способ получения вещества для обработки пигментов

Формула изобретения

Способ получения вещества, содержащего соединения алюминия для поверхностной обработки пигментов, включающий осаждение Аl₂О₃3Н₂О, отмывку осадка от водорастворимых солей и термообработку, отличающийся тем, что осаждение Аl₂О₃3Н₂О проводят путем пропускания углекислого газа через раствор алюминатов одного или нескольких щелочных металлов, а термообработку Аl₂О₃3Н₂О проводят при температуре от 300 до 900^oС в присутствии соединений кальция и/или магния от 0,05 до 3 мас. % в пересчете на СаО и/или MgO от количества Аl₂O₃.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано при обработке пигментов, главным образом, двуокиси титана, а также литопона, свинцового крона, железоокисных пигментов с целью снижения их фотохимической активности (изменение цвета в процессе эксплуатации, меление), улучшения диспергируемости в различных связующих, а также снижения показателя укрывистости.

Известен способ получения вещества, содержащего гидроксиды алюминия и кремния, путем осаждения из растворов их солей в суспензии двуокиси титана; при этом происходит модификация пигмента (двуокиси титана), см. US 3409501, 1968.

Недостатком этого способа является его сложность из-за необходимости наличия гидроксидов как алюминия, так и кремния, что необходимо для того, чтобы сбалансировать соотношение гидрофильных и гидрофобных свойств поверхности пигментов, модифицируемых веществом, получаемым согласно этому способу; кроме того, отмывка и последующая термообработка происходит совместно с двуокисью титана, количество которой во много раз превышает количество модифицирующего вещества, получаемого по данному способу, что резко увеличивает расходы на реализацию способа из-за необходимости увеличения количества или мощности технологического оборудования и воды для промывки; следует также отметить, что получаемое по способу вещество не обеспечивает достаточную укрывистость модифицируемых им пигментов.

Известен способ получения вещества для поверхностной обработки пигментов, которое содержит соединения алюминия и кремния - Аl₂О₃3Н₂О и SiO₂4H₂O; способ включает осаждение этих соединений посредством пропускания углекислого газа через раствор алюмината щелочного металла, отмывку осадка и последующую термообработку в виде сушки (нагрева с целью удаления физической влаги), см. журнал "Лакокрасочные материалы и их применение", 1965, 4, с.с. 13-14 (копия ссылки прилагается).

Данный способ принят в качестве прототипа настоящего изобретения.

Недостатком данного способа, как и описанного выше аналога по патенту США, является сложность и высокая стоимость реализации из-за наличия в получаемом веществе гидроксидов как алюминия, так и кремния; кроме того, гидроксиды не обеспечивают достаточного снижения фотохимической активности обрабатываемых ими пигментов, необходимую степень их диспергируемости в различных связующих, а также требуемую укрывистость.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания такого способа получения вещества для поверхностной обработки пигментов, который позволил бы получить вещество, модифицирующее пигменты таким образом, что обеспечивало бы значительное снижение их фотохимической активности, повышалась диспергируемость и достигалось снижение показателя укрывистости (расход пигмента на единицу поверхности, г/м²).

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в способе получения вещества, содержащего соединения алюминия для поверхностной обработки пигментов, включающем осаждение Аl₂О₃3Н₂О, отмывку осадка от водорастворимых солей и термообработку, осаждение Аl₂О_з3Н₂О проводят путем пропускания углекислого газа через раствор алюминатов одного или нескольких щелочных металлов, а термообработку Аl₂О₃3Н₂О проводят при температуре от 300 до 900^oС в присутствии соединений кальция и/или магния от 0,05 до 3 мас. % в пересчете на СаО и/или MgO от количества Аl₂О₃.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

Благодаря реализации отличительных признаков заявленного изобретения в результате реализации способа получается принципиально иное вещество, нежели в прототипе - оксигидроксид алюминия, представляющее собой смесь промежуточных фаз в ряду превращений между Al₂O₃3H₂O (гиббситом) и -Аl₂О₃ (корундом) и содержащее не менее 90% высокодисперсных кристаллических фаз АlO(ОН) бемита и -Al₂O₃, а также аморфную фазу. Полученное согласно заявленному способу вещество, в особенности, стабилизированное соединениями кальция и/или магния, имеет весьма высокую химическую активность, которая проявляется в твердофазном его взаимодействии с активными центрами на поверхности пигментов при контакте с ними как в газовой, так и в жидкой средах. Кроме того, получаемое вещество представляет собой тонкодисперсный порошок, что обусловливает высокую степень диспергируемости и соответственно низкое значение показателя укрывитости модифицируемых пигментов.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Заявленный способ реализуется следующим образом.

Пример 1.

В стакан емкостью 1 л заливают раствор алюмината натрия с концентрацией 100 г/л. Через этот раствор при постоянном перемешивании пропускают СO₂ в количестве 10 л в течение одного часа; полученный осадок фильтруют и промывают на фильтре дистиллированной водой в количестве 20 мл до остаточного содержания водорастворимых солей 0,2 мас.% по отношению к сухому веществу. Осадок подвергают термообработке в течение 1 часа при температуре 550^oС в присутствии карбоната кальция в количестве 1,2 мас.% в пересчете на СаО от Аl₂О₃, затем охлаждают до 20^oС, фазовый состав полученного вещества приведен в табл.1, для его определения использован прибор ДРОН-3.

Пример 2.

Способ осуществляют так же, как и по примеру 1, но используют раствор смеси алюмината натрия и алюмината калия в соотношении 4:1. Термообработку осадка осуществляют при температуре 350^oС в присутствии смеси карбоната кальция и карбоната магния в соотношении 2:1 в суммарном количестве 0,5 мас.% в пересчете на СаО и MgO от Аl₂О₃.

Пример 3.

Способ осуществляют так же, как и по примеру 1, но термообработку осуществляют при температуре 850^oС, в присутствии CaSO₄ в количестве 2 мас.% в пересчете на СаО от Аl₂O₃.

Пример 4.

Способ осуществляют так же, как и по примеру 1, но термообработку ведут при температуре 300^oС, в присутствии MgSО₄ в количестве 0,05 мас.% в пересчете на MgO от Аl₂О₃.

Пример 5.

Способ осуществляют так же, как и по примеру 1, но термообработку ведут при температуре 900^oС, в присутствии СаСО₃, CaSO₄, MgCO₃, MaSО₄ в соотношении 2:2:1:1 в суммарном количестве 3 мас.% от СаО и MgO от Аl₂O₃.

Веществами, полученными согласно примерам 1-5 реализации заявленного способа, обрабатывали двуокись титана марки Р-1, измельченную в шаровой мельнице до размеров частиц менее 20 мкм.

Качественные показатели пигмента, обработанного этими веществами, приведены в табл. 2. Диспергируемость и укрывистость определялись в соответствии с ГОСТ 9808-84, светостойкость по ГОСТ 21903-76 при облучении лампой ДПТ-400 по ГОСТ 20401-75.

Предложенный способ значительно более простой, экономичный в сравнении с прототипом; в частности, расход воды, необходимой для промывки осадка, уменьшается в 20-30 раз.

Для реализации способа использовано обычное несложное промышленное оборудование и недефицитные материалы, что обусловливает соответствие изобретения критерию "промышленная применимость".