本發明屬于涂料領域，具體的涉及一種復合鈦白粉，將其作為填料制備的涂料具有高分散性和高流變性。
背景技術：
鈦白粉學名為二氧化鈦，被認為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，廣泛應用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業。尤其涂料行業是鈦白粉的最大用戶，用鈦白粉制造的涂料，色彩鮮艷，遮蓋能力高，著色力強，但是受鈦白粉本身資源的限制，現在鈦白粉資源日趨緊張，而且售價較高，生產成本較高。
為了解決價格高昂的成本，市場上采用立德粉，硫酸鈣等產品替代鈦白粉，但是綜合性能遠不如鈦白粉。其中，中國專利CN 102031023A提供了一種具有高白度和高遮蓋性能的鍛燒高嶺士基復合鈦白粉的制備方法。采用濕法球磨的方式制備復合鈦白粉，制備的復合鈦白粉遮蓋力有所提高，但是其白度較低，以及分散性差，長時間放置容易出現沉降，影響產品的質量，并且流變性低，不利于涂膜的制造與使用。
中國專利CN 105524494A提供了一種鈦白粉包覆型復合鈦白粉材料，所述復合鈦白粉材料包括鈦白粉和礦物粉體，其中以礦物粉體為基體，外面包覆有鈦白粉，使得鈦白粉的價格大大降低，可適當的替代鈦白粉使用，但是上述制備的復合鈦白粉仍然存在著在水性涂料中分散性不好、適用范圍窄、遮蓋能力差、流變性低的缺點。
因此，開發一種在涂料中分散性好、流變性高、適用范圍廣、遮蓋能力強，且長時間放置后仍然有較好的分散性的復合鈦白粉，也是目前所需要的。
有鑒于此，特提出本發明。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種復合鈦白粉，將其作為填料制備的涂料具有高分散性和高流變性，更好的滿足工業上的使用要求以及廣大消費者的需求。
為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：
一種應用于涂料的復合鈦白粉，所述復合鈦白粉包括鈦白粉與煅燒高嶺土，所述鈦白粉與煅燒高嶺土的質量比為60％-95％:40％-5％，所述鈦白粉的中位粒徑滿足：0.1um≤D50鈦白粉≤5um，所述煅燒高嶺土的中位粒徑滿足：0.1um≤D50高嶺土≤5um,且D50鈦白粉與D50高嶺土之差的絕對值ΔD滿足：ΔD≤2um。
優選的，所述鈦白粉與煅燒高嶺土的質量比為85％-95％:15％-5％。
進一步，煅燒高嶺土的粒徑分布滿足：D90高嶺土/D10高嶺土＜20，鈦白粉的粒徑分布滿足D90鈦白粉/D10鈦白粉＜10。
進一步，所述鈦白粉與煅燒高嶺土的堆密度之比為1-5。
進一步，鈦白粉的吸油量為15～25g/100g，煅燒高嶺土的吸油量為35～70g/100g。
優選的，煅燒高嶺土與鈦白粉之間的吸油量之差的絕對值為20-30g/100g。
更優選的，煅燒高嶺土與鈦白粉之間的吸油量之差的絕對值為22-25g/100g。
具體的，所述鈦白粉可為金紅石型鈦白粉、銳鈦型鈦白粉中一種或兩種。
優選的，所述金紅石型鈦白粉與銳鈦型鈦白粉的質量比為1:2～4.5。
一種采用上述復合鈦白粉的涂料，所述涂料由以下重量份數的原料組成：樹脂液300～340份，煅燒高嶺土和鈦白粉組合物330～360份，甲醇58～62份，甲苯42～48份，丙醇12～18份，丁酯15～20份，石蠟1～2份。
