[发明专利]一种硅钛复合粉体的制备方法

说明书

一种硅钛复合粉体的制备方法，属于复合粉体技术领域。本发明通过湿法有机表面改性使硅钛粒子行程沉积包覆，最终经过焙烧增加钛氧硅键形成，减少氢键的数量，增加稳定性、提高钛的表比面积从而增加色度。

技术领域

本发明属于复合粉体技术领域，具体涉及钛白粉和硅微粉，该硅钛复合粉体具有良好的分散性和稳定性以及和钛白粉相当光学性质。

背景技术

钛白粉是迄今为止性能最好的白色无机颜料，广泛应用于涂料、塑料、油墨、造纸、橡胶、化学纤维和化妆品等领域。但是其昂贵的价格和近一年来价格大幅走高的态势让一些下游用户苦不堪言，2016年以来钛白粉价格持续上涨，2016年以来，伴随整体形势好转，钛白粉价格持续上涨。2017年5月8日，Huntsman再次宣布在全球范围内提价约250美元/吨；2017年10月12日国内15家钛白粉企业集体发布涨价通知，上调价格幅度为500元/吨。目前国内华东地区金红石型产品市场价格为19800元/吨，相比2016年初10500元/吨的低点涨幅已近一倍。今年以来，受环保整治影响，国内钛精矿价格持续攀升，四川攀钢最新报价为1950元/吨，相比2016年初630元/吨的低点涨幅已超200％。

因此很多研究人员和企业致力于开发研究矿物/钛白粉复合颗粒材料，以制备出高性能、低价格的钛白粉替代品。我团队研发的硅钛复合粉体价格相对钛白粉低廉大约一半，柔韧度和钛白粉相当；钛白粉的颜料性能通过光学性能体现，其光学性能主要取决于二氧化钛粒子的表面性质，内核几乎不发挥作用，我团队研究的硅钛复合粉体二氧化钛精准包覆二氧化硅使表面依旧是二氧化钛光学性能完好；且二氧化钛以20％的比例发挥贡献颜料遮盖贡献力80％以上，同时由于二氧化硅的加入提升了钛白粉的分散性。

通过制备与钛白粉性能相似的矿物-TiO₂复合颜料，是缓解钛白粉生产和应用中存在的资源、环境与成本价格等问题的有效措施，同时还有利于矿物资源的高效利用。本团队研制的活性硅微粉和二氧化钛来生产复合颜料，活性硅微粉的生产关键是二氧化硅表面改性工艺，表面改性分为化学改性处理和热处理两道工序。经过化学表面改性处理后的粒子需要进一步热处理干燥。热处理后二氧化硅表面吸湿量低，且填充制品吸湿量也显著下降。但是，仅仅通过热处理，不能很好改善填充时界面的粘合效果，所以在热处理前，常对细粒子二氧化硅使用含锌化合物或使用硅烷(硅烷偶联剂)和过渡金属离子对细粒子二氧化硅进行处理。围绕硅微粉表界面亲水-亲油平衡的规模化改性等关键问题，团队研制出表面改性新策略，开拓了表面改性-原位干燥脱羟工艺路线，开发成功了具有高亲油性的复合硅微粉系列产品的规模化生产专有技术。

其次我们所用到的活性硅微粉主要是采用优质的天然硅矿石，通过分离晶核内异类矿物元素及解体羟基等复杂技术，实现既解决提高纯度问题，同时处理流程中的二次污染顽症，达到保纯提纯之目的，天然硅矿石(SiO₂)经开采、破碎、制砂、磁选、浮选、焙烧、酸洗、提纯、高纯水处理等多道工艺加工成硅微粉。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅钛复合粉体的制备方法，使得硅钛复合粉体具有良好的分散性和稳定性以及和钛白粉相当光学性质。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种硅钛复合粉体的制备方法，其特征在于，包括有效步骤：

步骤一：制备活性硅微粉的分散液

将表面含有大量羟基的而形成亲水性的硅微粉即活性硅微粉分散于无水乙醇中，优选每5kg活性硅微粉对应5-15L无水乙醇。

本发明采用活性硅微粉解决了硅微粉在有机树脂应用中的弊病，不仅增强了与有机树脂的相容性，还使得填充量大大增加，有效降低了成本。因此，活性硅微粉在涂料行业的应用可以说是“前途无量”。活性硅微粉表面是亲水性的，无论气相法或沉淀法都是如此。活性硅微粉表面富含的大量羟基，可以提高粒子与分子间的相容性，增强填料与聚合物之间交互作用，改善加工工艺性能，提高填料的补强性能。