一種基於改進表面處理工藝製備導電型鈦白的方法與流程

2023-12-09 16:04:26

本發明涉及鈦白粉製備
技術領域：
，更具體地說，涉及一種基於改進表面處理工藝製備導電型鈦白的方法，本發明對鈦白進行表面處理，改善鈦白的導電性，廣泛應用於油罐內壁、輸油管道等導(靜)電專用塗料產品當中。
背景技術：
：隨著時代的發展，人們的生活水平和生活質量不斷提高，各種高分子材料在日常生活中的應用逐漸增多，給人們帶來極大的便利。但是由於高分子材料自身導電能力較差，常常會因為受到環境的影響，造成靜電積累而導致事故，帶來無法彌補的損失。尤其是油罐內壁、輸油管道，若沒有做好防靜電措施，會造成很嚴重的後果。因此為保證油罐內壁、輸油管道的安全運輸儲存，導電性防腐塗料的發展越來越受到重視。導電性防腐塗料主要用於消除靜電危害，具有操作簡單、施工方便、成本低廉等特點，市場上也已形成非常成熟的生產工序。然而導電性防腐塗料存在的主要問題在於塗料用填料不可使用或不能完全使用傳統填料(如滑石粉、硫酸鋇、鈦白等)，尤其是使用廣泛的鈦白。因為傳統鈦白作用主要是提高塗料自身的光學性能，流變性能、自身機械強度等效果，而在導電性防腐塗料非常關注的表面導電性能作用不大，還有可能起到負貢獻作用，故完全由我國自主生產且導電性能滿足要求的導電性防腐塗料專用鈦白一直是我國一大空缺。經檢索，現有技術中導電鈦白的生產工藝主要是採用鈦白粉和氧化石墨進行物理混合來進行，如專利申請號cn201510700462.9，發明創造名稱為：一種納米級導電鈦白粉的生產工藝；該申請案將氧化石墨烯還原成石墨烯並且與二氧化鈦混合，最後形成二氧化鈦-石墨烯複合材料，用濃硫酸和高錳酸鉀將石墨粉氧化，離心沉澱後形成氧化石墨烯，乾燥並研磨成粉末，氧化石墨烯粉末和二氧化鈦粉末分別放入無水乙醇中，將氧化石墨烯的無水乙醇分散液滴入二氧化鈦的無水乙醇分散液中，加入鹽酸和蒸餾水得到凝膠狀產品，並進行陳化、超聲清洗，然後焙燒、研磨，氧化石墨烯還原為石墨烯並與二氧化鈦結合形成導電鈦白粉。該申請案即是這樣一種方案，但該種方案生產出的導電鈦白粉光催化活性有限，在實際使用中不能達到很好的光學性能，降解率較高，不能很好地達到永久性導電、防靜電製品的要求。專利申請號cn201610148082.3，發明創造名稱為：幹法摻雜製備金紅石型導電鈦白粉的方法；該申請案將硫酸法鈦白粉生產的已經加入金紅石型晶種的中間品偏鈦酸加入到草酸溶液中，配製成懸浮液；將氧化錫和三氧化二銻剪切混合加入到懸浮液中；再過濾、洗滌至無草酸根；烘乾、研磨、焙燒，然後冷卻至室溫，粉碎後得到導電鈦白粉。該申請案的主要原理是金屬摻雜改性，在一定的條件下在鈦白粉中摻雜錫、銻而製備出導電鈦白粉，其製備的導電鈦白粉光催化活性有限，在實際使用中不能達到很好的光學性能，降解率較高，不能很好地達到永久性導電、防靜電的要求。技術實現要素：1.發明要解決的技術問題本發明的目的在於解決上述現有技術中存在的問題，提供了一種基於改進表面處理工藝製備導電型鈦白的方法；本發明通過對鈦白粒子進行無機表面處理，包覆錫氧化物、鋁氧化物、鋅氧化物，改變鈦白表面性質，改善鈦白粒子的導電特性，引入導電樹脂，使之具有更好的表面電阻能力，能夠廣泛應用於油罐內壁、輸油管道等導(靜)電專用塗料產品當中。