本發明還提供了上述復合鈦白粉在涂料中的應用，以上述復合鈦白粉為填料制備的涂料具有高分散性和高流變性，利于涂料的加工以及長期保存。
與現有技術相比，本發明的有益效果：
(1)高嶺土的層狀八面體結構使得復合鈦白粉在涂料體系中具有很好的懸浮型，起到有效防止沉淀的作用，增強涂料的分散穩定性。意外的發現，利用了粉體不同的粒徑分布進行合理級配，使得混合粉體的粒徑分布范圍適宜有效填補分子之間的空隙，有效的保證了復合鈦白粉的遮蓋力，白度，同時提高了復合鈦白粉的分散性，以及分散穩定性，長期放置不易出現沉降，減少了涂料使用中的不均一性。
(2)煅燒高嶺土與鈦白粉合適的堆積密度以及吸油值，制備得到的復合鈦白粉比表面積較大，吸油量較高，將其應用于涂料中，在保證具有良好分散性的前提下，具有更好的流變性，利于利于涂料涂抹均勻，且涂料的施工性更好。
(3)利用煅燒高嶺土與鈦白粉之間因不同的粉體的晶型結構及化學組成的差異能夠有效彌補單一超細非金屬粉體固有的性能缺陷，形成性能優勢互補的超細非金屬粉復合體。
具體實施方式
實驗例1
取不同粒徑分布的工業用鈦白粉作為填料制備成品涂料，并檢測涂料相關指標，工藝中其他參數取中間值。
表1不同粒徑的鈦白粉對涂料性能的影響
注：本發明中相關的測定方法均按照下述方法測定:
按照GB/T 1726-1979標準檢測涂料遮蓋力；
按照GB/T 5950-2008標準檢測涂料的白度；
涂料的分散穩定性測定：取50ml涂料倒入具塞刻度試管中靜置，48h后讀取上層清液的體積V，則涂料的分散穩定性＝(50-V)/50，其中數值越大表示涂料的分散穩定性越好。
由表1可知，當鈦白粉的粒徑小于0.1um時，鈦白粉的遮蓋力下降，且粒徑過小，易于團聚，分散性不好。當鈦白粉中位粒徑超過5μm時，其涂料成品的遮蓋力，白度，分散穩定性均顯著下降，無法應用于涂料中，且粒徑過大時也會對涂膜的光澤度有影響。因此，本發明選擇中位粒徑滿足：0.1um≤D50鈦白粉≤5um的鈦白粉作為實驗原料。
實驗例2
取不同粒徑分布的工業煅燒高嶺土，同時工藝中其他參數取中間值，制備涂料并進行相關檢測，結果見表2。
表2不同粒徑的煅燒高嶺土對涂料性能的影響
由表2可知，當煅燒高嶺土中位粒徑超過5μm時，其在涂料中的分散狀況較差，且其分散不穩定，且小于0.1um時易團聚，分散性不好，因此本發明選擇中位粒徑滿足0.1um≤D50高嶺土≤5um的煅燒高嶺土作為實驗原料。
實驗例3
取中位粒徑為1μm的工業鈦白粉、中位粒徑為1μm的工業煅燒高嶺土，通過對不同質量比的煅燒高嶺土和鈦白粉混合，獲得不同編號的組合物，制成涂料并檢測其關鍵指標，工藝中其他參數取中間值。
表3不同質量比的鈦白粉與煅燒高嶺土對涂料性能的影響
如表3所示，隨著煅燒高嶺土的添加量的增加，涂料的白度、遮蓋力下降較明顯，當煅燒高嶺土的添加量超過40％時，涂料的白度和遮蓋力明顯降低，不能滿足涂料的要求，因此在本發明中，選擇鈦白粉與煅燒高嶺土的質量比為60％-95％：40％-5％。
實驗例4
通常在涂料的使用過程中，如果涂料中各組分的分散狀況良好，可提高涂料的遮蓋力、白度、涂膜外觀、光澤度等應用性能。為了提供一種復合鈦白粉能夠在涂料溶劑中具有良好的分散性，并且確保涂料具有較好的分散穩定性。本發明探究了煅燒高嶺土的中位粒徑、鈦白粉的中位粒徑以及二者中位粒徑之間的差值關系對涂料的影響。
