專利名稱：：制備二氧化鈦顏料的改進方法制備二氧化鈦顏料的改進方法
技術領域：
：本發明涉及制備氯化物法二氧化鈦顏料的方法，并且特別涉及在施用無機氧化物和有機精整處理之前的濕-或介質-研磨粗氯化物法二氧化鈦顏料的方法。二氧化鈦顏料用于油漆、塑料、紙張和化妝品中，其中加入顏料粉末以使所希望應用之處著色或變不透明。通常，通過在蒸汽相中氧化四氯化鈦來制備金紅石顏料。所得氧化產物是含有大量超尺寸顆粒的粗二氧化鈦顏料。為了使此粗產物適合用作這些不同的最終用途中的顏料，典型地將粗二氧化鈦顏料制備為含水漿液，該含水漿液然后在研磨介質(例如鋯石英砂，如Brownbridge等的美國專利第5,444,817號的方式)存在下濕-研磨或介質-研磨，并且用任何各種無機氧化物進行表面改性，所述無機氧化物例如為Si02、Al203和Ce02。各種有機精整或表面處理也是公知的。在粗氯化物法二氧化鈦產物中高濃縮的槳液(高固體漿液)的使用是所期望的，用于改進介質研磨步驟的效率，并增加整個制備方法的研磨和精整部分的產量。使用較高固體粗Ti02槳液的限制因素是漿液的粘度，其中增加粗氧化產物的量也對應增加漿液粘度。增加的漿液粘度進而轉化為增加研磨粗產物的能量需求、和/或對于上述加入的無機氧化物減少最佳混合和減少平滑和均勻涂覆。因此，多年以來已經建議了各種方法來制備具有低粘度的粗氯化物法二氧化鈦材料的高固體含水漿液。例如Kinniard等的美國專利第6，528，568B2在制備具有良好光澤和透明度的非常耐用的、致密二氧化硅處理級的具體上下文中描述了所遇到的問題，即在粗產物/氧化劑排放物的濕研磨漿液的致密二氧化硅處理時，發現發生了強硅酸鋁接合的附聚和形成。所得附聚材料耐流體能量研磨至期望的粒度，結果光學性能退步。Kinniard等的方案包括特別或基本上從氧化劑排放物中除去鹽，并在研磨前向高固體漿液中加入分散劑，從而提供"高分散的、高解附聚漿液"，其然后可以進行致密二氧化硅處理，而不附聚至一定程度，從而在流體能量研磨后不能實現滿意3的光學性能。鹽的除去通過中和并洗滌原始氧化劑排放物以基本上減少鹽含量來實現。在介質研磨前，低密度、高固體(50-60+%)漿液然后被重新用含分散劑的水制漿。Niedenzu等的美國專利第5,501,732號專利在制備硅烷化二氧化鈦顏料的上下文中描述了在研磨高固體漿液(30-85%固體)期間使用各種粘度減低劑(reducent)，例如三乙醇胺、2-氨基-2甲基-l-丙醇、三羥甲基丙烷、焦磷酸四鉀或它們的混合物。諸如Trendell等的美國專利第5,622,628號和Story的美國專利第4,978,396號的其他文獻并不象本發明一樣涉及適于高固體、低粘度漿液的制備方法，而是涉及制備具有低粘度的表面處理的、精整的顏料的濃漿液。Trendell等與Kinnard等類似，在通過錯流過濾將漿液由約50%固體濃完全縮到70-80%固體之前，過濾并洗滌所得濾餅以除去溶解的離子物質。Story使用了在超大氣壓下進行的脫水步驟，將漿液由20-50%固體濃縮到約70%-約80%固體。本發明提供了一種制備二氧化鈦顏料的改進方法，其中a)通過以下過程制備高固體漿液收集包含由四氯化鈦氧化得到的粗二氧化鈦、分散劑和水的材料，然后混合所收集材料以形成漿液，b)然后通過添加并混合另外量的水來稀釋高固體漿液，以及c)所得漿液然后進行介質研磨。經介質研磨的顏料然后適于通過用無機和/或有機精整處理和流體能量研磨的處理來進行常規精整。