2.技術方案為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：本發明的一種基於改進表面處理工藝製備導電型鈦白的方法，將鈦白煅燒後原料經過破碎後打漿，使用矽酸鈉溶液進行分散，砂磨研磨後再對其進行無機表面處理，包覆錫氧化物、鋁氧化物、鋅氧化物，改變鈦白表面性質，將包覆好後產品洗滌，去除多餘鹽分，乾燥後進行氣流粉碎，在粉碎同時引入導電樹脂，獲得最終導電型鈦白。本發明的一種基於改進表面處理工藝製備導電型鈦白的方法，具體過程如下：(1)將鈦白煅燒後原料破碎，用去離子水製成濃度為800～1500g/l漿料，加入矽酸鈉溶液作為分散劑，ph控制為9.5～11，進行研磨分散；(2)將分散好的漿料加入砂磨機，流量控制在8.3～11.1m3/h，進一步減小粒徑；(3)將步驟(2)所得漿料稀釋至濃度為300～350g/l，升溫至75～80℃，並保持該溫度；(4)加入酸性含錫化合物溶液，調節ph至4.5～5.5，所加酸性含錫化合物溶液與步驟(3)所得漿料的質量比為0.5～1.0％，熟化1～1.5h；(5)加入鋁鹽溶液，調節ph至5.5～6.5，所加鋁鹽溶液與步驟(4)所得漿料的質量比為2.0～3.0％，熟化1～1.5h；(6)加入酸性含鋅化合物溶液，所加酸性含鋅化合物溶液與步驟(5)所得漿料的質量比為0.5～1.0％，使ph至4.5～5.5，熟化1～2h；(7)加入鹼溶液，使步驟(6)所得漿料的ph至7.0～7.5；(8)用45～60℃的去離子水過濾洗滌步驟(7)所得漿料，進行乾燥和氣流粉碎，在氣流粉碎過程中加入有機表面處理劑導電樹脂，製得導電型鈦白。更進一步地，步驟(1)所述鈦白煅燒後原料，金紅石型鈦白含量在99％以上。更進一步地，步驟(4)所述酸性含錫化合物為氯化錫、硫酸錫、硝酸錫，含錫化合物濃度以sno2計。更進一步地，步驟(5)所述鋁鹽為硫酸鋁、硝酸鋁、三氯化鋁，鋁鹽溶液濃度以al2o3計。更進一步地，步驟(6)所述酸性含鋅化合物為氯化鋅、硫酸鋅、硝酸錫，含鋅化合物以zno2計。更進一步地，步驟(7)所述鹼溶液為氫氧化鈉溶液或氨水。更進一步地，步驟(8)所述導電樹脂為環氧樹脂或導電聚丙烯樹脂。更進一步地，步驟(1)中加入的矽酸鈉溶液與漿料的質量比為3～5‰，矽酸鈉溶液的濃度為100～200g/l；步驟(4)-(6)中均要在1～1.5h內加入對應溶液，且所述酸性含錫化合物溶液、鋁鹽溶液和酸性含鋅化合物溶液的濃度均為50～100g/l；步驟(7)中要在0.5～1h內加入鹼溶液，所述鹼溶液的濃度為50～100g/l。更進一步地，步驟(8)中導電樹脂的加量佔半成品鈦白粉的2‰；導電樹脂中導電粒子的質量百分比濃度為40％。3.有益效果採用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果：(1)本發明的一種基於改進表面處理工藝製備導電型鈦白的方法，在鈦白生產中，改進無機表面處理、有機表面處理配方，通過包覆錫氧化物、鋁氧化物、鋅氧化物等導電材料，加入導電能力較強的導電樹脂，使鈦白成為具有導電功能填料，用於導電性防腐塗料中，具有良好的表面電阻及耐酸鹼、汽油能力；(2)本發明的一種基於改進表面處理工藝製備導電型鈦白