現分別取不同粒徑的鈦白粉、煅燒高嶺土，探究兩者之間的粒徑差值的關系，具體研究如下表，限定煅燒高嶺土與鈦白粉之間中位粒徑的差值，獲得不同編號的組合物，制成涂料并檢測其關鍵指標，工藝中其他參數取中間值。
表4鈦白粉D50與煅燒高嶺土D50差值對涂料的影響
由上表可以看出不同煅燒高嶺土、鈦白粉的粒徑以及二者粒徑差值對最終涂料分散情況的影響，粒徑的合理分配能夠有效彌補單一超細非金屬粉體固有的性能缺陷，形成性能優勢互補的超細非金屬粉復合體。其中當煅燒高嶺土中位粒徑在0.1～5μm之間，鈦白粉中位粒徑在0.1～5μm之間，且煅燒高嶺土與鈦白粉之間的中位粒徑差值不大于2μm時，添加相同量的煅燒高嶺土，可有效地改善涂料的涂膜光澤度以及分散性，尤其隨著煅燒高嶺土的添加量增多時改善更加明顯。
實施例5
為了避免因煅燒高嶺土和鈦白粉的粒度分布范圍過寬，而使得兩者分配不佳，再者為了減少不同批次涂料產品的性能差異過大，現探究了煅燒高嶺土和鈦白粉各自的粒度分布。
表5煅燒高嶺土和鈦白粉粒度分布對涂料的影響
有上表可知，鈦白粉的粒徑分布滿足為：D90鈦白粉/D10鈦白粉＜10，煅燒高嶺土的粒徑分布滿足為：D90高嶺土/D10高嶺土＜20，以其組合物作為填料用于制備涂料，由于粒徑分布合理，分布均一，制得的涂料白度、光澤度高，具有更廣泛的用途。
需要說明的是，本發明由發明人通過大量實驗獲得，在說明書中只展示其中的一部分，且本領域普通技術人員可以在此數據下理解并實施本發明，鈦白粉與煅燒高嶺土的質量配比為95％-60％：5％-40％的范圍內依然存在上述相同的趨勢并可得出相同的結論，具體的實驗數據不在贅述。
實驗例6
為了進一步提高復合鈦白粉的分散性，需要煅燒高嶺土與鈦白粉之間保持一定的堆密度，同時，作為涂料的填充劑，兩者之間的堆密度取值合理能夠有效地增強涂料的流變性，利于涂料涂抹均勻，增強涂料的光澤度。
表6鈦白粉堆密度與煅燒高嶺土堆密度的之比對涂料的影響
注：涂膜光澤度按GB/T9754標準檢測涂料光澤度；
流變性(黏度)的測定：將樣品置于25℃的恒溫槽中,流變儀的溫度計與樣品同溫時,在不同轉速下迅速測定其黏度，記錄數據。
如表6所示，當鈦白粉與煅燒高嶺土的堆積密度之比不在1-5之間時，兩者比值越大，吸油量相互影響，進而導致涂料的涂膜光澤度明顯下降，因此，本發明發現所述鈦白粉與煅燒高嶺土的堆密度為之比為1-5，效果更優。
實驗例7
通常在涂料領域中，顏填料粉體的吸油量主要是針對樹脂的吸附，若其吸油量過大，使得在油性涂料中，粉體會吸收大量樹脂，造成樹脂浪費，增加生產成本，另外粉體吸油量的大小對涂膜的性能影響較大，同時對涂料生產時的粘度影響也較大。
同時，為了避免在不同批次中，因煅燒高嶺土、鈦白粉吸油量的差異過大，導致吸油不均一，或者導致吸油量波動較大影響涂料的粘度、涂膜光澤度等指標，需要考慮煅燒高嶺土、鈦白粉二者吸油量的關系。
故以下通過鈦白粉的吸油量、煅燒高嶺土的吸油量、二者吸油量差值的絕對值這三個參數來證明本發明的有益效果，工藝中其他參數取中間值。
表7煅燒高嶺土吸油量與鈦白粉吸油量的差值對涂料影響
由上表7可以看出不同鈦白粉吸油量、煅燒高嶺土吸油量、二者之間吸油量差值的絕對值對最終涂料的粘度的影響，由于涂料在低剪切速率下的黏度越大,越不容易沉淀,貯存穩定性越好,涂料在中高剪切速率下的黏度越低,涂料的施工性越好。本發明發現鈦白粉吸油量在15～25g/100g之間，煅燒高嶺土吸油量在35～70g/100g之間，且煅燒高嶺土與鈦白粉之間的吸油量之差的絕對值為20-30g/100g時，涂料在低剪切速率下的黏度較大，涂料在中高剪切速率下的黏度越低，既保證了條的貯存穩定性同時也使涂料具有很好的流動性，便于施工。優選的，煅燒高嶺土與鈦白粉之間的吸油量之差的絕對值為22-25g/100g時，涂料的流動性更好。