令人驚奇地，己經發現，與其中所述漿液使用相同粗產物、相同分散劑和相同水初始制成較低濃度的情形相比，形成具有較高濃度粗二氧化鈦氧化劑產物的含水漿液及然后將所述漿液稀釋至較低的固體濃度導致了用于介質研磨和精整的較低粘度材料。簡而言之，通過以不同方式形成漿液，可以制備具有不同粘度但組成相同的漿液。在本發明的第一實施方案中，反應了制備具有一定高含量粗二氧化鈦產物但是具有較低粘度的待介質研磨的槳液的第一方面，初始高固體漿液被制備為固體濃度高于粗二氧化鈦產物的期望或目標的較低濃度，稀釋以提供所期望的或目標的較低濃度。本發明的此第一方面提供了例如在解決Kinniard等(美國專利第6，528，568B2號)提及的制備易于附聚的致密二氧化硅處理的二氧化鈦問題的重要價值，因為可通過本發明的方法使得粘度足夠多地降低，以便介質研磨和致密二氧化硅處理，使得Khmiard等的必須的除鹽步驟可以省略而不再是必須的。在第二個相關方面中，由于此現象，可以制備具有增加固體濃度的漿液，然而其具有與直接制備為較低固體濃度的漿液相同的用于介質研磨的粘度。在此實施方案中，.形成的漿液在第一高固體濃度下包括粗二氧化鈦、水和分散劑，并且加入水以將漿液稀釋到目標濃度，該目標濃度對應直接制備并且有相同材料組成且沒有稀釋步驟的濃度。甚至在稀釋之后，根據本發明所制備并稀釋到目標濃度的漿液具有較高固體含量。本領域技術人員將知道此較高固體含量意味每噸顏料的干燥成本可以降低，并且來自研磨和精整操作作為整體的總產量改進，在此第二相關方面也曾加了其重要價值。本發明的方法涉及經由公知的氯化物法制備二氧化鈦的改進方法，其中在還原劑如石油焦存在下，含鈦礦石和/或渣料被氯化以生成四氯化鈦，未反應的渣料和石油焦以及不希望的氯化產物(例如，來自存在于礦石和/或渣料中其他金屬的廢金屬氯化物)與期望的四氯化鈦氯化產物分離，然后四氯化鈦被氧化以提供粗二氧化鈦產物。常規上，粗二氧化鈦產物與分散劑加入水中，形成漿液，在研磨介質如鋯石英砂存在下對所述漿液進行濕-或介質-研磨。之后，無機和/或有機表面處理典型地結合以下方式進行結合二氧化鈦的過濾、洗滌和回收，以及結合二氧化鈦的流體能量研磨/微粉化，從而最終生成精整的二氧化鈦產物，該產物適于所希望的最終用途。本領域技術人員將很熟悉可常規用于使介質-研磨的粗二氧化鈦產物至精整的二氧化鈦顏料的材料、裝置和方法步驟，并且因為這些后續步驟對本發明沒有影響，本文不再進一步描述本發明制備的介質-研磨的粗二氧化鈦材料的精整。本發明更特別涉及能夠介質研磨分別根據本發明第一和第二方面的具有降低粘度的高固體漿液或具有給定特征粘度的更高固體漿液。如己經提到的，這些目標是通過以下發現來得到的由粗氯化物法二氧化鈦、分散劑和水制備的60%固體的漿液可以被制備為具有較低粘度用于在砂磨機中研磨，例如通過制備含有超過60%固體的漿液，然后加入需要量的稀釋水，并進一步混合以達成60%固體含量。以類似方式，漿液可以通過相同的稀釋方法來制備，其具有超過60%的固體，但是，與由直接從粗氯化物法二氧化鈦、分散劑和水制備的僅60%固體的漿液相比，其具有相同的用于介質研磨的粘度。優選地，本發明制備的高固體漿液包括至少50重量％的粗顏料，并且更優選至少約60重量％的粗顏料固體。優選地，根據本發明制備的初始的較高固體漿液在其第一方面是高于用于介質研磨的漿液的目標最終固體含量至少約2%，并且因此稀釋到目標最終固體含量。