Способ поверхностной обработки диоксида титана Советский патент 1990 года по МПК C09C1/36 

Изобретение относится к способам поверхностной обработки диоксида титана в технологии получения пигментного диоксида титана рутильной модификации, может быть использовано в лакокрасочной промышленности и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1239137.

Цель изобретения - снижение фотохимической активности конечного продукта.

Пример 1. К 200 мл водной суспензии рутильного диоксида титана (100 г/л TiOz) добавляют 0,5 мл раствора едкого натра (100 г/л NaOH) в расчете 0,25% NaOH к массе TiO, перемешивают. Полученную смесь заливают в лабораторный автоклав объемом 250 мл. ПОсле герметизации автоклав помещают в сушильный шкаф, нагревают до 140 Си выдерживают при этой температуре при постоянном перемешивании 2,5 ч (давление 3,6 атм). Затем автоклав охлаждают до 60-80°С, раскрывают, к суспензии добавляют 2,3 мл-раствора силиката натрия (70 г/л SiO) в расчете на 0,8% SiO к массе TiO, перемешивают. Добавляют 6,25 мл дигидрооксосульфата алюминия (60 г/л ) в расчете на 2% к массе Ti05, перемешивают, добавляют 1 мл раствора сульфата цинка (60 г/л ZnO) в расчете на 0,3% ZnO к массе TiO, перемешивают. Нейтрасп

00

оо

4ъ

:о

N}

лизацию осуществляют 4 мл раствора соды (100 г/л На4СО) до рН 4,5 с последующим перемешиванием, а затем 1,5 мл раствора едкого натра (100 г/л NaOH) до рН 6,8 с последующим перемешиванием

После выполнения соответствующих конечных операций, включая фильтрацию суспензии, сушку и растирание, пигмент имеет показатели, соответствующие ГОСТу на марку Р-02. Показатель фотохимической активности

(ФХА) предлагаемого пигмента на 43% меньше показателя пигмента, обработанного известным способом.

Примеры 2-10. Осуществляют в соответствии с технологией примера 1, но при различных количествах вводимого гидроксида натрия и условий гидротермальной обработки. При этом примеры 6-10 осуществляют вне предлагаемых параметров. Условия процесса и полученные результаты представлены в таблице.

/

Изобретение относится к способу поверхностной обработки диоксида титана, является дополнительным к авт.св.N 1239137 и позволяет снизить фотохимическую активность целевого продукта. К 200 мл водной суспензии рутильного диоксида титана добавляют раствор едкого натра в количестве, обеспечивающем 0,2-0,3 мас.% к TIO 2, и перемещивают. Полученную смесь заливают в лабораторный автоклав объемом 250 мл. После герметизации автоклав нагревают до 130-150°С и выдерживают при этой температуре и давлении 2,7-5,5 с атм в течение 2-3 ч. Затем автоклав охлаждают, раскрывают и к суспензии добавляют растворы силиката натрия, сульфата цинка и дигидрооксосульфата алюминия. После этого суспензию нейтрализуют последовательным добавлением растворов соды и едкого натра. Суспензию фильтруют, полученный осадок сушат, растирают и определяют фотохимическую активность (ФХА) пигмента. Анализ показал снижение ФХА пигмента по сравнению с прототипом на 38-53%. 1 табл.

Пример 11 (известный)о Получение пигмента марки Р-02,

К 200 мл водной суспензии ру- тильного диоксида титана (100 г/л TiO) добавляют 2,3 мл раствора силиката натрия (70 г/л SiO) в расчете на 0,8% SiO к массе Ti02, перемешивают «, Добавляют 6,25 мл дигид- рооксосульфата алюминия (60 г/л 3) в расчете на 2% к массе Ti02, перемешивают, добавляют 1 мл раствора сульфата цинка (60 г/л ZnO) в расчете на 0,3% ZnO к массе Ti04 перемешивают. Нейтрализацию осуществляют 4 мл раствора соды (100 г/л НалС03) до рН 4,5 с последующим перемешиванием, а затем 2 мл раствора едкого натра (100 г/л NaOH) до рН 6,8 с последующим перемешиванием. После выполнения соответствующих конечных операций, включая филь трацию суспензии, сушку и растирание, пигмент имеет показатели, соответствующие ГОСТу на марку Р-02. Показатель ФХА данного пигмента принимаем за 100%.

