[发明专利]二氧化钛产品

说明书

本发明提供一种选自二氧化钛、掺杂的二氧化钛及其混合物的颜料颗粒材料，其中所述颗粒材料的平均晶体尺寸为0.3‑0.5微米，并且晶体尺寸分布使得40重量％或更多的颗粒材料具有0.3‑0.5微米的晶体尺寸，并且其中平均粒径与平均晶体尺寸的比例为1.25或更小。所述颜料材料可用于包含分散在载体中的颜料材料的组合物中，从而为所述组合物提供改进的不透明度。

发明领域

本发明一般涉及二氧化钛颗粒及其特别是在薄膜中的用途。

背景技术

二氧化钛(TiO₂)通常被视为商业中的主要白色颜料。它具有极高的折光指数，可忽略的颜色并且是惰性的。二氧化钛在市场中通常以两种主要多晶型物中的任一种而存在，锐钛矿或金红石；对于大多数商业应用而言，金红石是理想的形式。

众所周知，二氧化钛可在油漆、纸张、塑料、陶瓷，油墨等中用作遮光剂。

有两种主要的制备原料颜料二氧化钛的方法：硫酸盐方法和氯化方法。硫酸盐方法基于钛铁矿或二氧化钛渣在浓硫酸中的消化。在除去作为硫酸铁的铁以后，将溶液加热并用水进行稀释。钛会水解，形成硫酸氧钛沉淀物，将其进一步处理以生产TiO₂颜料。氯化方法依赖于低铁、含钛矿石或中间产物的碳-氯化反应以形成TiCl₄，然后TiCl₄进行气相氧化。

通过分散体的pH调节，二氧化钛可以从含二氧化钛的分散体中絮凝和/或沉淀出来。通过任何已知方法而获得的二氧化钛的整理方法可以包括一种或多种：干磨、湿磨、分级、过滤、洗涤、干燥、蒸汽微粉化和包装。通常而言，在商业方法中，总是将二氧化钛分散体进行研磨和微粉化以实现所需的粒度分布。

常规金红石TiO₂的平均(平均)晶体尺寸为0.17-0.29μm，而常规锐钛矿型TiO₂的平均(平均)晶体尺寸为0.10-0.25μm。

晶体尺寸与粒径不同。粒径取决于颜料在其使用系统中分散的有效性。

粒径由诸如晶体尺寸和研磨技术的因素而决定，例如，干、湿或结合研磨。常规金红石TiO₂的粒径为0.25-0.35μm，而常规锐钛矿型TiO₂的粒径为0.15-0.30μm。如果使用的技术使得晶体“聚集”在一起，则可以产生更大的粒径。

市售的二氧化钛通常具有150-350nm(0.15-0.35μm)的平均粒径。

对于大多数油漆，通常接受平均粒径(可使用Brookhaven BI-XDC X-射线盘式离心机系统而测定)应为0.29-0.32微米，几何标准偏差小于1.45。如技术人员应理解，粒径分布的模式化为对数正态分布。这同样适用于晶体尺寸分布。

可以使用Brookhaven BI-XDC X射线盘式离心机系统(XDC)按如下而测定粒径分布：将干燥的TiO₂材料(0.92克)与0.625gpl硅酸钠溶液(16.80克)和去离子水(5.28克)在Bosch研磨罐中进行混合，得到约4％固体的稀释悬浮液。用两滴氢氧化钠溶液(20gpl)而将pH调节至10-10.5。然后使用Bosch高速叶轮而将样品剧烈研磨10分钟。该方法设计用于代表大多数油漆和油墨生产中所使用的机械能。

如上所述，TiO₂晶体尺寸分布和粒径分布在性质上倾向于对数正态。与正态分布值相比，在分布曲线是对称的情况下，对数正态分布在大侧具有长尾的分布曲线。然而，对于这种对数正态分布，若相对于尺寸的对数而绘制颗粒的频率，则获得对称的分布曲线。正态分布的特征在于算术重量标准偏差，其中68重量％的晶体/颗粒位于“平均值+1标准偏差”和“平均值-1标准偏差”之间。相反，对数正态分布的特征在于几何重量标准偏差(GWSD)，其中68重量％的晶体/颗粒位于“平均值x 1标准偏差”和“平均值/1标准偏差”之间。