НЕПРЕРЫВНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТНОЙ ФОРМЫ ФТАЛОЦИАНИНА МЕДИ β-МОДИФИКАЦИИ Российский патент 2000 года по МПК C09B67/12 C09B67/50 C09B47/04 

Данное изобретение используется в анилинокрасочной промышленности и относится к способам получения пигментной (выпускной) формы фталоцианина меди β -модификации, предназначенной для крашения полимеров, изготовления строительных красок и лакокрасочных материалов.

За аналог данного изобретения принято Авторское свидетельство СССР N 1747458, кл. C 09 B 67/50, 47/04, 1992, в котором заявлен способ получения выпускной формы фталоцианина меди диспергированием технического фталоцианина меди с мелющим телом - неорганическим пигментом и/или наполнителем в среде гликоля при 55-60^oC в смесителе тяжелого типа или в вибромельнице в течение 1 - 4 часов с последующей обработкой водой при 80-90^oC и выделением фталоцианина меди вместе с мелющим телом.

Недостатками известного способа являются использование большого количества инертных веществ (жидкофазных 0,3 - 1,0 т и твердофазных 0,5 - 5,0 т на 1 т фталоцианина меди), что увеличивает ресурсоемкость, капиталоемкость и энергоемкость производства пигмента голубого фталоцианинового, низкоэффективное диспергирующее оборудование и малая роль ее конструктивных элементов в интенсификации процессов пептизации и диспергирования, сложность стабилизации качества целевого продукта и получения пигмента голубого с заданными физико-химическими и колористическими показателями в каждой партии, трудность в управлении ходом процесса пигментирования и значительное время проведения процесса в целом, включая вспомогательные операции, так время проведения основного процесса диспергирования находится в интервале 1 - 4 часа, что дает низкую производительность диспергирующего оборудования. Невозможность полной механизации и автоматизации процесса.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является Патент ФРГ N 3824054, МКИ кл. C 09 B 67/54, C 09 B 67/50, 1990, в котором заявлен непрерывный способ перевода технических медьфталоцианинов в пигментную форму путем приготовления суспензии, содержащей (%): 15-55, лучше 18-45 порошка технического фталоцианина меди (в сильно агломерированном сухом или влажном виде), 15 - 85 органического растворителя (ТГФ) и 0 - 30 воды, в шнековом смесителе, состоящем из нескольких зон при среднем времени пребывания в каждой зоне 2 - 10000 с, лучше 5 - 5000 с, с последующим разбавлением суспензии водой в количестве 0,1 - 10, лучше 0,2 - 5-кратного количества от объема ТГФ, гомогенизацией и подачей на сушку.

Недостатками способа являются низкая эффективность процесса диспергирования вследствие неинтенсивного измельчения в радиальном направлении и слабого воздействия аксиальных сдвиговых напряжений, несущественная роль шнека как измельчающего рабочего органа, большое количество жидкой фазы, подлежащей утилизации, неэффективное использование рабочего объема смесителя за счет его заполнения органическим растворителем, неоправданно высокое среднее время пребывания частиц фталоцианина меди в рабочем объеме аппарата для непрерывного проведения процесса пигментирования. В целом высокая полная себестоимость, что связано с использованием капиталоемкого вспомогательного оборудования и значительных энергозатрат на утилизацию большого количества сточных вод и работу основного оборудования, а также существенных сырьевых затрат на проведение процесса диспергирования в водной суспензии с органическим растворителем и промывку водой целевого продукта.

Избежать такого количества существенных недостатков как при периодическом, так и при непрерывном способах производства пигментной формы фталоцианина меди возможно только при разработке прогрессивных энергоресурсосберегающих способов интенсивного измельчения, сочетающих в себе использование рабочих органов диспергирующего оборудования и инертных измельчающих твердых веществ с одновременным получением высоких колористических показателей пигмента и низких приведенных затрат.

Техническая задача - повышение интенсивности процесса диспергирования, снижение времени проведения процесса, создание возможности управления ходом процесса, стабилизация качества целевого продукта в каждой партии, снижение приведенных затрат на производство пигментной формы фталоцианина меди.

Данная техническая задача достигается тем, что процесс получения пигментной формы проводится в эффективном смесителе-диспергаторе непрерывного действия в присутствии мела природного обогащенного при массовом соотношении фталоцианина меди, мела и органического растворителя, равном 1:(0,3 - 1,0): (0,2 - 0,5) соответственно, что дает интенсивное измельчение за счет оптимальных реологических свойств пасты, диспергирование ведут при температуре 60-70^oC в первой части аппарата, равной 2/3 от общей его длины, и 90-100^oC во второй его части в течение 5 - 20 мин при подаче в первую часть 30-35% органического растворителя от его общего расхода и 65-70% во вторую часть, с получением пасты пигмента голубого фталоцианинового β -модификации, последующей ее обработкой водой при 80-90^oC и выделением пигмента вместе с наполнителем.

