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EP0499863A1

Method for preparation of fine particulate titanium dioxide and fine particulate titanium dioxide.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feinteiligem Titandioxid und feinteiliges Titandioxid. Das Titandioxid ist im wesentlichen transparent für sichtbares Licht und im wesentlichen absorbierend für UV-Strahlung. Bei seiner Herstellung wird feinteiliges Zinndioxid, dessen Teilchengröße 1 bis 10 nm, vorzugsweise 1 bis 4 nm beträgt, in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf TiO₂, eingesetzt. Durch den Zinndioxidzusatz wird die Teilchengröße des Titandioxids gezielt eingestellt. Durch eine Temperung bei 300 bis 800 oC, vorzugsweise 400 bis 600 oC werden nadelförmige Teilchen verrundet. Durch eine Nachbehandlung können die Teilchen mit anorganischen und/oder organischen Substanzen beschichtet werden. Das feinteilige Titandioxid kann über Natriumtitanat durch Zersetzung mit Salzsäure oder durch eine geeignete Hydrolyse einer Verbindung des vierwertigen Titans, die zur Rutilbildung führt, hergestellt werden. Das Zinndioxid wird bevorzugt als eine kolloidale Lösung eingesetzt, die durch Umsetzung von Zinntetrachlorid mit Wasser bei maximal 22 oC gebildet wird.

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17 claims: 8 independent, 9 dependent