的方法，其採用的鈦白煅燒後原料金紅石型鈦白含量在99％以上，此種原料具有轉化率高、耐候性好、黏度低等特點，尤其是生產時漿料濃度可控制較大濃度，可以大大的提高生產效率；(3)本發明的一種基於改進表面處理工藝製備導電型鈦白的方法，通過對鈦白進行粉碎，加入分散劑矽酸鈉，調節漿料ph，使鈦白粒子較好分散在溶液中；將漿料進入砂磨機溼磨，使漿料達到一定細度的鈦白分散體，保證鈦白表面處理包膜時在水中最佳分散狀態；(4)本發明的一種基於改進表面處理工藝製備導電型鈦白的方法，往漿料中加入酸性含錫化合物溶液，調節ph至4.5～5.5，能夠促進含錫化合物水解，使氧化錫在鈦白表面形成緻密氧化層，為鈦白提供第一層包覆，改善導電性；再在弱酸條件下，包覆氧化鋁膜，提高其流動性能和耐候性；最後在ph為4.5～5.5條件下包覆含鋅化合物，進一步保證其導電能力；在氣流粉碎當中加入導電樹脂，則可以使得產品具有更好的導電防靜電積累能力。附圖說明圖1是本發明的基於改進表面處理工藝製備導電型鈦白的流程圖。具體實施方式為進一步了解本發明的內容，下面結合實施例對本發明作進一步的描述。實施例1本實施例的一種基於改進表面處理工藝製備導電型鈦白的方法，主要目的是在鈦白生產中，改進無機表面處理、有機表面處理配方，通過包覆錫氧化物、鋁氧化物、鋅氧化物等導電材料，加入導電能力較強的導電樹脂，使鈦白成為具有導電功能填料，用於導電性防腐塗料中。本實施例可以通過如下過程實現：鈦白煅燒後原料經過破碎後打漿，使用矽酸鈉進行分散，砂磨研磨後再對其進行無機表面處理，包覆錫氧化物、鋁氧化物、鋅氧化物，改變鈦白表面性質。將包覆好後產品洗滌，去除多餘鹽分，乾燥後進行氣流粉碎，在粉碎同時引入導電樹脂，最終達到目標產品。下面將對本實施例的具體實現過程進行介紹：(1)將鈦白煅燒後原料破碎後，使用去離子水製成濃度為800g/l的漿料，加入3‰100g/l矽酸鈉作為分散劑，ph控制為9.5，進行研磨分散；所述鈦白煅燒後原料，金紅石型鈦白含量在99％以上，此種原料具有轉化率高、耐候性好、黏度低等特點，尤其是生產時漿料濃度可控制較大濃度，可以大大的提高生產效率。通過對鈦白進行粉碎，加入分散劑矽酸鈉，調節漿料ph，使鈦白粒子較好分散在溶液中。(2)將上述分散好的漿料加入砂磨機，流量控制在8.3m3/h，進一步減小粒徑，增加分散性；將漿料進入砂磨機溼磨，使漿料達到一定細度的鈦白分散體，保證鈦白表面處理包膜時在水中最佳分散狀態。(3)將漿料稀釋至濃度為300g/l，升溫至75℃，並保持其溫度；(4)在1h內，加入50g/l氯化錫溶液，調節ph至4.5，與步驟(3)所得漿料的質量比為0.5％，熟化1h；往漿料中加入氯化錫溶液，調節ph至4.5，能夠促進氯化錫水解，使氧化錫在鈦白表面形成緻密氧化層，為鈦白提供第一層包覆，改善導電性。(5)在1h內，加入50g/l硝酸鋁溶液，調節ph至5.5，與步驟(4)所得漿料的質量比為2.0％，熟化1h；調節ph至5.5，在弱酸條件下，包覆氧化鋁膜，能夠提高鈦白流動性能和耐候性。(6)在1h內，加入50g/l氯化鋅溶液，與步驟(5)所得漿料的質量比為0.5％，使ph至4.5，熟化1h；在ph為4.5條件下包覆含鋅化合物，進一步保證鈦白導電能力。