Меньшие температура и количество органического растворителя на первой стадии процесса перевода фталоцианина меди в пигментную форму по данному способу обусловлено необходимостью более эффективного проведения процесса диспергирования за счет оптимального реологического состояния пигментной пасты. На второй стадии с целью повышения массовой доли основного вещества путем избирательного растворения примесей из вторичных и третичных частиц фталоцианина меди во вторую зону аппарата вводится большее количество органического растворителя (оставшаяся часть) и увеличивается температура пасты до 90-100^oC, что снижает ее вязкость, а следовательно, возрастает интенсивность процесса массопередачи.

Предлагаемое соотношение фталоцианин меди - наполнитель 1:(0,3 - 1,0) мас. ч. является оптимальным, так как при использовании наполнителя меньше 0,3 мас.ч. на 1 мас.ч. фталоцианина меди не достигается оптимальный дисперсный состав пигмента, что проявляется в ухудшении физико-химических (текучести, текстуры и др.) и колористических показателей (интенсивности, красящей способности и общего цветового различия). При содержании наполнителя в композиции выше 1 мас.ч. на 1 мас.ч. фталоцианина меди ухудшаются колористические показатели, недопустимо увеличиваются приведенные затраты на производство пигмента, снижаются производительность смесителя- диспергатора и эффективность процесса диспергирования за счет изменения реологических свойств пасты.

Процесс по приведенному способу дает пигмент с улучшенной интенсивностью окраски (чистоты цветового тона) при меньших времени проведения процесса диспергирования, удельных энергетических, сырьевых и капитальных затратах. Для сравнительного колористического анализа сухой пигмент, полученный по прототипу, смешивали с наполнителем в пропорциях, аналогичных по данному изобретению.

Предлагаемый способ может быть реализован в непрерывно действующем смесителе-диспергаторе двухроторного типа с интенсивным диспергированием твердой фазы фталоцианина меди, что позволяет сократить время измельчения, количество наполнителя и органического растворителя.

В описываемом способе получения пигментной формы фталоцианина меди смеситель-диспергатор представляет собой секционированный аппарат (см. чертеж). Каждая секция 1 снабжена теплообменной рубашкой 2 для создания температурного профиля по ходу движения пасты. Органический растворитель распределяется по секциям аппарата дозирующими насосами (не показаны) через штуцера 3, которые вмонтированы в корпус каждой секции. Процесс пигментирования происходит за счет роторов 4 смесителя- диспергатора, представляющих собой два одинаковых рабочих органа, вращающихся в одну сторону со скоростью 20 - 80 об/мин, с расположенными на них в определенной последовательности сменными насадками различной конфигурации (не показаны), создающие интенсивное диспергирующее смешение твердой фазы. Концы валов рабочих органов соединены муфтами 5 через редуктор-раздвоитель 6 с мотор-редуктором 7.

Пример 1. В смеситель-диспергатор загружают (мас.ч.): (1) технического фталоцианина меди (непигментная форма), полученного из фталевого ангидрида методом непрерывного плавления без растворителей, содержащего не менее 90% основного вещества, (0,65) мела природного обогащенного и (0,4) диэтиленгликоля. Среднее время диспергирования массы равно 15 мин при скорости вращения роторов 50 об/мин. Процесс проводят при температуре пасты 60-65^oC в первой части аппарата и 90-95^oC во второй его части. Диэтиленгликоль подают в каждую часть смесителя-диспергатора в количествах (%): 33 в первую и 67 во вторую. Полученную пасту переносят в 4 мас.ч. воды, нагретой до 90 - 95^oC, перемешивают до полного растворения диэтиленгликоля, отфильтровывают, промывают 0,6 мас.ч. горячей воды, высушивают при 60^oC. Полученная выпускная форма, содержащая 1 мас.ч. пигмента голубого фталоцианинового β -модификации и 0,65 мас. ч. мела, представляет собой однородный порошок голубого цвета. Полученный образец испытан в соответствии с ГОСТ 11279.1-83 на относительную красящую способность, оттенок и чистоту окраски и в соответствии с ГОСТ 11279.6 - 83 на диспергируемость пигмента. Краска, полученная с использованием заявленного способа, по красящей способности на 10% превосходит контрольную, полученную по прототипу в двухроторном смесителе периодического действия тяжелого типа.