  1. 1
    Verfahren zur Herstellung von feinteiligem Titandioxid, das im wesentlichen transparent für sichtbares Licht und im wesentlichen absorbierend für UV-Strahlung ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des feinteiligen Titandioxids feinteiliges Zinndioxid, dessen Teilchengröße 1 bis 10 nm, vorzugsweise 1 bis 4 nm beträgt, in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge des hergestellten Titandioxids, eingesetzt wird.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a) ein durch Hydrolyse einer Titanylsulfatlösung hergestelltes Titandioxidhydrat mit Anatasstruktur mit Wasser zu einer Suspension mit einer Konzentration von 20 bis 26 Gewichtsprozent TiO₂ aufgeschlämmt wird, b) die erhaltene Titandioxidhydratsuspension auf 60 bis 70 o C erhitzt wird, c) die erhitzte Titandioxidhydratsuspension zu einer solchen Menge einer auf 90 bis 100 o C erhitzten wässerigen Natriumhydroxidlösung unter Rühren zugegeben wird, daß nach ihrer Zugabe das Gewichtsverhältnis von NaOH zu TiO₂ im Gemisch 1,25 bis 1,65 beträgt, d) das Gemisch zum Sieden erhitzt und 120 bis 140 Minuten beim Siedepunkt gehalten wird, e) das Gemisch danach auf etwa 50 bis 60 o C abgekühlt und filtriert wird, f) der erhaltene Filterkuchen so lange gewaschen wird, bis der SO₄²⁻-Gehalt im Waschfiltrat weniger als 0,05 g/l beträgt, g) der gewaschene Filterkuchen bis zu einem TiO₂-Gehalt von 10 bis 25 Gewichtsprozent mit Wasser angeteigt wird und das erhaltene Gemisch mit einer 20 bis 25 Gewichtsprozent HCl enthaltenden Salzsäure bis zu einem pH-Wert von 2,8 bis 3,1 versetzt wird, h) das Gemisch auf 55 bis 65 o C erhitzt und bei dieser Temperatur 30 bis 45 Minuten belassen wird, wobei der pH-Bereich von 2,8 bis 3,1 eingehalten wird, i) zu dem Gemisch eine kolloidale Zinndioxidlösung zugegeben wird, in der das Zinndioxid eine Teilchengröße von 1 bis 10 nm, vorzugsweise 1 bis 4 nm aufweist, j) das mit der kolloidalen Zinndioxidlösung versetzte Gemisch mit so viel 20 bis 25 Gewichtsprozent HCl enthaltender Salzsäure bei 55 bis 65 o C peptisiert wird, daß ein Gewichtsverhältnis von in dieser Stufe zugesetzter Salzsäure berechnet als HCl zu TiO₂ von 0,15 :1 bis 0,25 : 1 eingestellt ist, k) die erhaltene Suspension im Verlauf von 30 bis 40 Minuten zum Sieden erhitzt und 60 bis 90 Minuten beim Siedepunkt gehalten wird, und l) die Suspension bis zu einem pH-Bereich von 4 bis 11, vorzugsweise 6 bis 8 neutralisiert wird.
  3. 3
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feinteilige Titandioxid durch Hydrolyse einer bei den betreffenden Hydrolysebedingungen unter Rutilbildung hydrolysierenden Verbindung des vierwertigen Titans in Anwesenheit von Zinndioxid, dessen Teilchengröße 1 bis 10 nm, vorzugsweise 1 bis 4 nm beträgt, hergestellt wird.
  4. 4
    Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindung des vierwertigen Titans Titantetrachlorid oder eine Verbindung eingesetzt wird, die durch die Umsetzung von Titantetrachlorid mit Wasser gebildet wird.
  5. 5
    Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinndioxid in Form einer kolloidalen Lösung eingesetzt wird, welche durch langsame Zugabe von Zinntetrachlorid zu destilliertem Wasser bei einer Temperatur von maximal 22 o C bis zu einer Konzentration von 180 bis 220 g/l SnO₂, Verdünnen dieser Lösung mit destilliertem Wasser auf 10 g/l SnO₂, wobei die Temperatur von 22 o C nicht überschritten wird, und einstündiges Reifen der verdünnten Lösung bei 20 bis 22 o C hergestellt wird.
  6. 6
    Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das hergestellte Titandioxid aus der Suspension geflockt und durch Filtration von der flüssigen Phase abgetrennt wird.
  7. 7
    Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das abgetrennte Titandioxid gewaschen wird.
  8. 8
    Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das abgetrennte Titandioxid getrocknet wird.
  9. 9
    Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das getrocknete Titandioxid gemahlen wird.
  10. 10
    Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Neutralisation, aber, im Falle einer Trocknung des Titandioxids, vor seiner Trocknung eine Substanz zugesetzt wird, die die Bildung harter Agglomerate verhindert.
  11. 11
    Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das getrocknete Titandioxid bei 300 bis 800 o C, vorzugsweise 400 bis 600 o C getempert wird.
  12. 12
    Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Titandioxid mit einer oder mehreren anorganischen und/oder organischen Substanzen nachbehandelt wird.
  13. 13
    Feinteiliges Titandioxid, das im wesentlichen transparent für sichtbares Licht und im wesentlichen absorbierend für UV-Strahlung ist, bestehend aus nadelförmigen Teilchen mit Rutilstruktur mit einer Länge von 10 bis 100 nm und einem Längen:Durchmesserverhältnis von 8:1 bis 3:1, wobei diese Teilchen 1 bis 10 Gewichtsprozent SnO₂ enthalten.
  14. 14
    Wässerige Suspension von feinteiligem Titandioxid gemäß Anspruch 13.
  15. 15
    Feinteiliges Titandioxid, das im wesentlichen transparent für sichtbares Licht und im wesentlichen absorbierend für UV-Strahlung ist, bestehend aus abgerundeten Teilchen mit Rutilstruktur mit einem Durchmesser von 10 bis 100 nm, wobei diese Teilchen 0,5 bis 10 Gewichtsprozent SnO₂ enthalten.
  16. 16
    Feinteiliges Titandioxid gemäß Anspruch 13 oder 15, enthaltend eine Beschichtung aus mindestens einer durch Nachbehandlung aufgebrachten anorganischen und/oder organischen Substanz.
  17. 17
    Wässerige Suspension von feinteiligem Titandioxid gemäß Anspruch 16.
Independent claims17