需要說明的是，本發明由發明人通過大量實驗獲得，在說明書中只展示其中的一部分，且本領域普通技術人員可以在此數據下理解并實施本發明，鈦白粉與煅燒高嶺土的質量配比為95％-60％：5％-40％的范圍內依然存在上述相同的趨勢并可得出相同的結論，具體的實驗數據不在贅述。
鈦白粉可為金紅石型鈦白粉、銳鈦型鈦白粉的一種或者兩種。作為優選，上述鈦白粉選用金紅石型鈦白粉與銳鈦型鈦白粉的混合鈦白粉，其中金紅石型鈦白粉與銳鈦型鈦白粉的質量比為1:2～4.5。在大多涂料配方中，較多地僅采用一種晶型的鈦白粉原料，使得鈦白粉應用較為單一，在本發明中作為優選的，將金紅石型鈦白粉和銳鈦型鈦白粉進行混合使用，產生混晶效應，有利于提高TiO2的催化活性，從而使涂料具有優異的光學吸收性能和光催化性能，可提高相關涂料在太陽能電池、水污染治理、空氣凈化、室內污染處理等領域應用。
以下結合實施例對本發明的具體實施方式做進一步的描述，并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍內。
實施例1
組方： 金紅石型鈦白粉 85份
煅燒高嶺土 15份
其中，鈦白粉的D50鈦白粉＝1.0um，D90鈦白粉/D10鈦白＝5；堆密度為1.0g/cm3；吸油量為20g/100g；
煅燒高嶺土的D50高嶺土＝0.5um，D90高嶺土/D10高嶺土＝10；堆密度為0.2g/cm3；吸油量為45g/100g；
將金紅石型鈦白粉裝入溫度可控的高混器中，稱取處方量的煅燒高嶺土，緩慢加入高混器中，攪拌20min，從而得到成品，記為復合鈦白粉T1。
實施例2
組方： 銳鈦型鈦白粉 70份
煅燒高嶺土 30份
其中，鈦白粉的D50鈦白粉＝1um，D90鈦白粉/D10鈦白＝8；堆密度為0.8g/cm3；吸油量為22g/100g；
煅燒高嶺土的D50高嶺土＝2um，D90高嶺土/D10高嶺土＝15；堆密度為0.2g/cm3；吸油量為42g/100g；
將銳鈦型鈦白粉裝入溫度可控的高混器中，稱取處方量的煅燒高嶺土，緩慢加入高混器中，攪拌22min，從而得到成品，記為復合鈦白粉T2。
實施例3
組方： 混合鈦白粉 60份
煅燒高嶺土 40份
其中，混合鈦白粉由質量比為1:2的金紅石型鈦白粉與銳鈦型鈦白粉組成；
鈦白粉的D50鈦白粉＝0.5um，D90鈦白粉/D10鈦白＝10；堆密度為0.6g/cm3；吸油量為18g/100g；煅燒高嶺土的D50高嶺土＝2.5um，D90高嶺土/D10高嶺土＝20；堆密度為0.2g/cm3；吸油量為40g/100g；
將混合鈦白粉裝入溫度可控的高混器中，稱取處方量的煅燒高嶺土，緩慢加入高混器中，攪拌20min，從而得到成品，記為復合鈦白粉T3。
實施例4
組方： 混合鈦白粉 90份
煅燒高嶺土 10份
其中，混合鈦白粉由質量比為1:4.5的金紅石型鈦白粉與銳鈦型鈦白粉組成；
鈦白粉的D50鈦白粉＝1.0um，D90鈦白粉/D10鈦白＝10；堆密度為0.6g/cm3；吸油量為20g/100g；煅燒高嶺土的D50高嶺土＝3.0um，D90高嶺土/D10高嶺土＝10；堆密度為0.2g/cm3；吸油量為50g/100g；
