способ получения перламутрового пигмента на основе слюды

Формула изобретения

Способ получения перламутрового пигмента на основе слюды, включающий нагревание суспензии измельченной слюды в растворе, содержащем сульфат титана и серную кислоту, фильтрацию суспензии, промывку, сушку и прокаливание осадка, отличающийся тем, что нагревание суспензии слюды ведут до достижения степени осаждения гидроксида титана в пересчете на TiO₂ 50 70% после чего вводят вновь сульфат титана из расчета 0,1 0,3 мас.ч. TiO₂ на 1 мас.ч. слюды и полученную суспензию нагревают до 75 90^oС, причем промывку отфильтрованного осадка ведут водой до pН 2 4 и полученную при промывке осадка суспензию смешивают с раствором жидкого стекла до pН 6 8 с последующей фильтрацией суспензии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии неорганических пигментов, в частности перламутрового пигмента, используемого в лакокрасочной промышленности, в производстве декоративных пластмасс, пленочных материалов, покрывных концентратов для окраски кож, косметики и т.д.

Известен способ получения перламутрового пигмента на основе слюды с повышенным содержанием диоксида титана (авт. св. СССР N 1574614 кл. C 09 C 1/36, 1/40, БИ N 24, 1990). Этот способ предполагает покрытие частиц слюды гидроксидом титана в несколько слоев с промежуточным отделением осадка из суспензии, промывку его и суспендирование в свежем титансодержащем растворе. Этот способ длителен, что относится к его недостатку.

Известен способ получения перламутрового пигмента с однородной поверхностью частиц и хорошим качеством конечного продукта (авт. св. СССР N 1611911 кл. C 09 C 1/36, 1990). Этот способ состоит в том, что измельченную слюду перед нанесением на ее поверхность гидроксидной титановой оболочки методом термогидролиза титансодержащего сернокислого раствора обрабатывают раствором фторида аммония, содержащим 1 5 мас. NH₄F. По известному способу слюду, обработанную фторидом аммония, суспендирут в растворе титанилсульфата, расход которого берется из расчета 10 мас. TiO₂ к весу слюды, суспензию нагревают до 95^oC для гидролиза титанил-сульфата, затем отделяют покрытые чешуйки слюды, промывают их, сушат и прокаливают при 800^oC. Получают пигмент с хорошим качеством пластинок и однородным покрывным слоем. К недостаткам этого способа следует отнести низкое содержание диоксида титана в пигменте (не более 10% TiO₂), кроме того он обладает высокой водоемкостью (120%), что ограничивает области его применения. Кроме того фтор-иона в сточных водах, сопровождающих технологическую схему, создает экономические проблемы.

Задача изобретение повышение качества пигмента за счет увеличения содержания диоксида титана и модифицирования поверхности пигментных частиц соединениями кремния.

Поставленная задача достигается тем, что нагревание суспензии измельченной слюды ведут до достижения степени осаждения гидроксида титана в пересчете на TiO₂, равной 50 70% после чего вводят сульфат титана из расчета 0,1 0,3 мас.ч. TiO₂ на 1 мас. ч. слюды и полученную суспензию нагревают до 75 90^oC, а промывку отфильтрованного осадка ведут водой до pH 2 4 и полученную при промывке осадка суспензию смешивают с раствором жидкого стекла до pH 6 8 с последующей фильтрацией суспензии.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Измельченную слюду суспендируют в растворе содержащем сульфат титана и серную кислоту (содержание титана из расчета 10 мас. TiO по отношению к весу слюды, H₂SO₄ своб. 10 20% Т Ж 1 10), нагревают суспензию до достижения степени осаждения гидроксида титана в пересчете на TiO₂, равной 50 70% Затем в суспензию вводят сульфат титана из расчета 0,1 0,3 мас.ч. TiO₂ на 1 мас.ч слюды и при температуре 75 - 90^oC выдерживают суспензию в течение 2 3 ч, проводят фильтрацию с отделением осадка, который промывают водой методом репульпации до pH 2 4. При достижении указанного значения суспензию промытого осадка смешивают с раствором жидкого стекла до pH 6 8. Обработанный таким образом осадок после отделения жидкой фазы сушат и прокаливают при 800^oC. Осуществление заявляемого способа сопровождается гидролизом сульфата титана и осаждением гидротированных частиц на частицах слюды в два слоя, что обеспечивает более плотную покрывного слоя, чем в способе-прототипе. Содержание TiO₂ в пигменте (связанного с частицами слюды) составляет 25 30% Пигмент имеет серебристый (возможен небольшой желтоватый оттенок) цвет с характерным блеском. Промывка осадка, выделенного при нагревании водой, а затем жидким стеклом, модифицирует поверхность осадка, что выражается в снижении водоемкости конечного продукта.

Верхний предел степени осаждения титана (IV) 70% по TiO₂ определяется тем, что его превышение приводит к ухудшению цвета пигмента к появлению значительного желтого оттенка. При степени осаждения менее 50% отмечается повышение содержания TiO₂, не связанного с частицами слюды (свободного), что приводит к снижению блеска. Введение сульфата титана в количестве, превышающем 0,3 мас.ч TiO₂ на 1 мас.ч. слюды также как и повышение температуры более 90^oC приводит к повышению содержания в пигменте свободного TiO₂ и ухудшению его декоративных свойств. При расходе сульфата титана < 0,1 мас.ч. TiO₂ на 1 мас.ч. слюды и температуре менее 75^oC отличается снижение содержания TiO₂ в конечном продукте.