因此，舉例而言，當待介質研磨的漿液希望地是60重量％的粗二氧化鈦，優選制備的初始槳液含有至少約60重量％的粗二氧化鈦材料。實施例在0.18重量％(基于顏料)的六偏磷酸鈉(SHMP)分散劑存在下，將由四氯化鈦蒸汽相氧化得到的且在其晶格中含有0.8%氧化鋁的粗二氧化鈦顏料分散在水中，并加入足夠量的氫氧化鈉以調劑分散體的pH至9.5或更大，從而得到固體含量為61重量％的水分散體。使用BrookefieldViscometer(ModelDV-l,心軸#5，100rpm)，制備的具有61%固體的粗顏料漿液的粘度在21°〇下為906cP。然后通過相同的方法制備固體含量至63%的漿液，并與另外的水混合而稀釋至61%固體含量。此漿液所測量的粘度在2rC下僅為284cP。類似地，直接且然后通過根據本發明的超濃度和稀釋制備其他不同固體含量的粗顏料漿液，測量每種漿液的粘度用于對比。結果列于表1中。通過直接方法制備的樣品攪拌幾小時，看看是否在粘度中發現任何變化，但是沒有發現變化。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1中的結果說明了在根據本發明的第一方面介質研磨前，可以容易且簡單地達成含水粗氯化法二氧化鈦顏料漿液粘度的顯著降低，而無需降低固體含量，并因而無需降低產量。表1的結果還說明了根據本發明的第二方面，對于進入介質研磨的當量粘度，粗顏料漿液的固體含量可以如希望地增加，從而改進產量和產率，例如，從約55.4%的固體含量(對于通過常規直接方法制備的漿液，表現為具有280厘泊的粘度)至約61%的固體含量(通過本發明方法制備的漿液，測量的粘度為284厘泊)。權利要求1.一種制備二氧化鈦顏料的方法，其包括以下步驟a)通過收集包括由四氯化鈦氧化得到的粗二氧化鈦、分散劑和水的材料，然后混合所收集的材料以形成漿液，制備含水高固體漿液；b)通過添加并混合另外量的水來稀釋該含水高固體漿液；c)所得含水較低固體漿液進行介質研磨；d)回收經介質研磨的粗二氧化鈦產物；以及e)精整經介質研磨的粗二氧化鈦產物，生成精整的二氧化鈦顏料產品。2.權利要求1的方法，其中含水高固體漿液的制備及其稀釋連續進行，以便連續提供粗二氧化鈦漿液以進行介質研磨。3.權利要求l的方法，其中初始的含水高固體漿液包含至少50重量％的粗二氧化鈦。4.權利要求3的方法，其中初始的含水高固體漿液被稀釋，從而提供一定目標較低固體濃度的粗二氧化鈦，其比初始的高固體濃度低2%或更多。5.權利要求1的方法，其中初始的含水高固體漿液包含至少約60重量%的粗二氧化鈦。6.權利要求5的方法，其中初始的含水高固體漿液被稀釋，從而提供一定目標較低固體濃度的粗二氧化鈦，其比初始的高固體濃度低2%或更多。全文摘要一種制備二氧化鈦顏料的方法，其包括以下步驟a)通過收集包括由四氯化鈦氧化得到的粗二氧化鈦、分散劑和水的材料，然后混合所收集的材料以形成漿液，制備高固體漿液；b)通過添加并混合另外量的水來稀釋該含水高固體漿液；c)所得含水較低固體漿液進行介質研磨；d)回收經介質研磨的粗二氧化鈦產物；以及e)精整經介質研磨的粗二氧化鈦產物，生成精整的二氧化鈦顏料產品。文檔編號C09C1/36GK101506315SQ200780031490公開日2009年8月12日申請日期2007年6月28日優先權日2006年7月25日發明者D·N·皮拉斯,R·霍斯金斯,V·R·R·戈帕拉祖申請人:特羅諾克斯有限公司