ВЕЩЕСТВО ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПИГМЕНТОВ Российский патент 2002 года по МПК C09C1/40 C01F7/16 

Изобретение относится к области неорганической химии и предназначено для модификации пигментов, преимущественно двуокиси титана, а также свинцового крона, железоокисных пигментов; может быть использовано при производстве лакокрасочных материалов, пластмасс и других веществ, потребляющих пигменты.

Наиболее распространенными веществами, используемыми для модификации пигментов с целью снижения их фотохимической активности (изменение цвета в течение времени, меление), улучшения диспергируемости в различных связующих, а также снижения показателя укрывистости являются вещества, содержащие соединения алюминия, в частности гидроксиды алюминия.

Известно вещество, содержащее гидроксиды алюминия и кремния, см. патент Франции 2005630, 1970.

Недостатками этого вещества является то обстоятельство, что оно содержит, как минимум, два основных модифицирующих соединения, необходимых для того, чтобы сбалансировать соотношение гидрофильных и гидрофобных свойств поверхности пигментов; кроме того, гидроксиды имеют недостаточно тонкодисперсную структуру, что приводит к ухудшению диспергируемости обработанных гидроксидами пигментов в связующем, а также обусловливает повышенные значения показателя укрывистости.

Известно также вещество для модифицирования пигментного диоксида титана, содержащее оксиды алюминия и кремния при соотношении 0,55-0,65/ 0,35-0,45, см. патент РФ 2042693 по классу С 09 С 1/36 от 19.06.93.

Недостатком этого вещества является, в первую очередь, то, что пигмент под его воздействием приобретает абразивные свойства.

Известно вещество для поверхностной обработки пигмента из двуокиси титана, включающее соединения алюминия в виде оксида алюминия, см. патент РФ 2162869 по классу С 09 С 1/36, от 28.04.1998.

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.

Его недостатками являются:
- малая химическая активность, вследствие чего увеличивается длительность процесса обработки пигмента;
- придание пигменту абразивных свойств вследствие высокой твердости Аl₂О₃;
- малое влияние на снижение фотохимической активности обработанного пигмента;
- недостаточная диспергируемость обработанных веществом пигментов в связующем;
- высокие значения показателя укрывистости.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения химической активности вещества для поверхностной обработки пигментов, уменьшение абразивных свойств обработанного пигмента, а также существенное снижение его фотохимической активности, уменьшение показателя укрывистости, улучшение диспергируемости в связующем.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что вещество для поверхностной обработки пигментов, содержащее соединения алюминия, в качестве соединений алюминия содержит, в мас.%:
АlO(ОН) - 3-75
АlO(ОН)+Аl₂О₃ аморфный - 3-50
γ-Аl₂О₃ - 3-85
при этом вещество может дополнительно содержать одно или несколько соединений кальция в количестве 0,05-3 мас.% в пересчете на СаО от Аl₂О₃; при этом вещество может дополнительно содержать одно или несколько соединений магния в количестве 0,05-3 мас.% в пересчете на MgO от Аl₂О₃.

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

Заявленное вещество имеет весьма большую химическую активность, благодаря чему его можно применять для поверхностной обработки пигментов в виде сухого порошка, тогда как все остальные вещества этого назначения могут быть использованы только в жидких средах. Благодаря этому значительно упрощается и удешевляется процесс обработки пигмента, т.к. исключается необходимость фильтрационного оборудования при обработке пигмента, а также для последующей сушки обработанного пигмента. Поскольку оксид алюминия представлен в аморфном виде и в виде γ-Аl₂О₃, резко снижаются абразивные свойства.

Высокая химическая активность вещества обусловливает его твердофазное взаимодействие с активными центрами на поверхности пигмента, что обеспечивает значительное снижение фотохимической активности пигмента; в противном случае эти центры реагировали бы с квантами светового излучения. Тонкодисперсная структура вещества обеспечивает хорошую диспергируемость обработанных им пигментов в связующем и, соответственно, снижение значений показателя укрывности.

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".

Вещество в конкретном примере может быть получено следующим образом.

В стакан емкостью 1 л заливают раствор алюмината натрия с концентрацией 100 г/л. Через раствор пропускают углекислый газ в количестве 10 л в течение 1 часа. Осадок фильтруют и промывают небольшим количеством дистиллированной воды - 20 мл до достижения остаточного содержания водорастворимых солей 0,2 мас.% по отношению к сухому веществу. Осадок подвергают термообработке в течение 1 часа при температуре в диапазоне от 300 до 900^oС в присутствии карбоната магния, после чего охлаждают до 20-25^oС. Варьируя температуру термообработки осадка, можно получать то или иное содержание фаз получаемого вещества для поверхностной обработки пигментов, содержащего соединения алюминия. При более низких температурах преобладает Аl(ОН) - бемит, при более высоких - γ-Аl₂О₃, при средних значениях температур преобладает АlO(ОН)+Аl₂O₃ аморфный.

Пример 1
Термообработку производили при 300^oС. Полученное вещество для поверхностной обработки пигментов, содержащее соединения алюминия, содержало, в мас. %:
AlO(OH) - 75
АlO(ОН)+Аl₂O₃ аморфный - 20
γ-Al₂O₃ - 5
Пример 2
Термообработку производили при 550^oС в присутствии карбоната кальция. Полученное вещество содержало, мас.%:
AlO(OH) - 30
АlO(ОН)+Аl₂O₃ аморфный - 39
γ-Аl₂О₃ - 30
СаСО₃ в пересчете на СаО от Аl₂О₃ - 1
Пример 3
Термообработку производили при 850^oС в присутствии карбоната кальция и карбоната магния. Полученное вещество содержало, мас.%:
AlO(OH) - 5
АlO(ОН)+Аl₂O₃ аморфный - 12
γ-Al₂O₃ - 80
СаСО₃ в пересчете на СаО от Аl₂О₃ - 1,5
MgCO₃ в пересчете на MgO от Аl₂О₃ - 1,5
Веществом по примерам 1-3 была обработана двуокись титана марки Р-1 с размером частиц менее 20 мкм. Обработка происходила в сухом виде, при этом обрабатываемый пигмент не подвергался ни промывке на фильтре, ни сушке.

Показатели пигмента, обработанного заявленным веществом по примерам 1-3, приведены в таблице.

Предложенное вещество включает недефицитные и недорогостоящие компоненты, для его производства используется стандартное химическое оборудование, что обусловливает соответствие изобретения критерию "промышленная применимость".

Изобретение относится к области неорганической химии и предназначено для модификации пигментов, преимущественно двуокиси титана, а также свинцового крона, железоокисных пигментов, может быть использовано при производстве лакокрасочных материалов, пластмасс и других веществ, потребляющих пигменты. Вещество для поверхностной обработки пигментов в качестве соединений алюминия содержит, мас. %: AlO(OH) 3-75, AlO(OH)+Al₂O₃ аморфный 3-50, γ-Al₂O₃ 3-85. При этом вещество может дополнительно содержать одно или несколько соединений кальция в количестве 0,05-3 мас.% в пересчете на СаО от Al₂O₃, при этом вещество может дополнительно содержать одно или несколько соединений магния в количестве 0,05-3 мас.% в пересчете на MgO от Al₂O₃. Изобретение позволяет повысить химическую активность вещества для поверхностной обработки пигментов, уменьшить абразивные свойства обработанного пигмента, а также существенно снизить его фотохимическую активность, уменьшить показатель укрывистости, улучшить диспергируемость в связующем. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Вещество для поверхностной обработки пигментов, содержащее соединения алюминия, отличающееся тем, что в качестве соединений алюминия оно содержит, мас. %:
AlO(OH) - 3-75
AlO(OH)+Al₂O₃ аморфный - 3-50
γ-Al₂O₃ - 3-85
2. Вещество по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит одно или несколько соединений кальция в количестве 0,05-3 мас. % в пересчете на СаО от Al₂O₃. 3. Вещество по п. 1 или 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит одно или несколько соединений магния в количестве 0,05-3 мас. % в пересчете на MgO от Al₂O₃.