Диспергируемость пигмента после 400 оборотов на куранте составляет 15 - 20 мкм.

Пример 2. В смеситель-диспергатор загружают (мас.ч.): (1) технического фталоцианина меди, (0,8) мела природного обогащенного и (0,5) полиэтиленгликоля. Среднее время диспергирования массы равно 20 мин при скорости вращения роторов 50 об/мин. Процесс проводят при температуре пасты 65-70^oC в первой части аппарата и 95-100^oC во второй его части. Полиэтиленгликоль при температуре 22-25^oC подают в каждую часть смесителя-диспергатора в количествах (%): 30 в первую и 70 во вторую. Полученную пасту переносят в 5 мас.ч. воды, нагретой до 90-95^oC, перемешивают до полного растворения полиэтиленгликоля, отфильтровывают, промывают 0,6 мас.ч. горячей воды, высушивают при 60^oC. Полученная выпускная форма, содержащая 1 мас.ч. пигмента голубого фталоцианинового β -модификации и 0,8 мас.ч. мела, представляет собой однородный порошок голубого цвета. Полученный образец испытан, как описано в примере 1, и незначительно (до 5%) превосходит прототип по красящей способности и чистоте тона.

Пример 3. Процесс проводится аналогично примеру 2, но вместо полиэтиленгликоля используется гликоль. Полученная выпускная форма аналогична по свойствам образцу, полученному по примеру 2.

Пример 4. В смеситель-диспергатор загружают (мас.ч.): (1) технического фталоцианина меди, (1) мела природного обогащенного и (0,5) этилацетата. Среднее время диспергирования массы равно 15 мин при скорости вращения роторов 50 об/мин. Процесс проводят при температуре пасты 60-65^oC в первой части аппарата и 90-95^oC во второй его части. Этилацетат подают в каждую часть смесителя-диспергатора в количествах (%): 35 в первую и 65 во вторую. Полученную пасту переносят в 7 мас.ч. воды, нагретой до 90-95^oC, перемешивают, отфильтровывают, промывают 1 мас.ч. горячей воды, высушивают при 60^oC. Полученная выпускная форма, содержащая 1 мас.ч. пигмента голубого фталоцианинового β -модификации и 1 мас.ч. мела, представляет собой однородный порошок голубого цвета. Выделенный образец аналогичен по свойствам образцу, полученному по примеру 1.

Изобретение используется в анилинокрасочной промышленности и относится к способам получения пигментной (выпускной) формы фталоцианина меди β-модификации, предназначенной для крашения полимеров, изготовления строительных красок и лакокрасочных материалов. Описывается непрерывный способ получения пигментной формы фталоцианина меди β-модификации диспергированием технического фталоцианина меди в непрерывно действующем смесителе, состоящем из нескольких зон, в среде органического растворителя с последующей обработкой продукта диспергирования водой и сушкой полученной при этом пасты, отличающийся тем, что диспергирование проводят в двухроторном смесителе-диспергаторе в присутствии мела природного обогащенного, при соотношении фталоцианина меди, мела и органического растворителя в пасте, равное 1 : (0,3 - 1,0) : (0,2 - 0,5) соответственно, в течение 5 - 20 мин при подаче органического растворителя в первую часть аппарата 30 - 35% и 65 - 70% во вторую его часть, с распределением по температуре пасты в первой части аппарата 60 - 70°С и 90 - 100°С во второй его части, а обработку водой ведут при 90 - 95°С с выделением пигмента, содержащего мел. Технический результат - повышение интенсивности процесса диспергирования, снижение времени проведения процесса, создание возможности управления ходом процесса, стабилизация качества целевого продукта в каждой партии, снижение приведенных затрат на производство пигментной формы фталоцианина меди. 1 ил.

Непрерывный способ получения пигментной формы фталоцианина меди β-0013,98113603модификации диспергированием технического фталоцианина меди в непрерывно действующем смесителе, состоящем из нескольких зон, в среде органического растворителя с последующей обработкой продукта диспергирования водой и сушкой полученной при этом пасты, отличающийся тем, что диспергирование проводят в двухроторном смесителе-диспергаторе в присутствии мела природного обогащенного, при соотношении фталоцианина меди, мела и органического растворителя в пасте, равном 1 : (0,3 - 1,0) : (0,2 - 0,5) соответственно, в течение 5 - 20 мин при подаче органического растворителя в первую часть аппарата 30 - 35% и 65 - 70% во вторую его часть, с распределением по температуре пасты в первой части аппарата 60 - 70^oС и 90 - 100^oС - во второй его части, а обработку водой ведут при 90 - 95^oС с выделением пигмента, содержащего мел.