Модифицирование поверхности диоксида титана представляет собой химическое осаждение на частицах Ti02 тонких пленок А1(ОН)3, Zn(OH), Al1(Si03)3 путем добавления в водную суспензию диоксида титана, содержащую водорастворимые соединения Si, Zn, A1, щелочного агента (растворов NaOH, ). Осадок Ti02 отфильтровывают и отмывают от ионов Na и случае, если на частицах TiO образуется частичное покрытие, модифицирующие соединения находятся в отдельной фазе. Такой продукт обладает высокой ФХА.

Предварительная гидротермальная обработка суспензии TiO-з способствует протеканию процессов гидролиза на поверхности частиц. Рутил гидро- литуется по схеме:

55

Ti - ОН

:TiO + Н (1)

и его частицы заряжаются отрицательно. На заряженных отрицательно частицах происходит хемосорбция катионов

Al , Zn2, При последующем введении в суспензию щелочного агента образующиеся соединения А1(ОН)Э 2п(ОН)з, Al-j(Si04)a обволакивают частицы TiOz Чем сильнее заряжены частицы TiO, .тем прочнее они сорбируют катионы металлов, тем прочнее связаны с ними образующиеся пленки модифицирующих соединений, тем сильнее ФХА целевого продукта.

Положительный эффект снижения ФХА пигмента путем гидротермальной обработки суспензии ТгОг перед поверхностной обработкой проявляется лишь при проведении гидротермальной обработки при температурах не менее 200-220°С и давлениях 15 - 23 атм. Объясняется это тем, что.при более низких температурах протекание реакции, описываемой уравнением (1),затруднено вследствие того,что образующиеся протоны смешают равновесие реакции влево. Проведение гидротермальной обработки при указанных температурах и давлениях ухудшает технико-экономические показа- тели процесса, требует применения сложного автоклавного оборудования.

Введение в водную суспензию диоксида титана перед гидротермальной обработкой гидроксида натрия в количестве 0,2-0,3% к массе TiOa дает возможность снизить температуру гидротермальной обработки до 130-155°С. Интервал развивающихся при этом давлений составляет 2,7-5,5 атм. Указанные параметры позволяют использовать для гидротермальной обработки диоксида титана стальные эмалированные аппараты объемом 10-25 м , рассчитанные на давление до 6 атм. Эффект снижения температуры гидротермальной обработки при введении в суспензию диоксида титана гидроксида натрия объясняется тем, что образующиеся по реакции (1) протоны связываются гидроксил-ионами, и равновесие реакции (1) смещается вправо.

1583430

Если добавка гидроксида натрия составляет менее 0,2% к TiOt, то процесс гидролиза протекает недостаточно полно. Если добавка гидроксида натрия составляет более 0,3%, то избыток гидроксида натрия вызывает во время введения водорастворимых соединений цинка, кремния и алюминия осаждение гидроксидов в объеме сус

Т104.

При температуре гидротермальной обработки менее 130°С (давление ме- нее 2,7 атм) гидролиз частиц TiO по реакции (1) протекает недостаточно полно. При температуре гидротермальной обработки более 155°С (давление более 5,5 атм) ухудшаются технико- экономические показатели процесса, усложняется аппаратурное оформление.

За время менее 2 ч гидролиз частиц TiO полностью не проходит. Время гидротермальной обработки более 3 ч не приводит к увеличению степени гидролиза частиц Ti02 и, как следствие, к снижению ФХА.

Таким образом, осуществление предлагаемого способа позволяет по сравнению с известным .снизить фотохимическую активность модифицированного диоксида титана на 38-53%, что позволяет увеличить срок службы лакокрасочного покрытия на основе пигмента из диоксида титана. Формула изобретения

Способ поверхностной обработки диоксида титана по авт.св. №1239137, отличающийся тем, что, с целью снижения фотохимической активности конечного продукта, перед введением водорастворимых соединений кремний, цинка и дигидрооксосуль- фата алюминия в водную суспензию диоксида титана вводят гидроксид натрия в количестве 0,2-0,3 мас.% к TiO, после чего суспензию подвергают гидротермальной обработке при температуре 130-155 С и давлении 2,7-5,5 атм в течение 2-3 ч.