將混合鈦白粉裝入溫度可控的高混器中，稱取處方量的煅燒高嶺土，緩慢加入高混器中，攪拌20min，從而得到成品，記為復合鈦白粉T4。
實施例5
按照下列配方配置本實施例的色漿ST1，其中鈦白粉采用實施例1的復合鈦白粉T1。
將上述組分混合均勻，制備得到涂料，記為ST1。
實施例6-8
采用與實施例5相同的步驟分別制備實施例6-8的涂料，不同之處在于，鈦白粉分別采用實施例2-4中制備的復合鈦白粉T2、T3、T4，得到涂料ST2、ST3、ST4。
對比例1
按照CN 102031023A實施例1制備等量的復合鈦白粉，記為D1。
對比例2
采用與本實施例5相同的步驟制備對比例2的涂料，不同之處在于，鈦白粉采用對比例1中制備的鈦白粉D1，得到涂料記為SD1。
(1)復合鈦白粉性能檢測
本發明采用不同粒徑、不同堆密度、不同吸油量的煅燒高嶺土和鈦白粉制備復合鈦白粉，先分別對復合鈦白粉進行相關性能檢測，具體的檢測標準如下：
(1)白度的檢測按照國家標準GB/T 5950-2008的進行檢測
(2)遮蓋力的檢測按照國家標準GB/T 1726-1979進行檢測
(3)吸油量的檢測方法按照GB/T 5211.15-1988規定的顏料吸油量的測定方法進行檢測。
(4)按照GB/T19587《氣體吸附BET法測定固態物質比表面積》進行測量具體結果見表8。
表8不同復合鈦白粉的性能測定
(2)涂料產品進行相關性能檢測
分別對實施例5-8中制備涂料ST1、ST2、ST3、ST4以及對比例2中制備涂料SD1的進行檢測，具體結果見表9、表10：
表9涂料白度、遮蓋力、光澤度、黏度檢測
表10涂料的涂膜表觀檢測、貯存穩定性、涂膜耐黃變性檢測
注：耐黃變性的檢測按照國家標準GB/T 23987-2009進行檢測；
涂膜外觀的檢測方法為：將涂料涂于樣板上，放置24h，在散射日光下目視觀察，如果涂抹均勻，無流掛、發花、針孔、開裂和剝落等涂膜病態，則評為正常；
涂料貯存穩定性的檢測方法為：將約0.5L的樣品裝入密封良好的儲罐中，罐內留有約10％的空間，密封后放入(50±2)℃恒溫干燥箱中，7天后取出在(23±2)℃下放置3h，對比貯存前后涂料狀態。
從表9以及表10所示的技術指標來看，實施例5、實施例6、實施例7、實施例8所制備的涂料，采用合適粒徑鈦白粉和煅燒高嶺土組合物，并且兩者之間的中位粒徑之差較小時，兩者能夠在不同粒徑之間能夠進行合理排布，使兩者之間達到最優的分配，利于復合鈦白粉在涂料中的分散，進而彌補了隨著煅燒高嶺土添加量增加導致的涂料光澤度、分散性下降。同時，鈦白粉與煅燒高嶺土堆密度之比在1-5之間，兩者的吸油量之差的絕對值在20-30g/100g，以其作為填料制備，其中制備的涂料在低剪切速率下的黏度較大,不容易沉淀,涂料貯存穩定性更高，耐變黃性更強；涂料在中高剪切速率下的黏度低,涂料的施工性好。因此，本發明所制備的復合鈦白粉在涂料中的綜合性能好，完全可以部分單一鈦白粉，是一種新型的功能性涂料助劑，同時，煅燒高嶺土填充涂料明顯降低涂料制品的成本，提高了經濟效益，具有極高的應用價值和市場推廣前景。
最后需要說明，以上實施例僅用于說明本發明的技術方案而并非限制，盡管參照較佳實施例對本發明的技術方案進行了詳細說明，本領域技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的保護范圍當中。