(7)在0.5h內，加入50g/l氫氧化鈉溶液，使ph至7.0～7.5；(8)用45℃的去離子水將漿料過濾洗滌，進行乾燥，氣流粉碎，在氣流粉碎中加入有機表面處理劑導電環氧樹脂(濃度為40％)，加量為2‰，在氣流粉碎當中加入環氧樹脂，則可以使製得導電型鈦白產品具有更好的導電防靜電積累能力。實施例2本實施例的一種基於改進表面處理工藝製備導電型鈦白的方法，具體實現過程如下：(1)將鈦白煅燒後原料破碎後，使用去離子水製成1000g/l漿料，加入4‰150g/l矽酸鈉作為分散劑，ph控制為10.5，進行研磨分散；(2)將上述分散好的漿料加入砂磨機，流量控制在10.1m3/h，進一步減小粒徑，增加分散性；(3)將漿料稀釋至310g/l，升溫至78℃，並保持其溫度；(4)在1.2h內，加入80g/l硫酸錫溶液，調節ph至5.0，與步驟(3)所得漿料的質量比為0.8％，熟化1.2h；(5)在1.2h內，加入80g/l硫酸鋁溶液，與步驟(4)所得漿料的質量比為2.5％，調節ph至6.0，熟化1.2h；(6)在1.2h內，加入80g/l硫酸鋅溶液，與步驟(5)所得漿料的質量比為0.8％，使ph至5.0，熟化1.2h；(7)在0.8h內，加入80g/l氫氧化鈉溶液，使ph至7.2；(8)用55℃的去離子水將漿料過濾洗滌，進行乾燥，氣流粉碎，在氣流粉碎中加入有機表面處理劑導電聚丙烯樹脂(濃度為50％)，加量為3‰，製得導電型鈦白產品。實施例3本實施例的一種基於改進表面處理工藝製備導電型鈦白的方法，具體實現過程如下：(1)將鈦白煅燒後原料破碎後，使用去離子水製成1500g/l漿料，加入5‰200g/l矽酸鈉作為分散劑，ph控制為11，進行研磨分散；(2)將上述分散好的漿料加入砂磨機，流量控制在11.1m3/h，進一步減小粒徑，增加分散性；(3)將漿料稀釋至350g/l，升溫至80℃，並保持其溫度；(4)在1.5h內，加入100g/l硝酸錫溶液,調節ph至5.5，與步驟3)所得漿料的質量比為1.0％，熟化1.5h；(5)在1.5h內，加入100g/l三氯化鋁溶液，調節ph至6.5，與步驟4)所得漿料的質量比為3.0％，熟化1.5h；(6)在.5h內，加入100g/l硝酸鋅溶液，使ph至5.5，與步驟5)所得漿料的質量比為1.0％，熟化2h；(7)在1h內，加入100g/l氨水溶液，使ph至7.0～7.5；(8)用60℃的去離子水將漿料過濾洗滌，進行乾燥，氣流粉碎，在氣流粉碎中加入有機表面處理劑導電環氧樹脂(濃度為40～60％)，加量為4‰，製得新型鈦白產品。對比檢測說明以及結果將實施例1-3獲得的鈦白產品，與其他市場上產品通過應用評價對其在導電性防腐塗料性能進行檢測，判斷本發明與其他產品相比的優點。評價產品編號表面電阻(ω)耐酸性(h)耐鹼性(h)耐汽油性(h)實施例1109188175179實施例21010190189180實施例3108169176165對比樣1104175168148對比樣2104178170157註：對比樣1與對比樣2為隨機抽取的市場銷售鈦白產品。從檢測結果即可得出，實施例1、2、3這三種樣品在表面電阻、耐酸性、耐鹼性、耐汽油性這幾種性能都優於市面上銷售的兩種產品，其中實施例2最優，具有良好的表面電阻及耐酸鹼、汽油能力。當前第1頁12