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。
众所周知,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。
普通碳酸钙每吨卖几百元,性能较好的或许能上千,而钛白粉每吨卖1.7万,如果让碳酸钙去替代或者部分替代钛白粉,岂不是大有可为?
中国地质大学(北京)丁浩教授团队提出了构建矿物与TiO2颗粒有序复合结构以提升TiO2应用性能的策略,发明了4种创新性工艺,揭示了矿物基体提升TiO2颜料的协同效应及其机制,取得多项创新性成果,并实现了产品的绿色化生产。
1、液相机械研磨法
在液体介质(主要是水)体系中,通过机械研磨作用使固体颗粒活化,并最终引发碳酸钙和亚微米TiO2颗粒相界面反应而制备包覆型复合颗粒。该工艺生产过程不使用有毒、有害化学品,不产生废水、废气和固体废物,并且耗能较低(加工成本小于1000元/吨)。
2、碳酸化法
将TiO2粒子加入到Ca(OH)2乳液与CO2气碳化反应体系方式制备CaCO3-TiO2复合颜料。选择廉价碳酸钙增量剂,通过较易控制的气相沉淀法方式制备CaCO3-TiO2复合颜料,可在保证颜料性能的前提下,减少TiO2添加量,降低用户成本。
3、疏水聚团组装法
以TiO2为组装物质单元主体,CaCO3为客体,以水体系中颗粒表面疏水作用力为主要驱动力,实现TiO2和CaCO3颗粒间的识别与结合,进而构筑TiO2在CaCO3颗粒表面有序而稳定的包覆分布结构。该方法具有低能耗、无污染、无废弃物等特性,所制备复合颜料产品表面疏水,与有机体系具有良好的相容性。
4、热解聚和强力复合工艺
采用干法热解聚、改性、包覆与穿插隔离方式制备以TiO2颗粒高度、稳定分散为特征钛白粉后处理产物的技术。所得到的矿物-TiO2复合颜料具有和商用钛白粉相当的颜料性能,并使其中TiO2的颜料性能显著提升。
所制备的CaCO3-TiO2复合颜料的颜色、吸油量、遮盖力和光稳定性等主要颜料性能与钛白粉相似,且成本与价格低廉。传统上应用钛白粉的相关行业都是其潜在用户。
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