При промывке водой, полученного при нагревании осадка до pH < 2 образуется "толстое" покрытие поверхности пигмента оксидным соединением кремния, что ухудшает блеск пигмента. Для достижения при промывке pH суспензии > 4 требуется значительное увеличение промывной воды (в 5 8 раз), а снижение водоемкости практически не отличается. Добавка жидкого стекла в промывную суспензию из расчета pH < 6 не обеспечивает равномерности покрытия поверхности пигмента и водоемкость его повышается. При pH > 8 в пигмент попадает избыточное количество, что выражается в повышении количества водорастворимых солей.

Пример 1 (по способу-прототипу). Берут 1 кг измельченной слюды, обработанной фторидом аммония, суспендируют ее в 10 л раствора титанилсульфата, содержащего 100 г TiO₂, что составляет 10 мас. к массе слюды. Смесь нагревают до 95^oC для гидранта титанилсульфата. Полученные чешуйки слюды отделяют от реакционной смеси, промывают, сушат и прокаливают при 800^oC. Содержание TiO₂ в пигменте 8,5% водоемкость 120% укрывистость 90 г/м².

Пример 2. Берут 1 кг измельченной слюды, суспендируют ее в 10 л раствора титанилсульфата и нагревают суспензию до достижения степени осаждения гидроксида титана в пересчете на TiO₂ 50% затем в гидролизат вновь вводят сульфат титана из расчета 0,3 мас.ч. TiO₂ на 1 мас.ч. слюды и полученную суспензию нагревают при 90^oC в течение 3 ч. Затем осадок отделяют от жидкой фазы, промывают водой до pH 2 и полученную суспензию смешивают с жидким стеклом (d 1,14 г/см³) до pH 6 и после перемешивания в течение 30 мин суспензию фильтруют. Осадок после сушки прокаливают при 800^oC в течение 30 мин. Прокаленный продукт представляет собой пигмент с характерным перламутровым блеском (незначительный желтый оттенок). Содержание TiO₂ 29,2% водоемкость 87,4% укрывистость 40 г/м².

Пример 3. Берут 1 кг измельченной слюды, суспендируют ее 10 л раствора сульфата титана и серной кислоты и нагревают суспензию до степени осаждения гидроксида титана в пересчете на TiO₂ 60% В гидролизат вновь сульфат титана в расчете на TiO₂ 0,2 мас.ч. на 1 мас.ч. слюды и выдерживают при температуре 85^oC в течение 2,5 ч. Затем осадок отделяют от жидкой фазы, промывают водой до pH 3 и полученную суспензию смешивают с жидким стеклом (d - 1,14 г/см³) до pH 7 и после перемешивания в течение 30 мин суспензию фильтруют. Осадок после сушки прокаливают при 800^oC в течение 30 мин. Продукт представляет собой пигмент серебристого цвета с характерным перламутровым блеском. Содержание TiO₂ 26,5% водоемкость 85,4% укрывистость 48 г/м².

Пример 4. Берут 1 кг измельченной слюды, суспендируют ее в 10 л раствора титанилсульфата и нагревают суспензию до степени осаждения гидроксида титана в пересчете на TiO₂ 70% В гидролизат вновь вводят сульфат титана в расчете на TiO₂ (0,1 мас.ч. на 1 мас.ч. слюды), и при температуре 75^oC выдерживают смесь 2 ч. Затем осадок отделяют от жидкой фазы, промывают водой до pH 4 и полученную суспензию смешивают с жидким стеклом (d - 1,14 г/см³) и после перемешивания в течение 30 мин. суспензию фильтруют. Осадок после сушки прокаливают при 800^oC в течение 30 мин. Прокаленный продукт представляет собой пигмент серебристого цвета с характерным перламутровым блеском. Содержание TiO₂ 25,0% водоемкость 83,1% укрывистость 46,4 г/м².

В таблице приведены результаты, полученные при осуществлении предлагаемого способа по примерам 1 3, с запредельными значениями параметров 4 8 и данные по прототипу (пример 9.).

Из анализа экспериментальных данных, приведенных в таблице следует, что наиболее благоприятные условия для получения перламутрового пигмента с высоким содержанием TiO₂ с характерным серебристым блеском и низкими значениями водоемкости складываются при нагревании суспензии измельченной слюды в растворе сульфата титана и серной кислоты до достижения степени осаждения титана 50 70% (по TiO₂) с последующим выделением в гидролизат сульфата титана из расчета 0,1 0,3 мас.ч. TiO₂ на 1 мас.ч. слюды и нагреванием смеси при 75 90^oC; промывка полученного при нагревании осадка водой до pH 2 4 и введение в суспензию жидкого стекла до pH 6 8.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет примерно в 2,5 раза увеличить содержание в пигменте TiO₂, связанного с частицами слюды, и уменьшить показатели водоемкости на 30-35% укравистости в два раза. Такие свойства позволяют использовать перламутровый пигмент в производстве косметических и лакокрасочных материалов, а также для приготовления покрывных концентратов для окраски кож.