中所述包覆剂为质量浓度2.5%—5.0%的6-(2,3-二甲基马来酰亚胺)己基甲基丙烯酸酯溶液和质量浓度5.5%—10%的4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐溶液混合后得到的混合液,混合液中6-(2,3-二甲基马来酰亚胺)己基甲基丙烯酸酯与4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸磺酸基琥珀酰亚胺酯钠盐的摩尔比为1:2—1:4。
6.根据权利要求5所述的复合碳酸钙-钛白粉的制备方法,其特征在于,步骤S20中,钛白粉浆液浓度为21%—35%的钛白粉浆液;所述包覆剂的加入量为纳米钛白粉干基重量的2.1%—3.0%。
7.根据权利要求5所述的复合碳酸钙-钛白粉的制备方法,其特征在于,步骤S30中,钛白粉混合液与碳酸钙混合液混合比例满足干基钛白粉与干基碳酸钙质量比为0.2—0.25条件。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210807398.4A CN115197603B (zh) | 2022-07-11 | 2022-07-11 | 一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210807398.4A CN115197603B (zh) | 2022-07-11 | 2022-07-11 | 一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115197603A CN115197603A (zh) | 2022-10-18 |
CN115197603B true CN115197603B (zh) | 2023-07-28 |
Family
ID=83580735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210807398.4A Active CN115197603B (zh) | 2022-07-11 | 2022-07-11 | 一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115197603B (zh) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103897438A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-02 | 长春天成高新纳米复合材料有限公司 | 一种复合碳酸钙的制备方法 |
CN105778569A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-07-20 | 中钛集团洛阳市裕星化工有限公司 | 一种钛包覆轻质碳酸钙的复合钛白粉的制备方法 |
CN107936619A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-04-20 | 广西雅照钛白有限公司 | 一种复合钛白粉及其制造方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5886069A (en) * | 1995-11-13 | 1999-03-23 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Titanium dioxide particles having substantially discrete inorganic particles dispersed on their surfaces |
CN100582170C (zh) * | 2007-08-07 | 2010-01-20 | 王刚 | 复合钛白粉 |
CN103194098B (zh) * | 2013-04-07 | 2015-04-08 | 攀枝花学院 | 复合钛白粉的制备方法 |
CN104387807A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-03-04 | 天津市欣德泰铁粉有限公司 | 一种复合型钛白粉的制备方法 |
WO2016137459A1 (en) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | The Chemours Company Tt, Llc | Core/shell particles comprising a titanium dioxide core |
CN105754378B (zh) * | 2016-03-23 | 2018-11-09 | 河南鑫泰钙业有限公司 | 一种钙基钛白粉及其制备工艺 |
CN106565990A (zh) * | 2016-10-20 | 2017-04-19 | 青阳县金山粉业有限公司 | 一种二氧化钛、聚乙烯双重包覆碳酸钙无机填料及其制备方法 |
CN107353673A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-11-17 | 江苏特丰新材料科技有限公司 | 表面改性的钛白粉及其制备方法 |
CN108440997A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-08-24 | 上杭汉晶新材料科技有限公司 | 一种复合钛白粉及其制备方法 |
CN114716846A (zh) * | 2021-01-04 | 2022-07-08 | 北京橡胶工业研究设计院有限公司 | 一种二氧化钛包覆碳酸钙制备复合钛白粉方法 |
-
2022
- 2022-07-11 CN CN202210807398.4A patent/CN115197603B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103897438A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-02 | 长春天成高新纳米复合材料有限公司 | 一种复合碳酸钙的制备方法 |
CN105778569A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-07-20 | 中钛集团洛阳市裕星化工有限公司 | 一种钛包覆轻质碳酸钙的复合钛白粉的制备方法 |
CN107936619A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-04-20 | 广西雅照钛白有限公司 | 一种复合钛白粉及其制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115197603A (zh) | 2022-10-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106517285B (zh) | 一种棒状纳米碳酸钙的制备方法 | |
CN101654862B (zh) | 一种水性纳米浆料的制备方法 | |
CN102516821B (zh) | 室温硫化硅酮胶用纳米碳酸钙表面改性的方法 | |
CN108821322B (zh) | 一种层状结构微球沉淀碳酸钙的制备方法 | |
CN108609611A (zh) | 高稳定性的环保型碳纳米管的水分散液及其制备方法 | |
CN101531495B (zh) | 凹凸棒外墙乳胶漆 | |
CN104098932A (zh) | 一种白色矿物-二氧化钛复合粉体颜料的制备方法 | |
CN105502463A (zh) | 一种微纳分级孔结构碳酸钙中空微球的制备方法 | |
CN111925716A (zh) | 载银多壁碳纳米管抗菌水性环氧树脂涂料及其制备方法 | |
CN102993787A (zh) | 一种复合白色颜料及其制备方法 | |
CN103769045A (zh) | 一种粉煤灰基高性能吸附材料的制备方法 | |
CN115197603B (zh) | 一种复合碳酸钙-钛白粉的制备方法 | |
CN1944541A (zh) | 核-壳结构TiO2/CaCO3复合白色颜料的制备方法 | |
CN108410017A (zh) | 一种用于塑料母料中的高分散硫酸钡复合材料的制备方法 | |
CN1377921A (zh) | 纳米CaCO3/SiO2核-壳结构粒子的制备方法 | |
CN113736295A (zh) | 一种具有珠光效果的石墨烯无机涂料及配置方法 | |
CN106917320B (zh) | 一种新型的造纸填料及其制备方法 | |
CN113563762B (zh) | 一种水性疏水浆料及其制备方法与应用 | |
CN101348258A (zh) | 一种超细纳米高岭土的制备方法 | |
CN110407212B (zh) | 一种高分散性的纳米碳酸盐凝胶体及其制备方法和应用 | |
CN115321572B (zh) | 一种环保型类球状纳米碳酸钙的高效制备方法 | |
CN103897438B (zh) | 一种复合碳酸钙的制备方法 | |
CN115247006B (zh) | 一种轻质复合钛白粉及其制备方法 | |
CN105268404A (zh) | 一种新型水质净化用活性炭的复合材料及其制备方法 | |
CN102863003B (zh) | 一种表面改性纳米硫酸钡粉体的原位可控合成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |