способ получения пигмента черного цвета

Формула изобретения

Способ получения пигмента черного цвета, включающий измельчение углеродсодержащего материала с последующей термообработкой, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют антрацит с зольностью не более 2-3%, содержанием общей серы 0,5-0,8%, углерода 91,5-93,7%, а термообработку осуществляют при 1200-1300^oС в течение 10-30 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения пигментов черного цвета и может быть использовано в лакокрасочном производстве и в промышленности строительных материалов.

Известен способ получения пигмента черного цвета из шунгитового сланца (патент РФ 2038361, заявл. 20.02.92, опубл. 27.06.95, кл. МКИ С 09 С 1/44 "Способ получения пигмента черного цвета"), согласно которому сланец измельчают до размера частиц 1,0-1,5 мм, обогащают до содержания шунгита 15-25 мас. % и доизмельчают до размера частиц менее 40 мкм. Недостатком этого способа является сложность технологического процесса вследствие малого содержания органического вещества и низкое качество пигмента вследствие высокого содержания минеральных веществ. Кроме того, шунгитсодержащий сланец относится к дефицитному сырью, т. к. месторождение его - охранная зона Онежского озера. В ближайшем будущем единственным источником шунгитовых пород будет Зажогинское месторождение в Карелии.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ получения пигмента черного цвета путем измельчения диктионемового сланца и последующей термообработки при 180-220^oС в течение 10-30 мин (авт.св. СССР 1549978, заявл. 23.03.1988, опубл. 15.03.1990, кл. МКИ С 09 С 1/44 "Способ получения пигмента черного цвета"). Содержание золы в указанном сланце составляет 75-90%, общей серы 2,5-3,3%. При термообработке сланца при температуре 180-220^oС удаляется в основном связанная вода, и получить пигмент черного цвета не представляется возможным. Цвет меняется только при температуре термообработки 450-525^oС. При воздействии такой температуры содержание органического вещества остается не более 1-2% при сохранении общей серы 1,5-2,5%. Такой пигмент является еще и токсичным и имеет низкую химическую стойкость и термостойкость. Кроме того, диктионемовый сланец - это высокозольный горючий сланец, распространенный на территории Северной Эстонии.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение малярных и физических свойств пигмента.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе получения пигмента черного цвета из углеродсодержащего материала, включающем измельчение материала и последующую его термообработку, в качестве углеродсодержащего материала используют антрацит, а термообработку осуществляют при температуре 1200-1300^oС в течение 10-30 минут.

Для получения пигмента используют антрацит с зольностью не более 2-3%, содержанием общей серы 0,5-0,8%, углерода 91,5-93,7%.

Способ осуществляют следующим образом.

100 г антрацита измельчают до крупности 0,2-10 мм, помещают в печь и нагревают. После достижения температуры 1200-1300^oС выдерживают при этой температуре в течение 10-30 минут и охлаждают на воздухе. Выход готового продукта составляет 96-97%.

Под действием температуры происходит первичное межмолекулярное упорядочение различных структурных фрагментов органической массы антрацита, что приводит к получению черного пигмента с хорошими малярными и физическими свойствами.

Анализ результатов получения пигмента черного цвета по предлагаемому способу позволяет установить, что крупность измельчения антрацита не влияет на параметры режима термообработки. В зависимости от назначения краски, требования к ее качеству, насыщенности по цвету и оттенку, подбирают пигмент по крупности. Для получения краски с высокой насыщенностью черного цвета достаточно всего 10-15 мас.% пигмента.

Пример 1. 100 г антрацита измельчают до крупности 4 мм, помещают в печь и нагревают до температуры 1200^oС. Выдерживают при этой температуре 30 минут и охлаждают на воздухе.

Примеры 2-5 осуществляют аналогично примеру 1, за исключением температуры термообработки.

Примеры 6-8 осуществляют аналогично примеру 1, за исключением продолжительности термообработки.

В таблице приведены примеры осуществления предлагаемого способа и свойства полученных пигментов.

Как видно из таблицы, при температуре термообработки 1200-1300^oС и продолжительности 10-30 минут (примеры 1-3), черный пигмент получают с хорошей укрывистостью, удельным электросопротивлением 950-1200 мкОм/м и содержанием органического вещества 98,0-98,5%. При таком низком удельном электросопротивлении черный пигмент может успешно применяться для приготовления токопроводящих покрытий. При термообработке антрацита при температуре 1100^oС и продолжительности 15 и 35 мин (примеры 4, 8) пигмент получают с содержанием органического вещества 99,0 и 98,0% соответственно, но с повышенными показателями укрывистости и удельным электросопротивлением, что не позволяет использовать черный пигмент для производства токопроводящих красок, а также увеличивается расход пигмента. Высокая температура термообработки - 1400^oС (пример 5) хотя и приводит к увеличению степени обгара антрацита и уменьшению выхода готового пигмента, но пигмент получают с хорошей укрывистостью и низким удельным электросопротивлением.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает получение черного пигмента с плотностью 1,8-1,9 г/см³, хорошей растворимостью в растворителях; его суспензии однородны и устойчивы к разделению. Пигмент пригоден для получения жаростойких, кислото- и щелочестойких красок.

Сверхтонкое измельчение (крупностью менее 5 мкм) позволяет использовать пигмент для получения красок высокого качества.

Изобретение позволяет использовать недорогое, недефицитное, сырье и не требует специального оборудования.