СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРЛАМУТРОВОГО ПИГМЕНТА Российский патент 2003 года по МПК C09C1/00 C09C1/36 

Изобретение относится к технологии получения пигмента, а именно к способу получения перламутрового пигмента на основе слюды и двуокиси титана.

Известен способ получения золотистого перламутрового пигмента (А.с. ЧССР, 211230, МПК С 09 С 1/36, опубл. 15.06.84, РЖХ, 1985, 16).

Способ заключается в покрытии частиц слюды диоксидом титана и оксидом железа (111), получаемом осаждением гидразина, с последующим выделением пигмента фильтрованием, промывкой в растворе NaCl с концентрацией 50-200 г/л, добавлением соли окисного или закисного железа, в количестве 1-10% в пересчете на готовый пигмент, нейтрализацией суспензии 10%-ным раствором МОН, где М - NH⁺⁴ или щелочной металл, за 30-60 минут при 20^oС до рН 8, нагреванием до кипячения, фильтрованием, промывкой, сушкой и кальцинирванием за 50-60 минут при 850-950^oC.

Недостатком способа является его сложность, что обуславливает высокую стоимость готового продукта. Кроме того, пигмент, полученный известным способом, обладает недостаточной белизной (40-50%).

Известен способ получения перламутрового пигмента (Патент ФРГ 2106613, МПК С 09 С 1/00, опубл. 03.07.82).

Способ заключается в нанесении покрытия в виде просвечивающегося слоя толщиной 20-250 мкм из частиц диоксида титана, имеющих размеры <0,1 мкм, на чешуйках слюды. Процесс осуществляется при рН 7,0-11,5, причем покрытие составляет 3,5-25% общей массы пигмента. Покрытый пигмент подвергают прокаливанию.

Недостатком известного способа является недостаточная укрывистость пигмента (35 г/м²).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения перламутрового пигмента (А. c. 1693003, МПК С 09 C 1/36, опубл. 23.11.91).

Способ заключается в диспергировании молотой слюды в растворе, содержащем титанил сульфат и серную кислоту в массовом соотношении 1:3-15 соответственно в пересчете на диоксид титана и безводную серную кислоту, нагрев полученной суспензии до кипения, фильтрацию, сушку и прокаливание пигмента, причем слюду предварительно обрабатывают 1-15%-ным водным раствором гидроксида или карбоната натрия или калия при 70-100^oС в течение 1-4 ч. Перламутровый пигмент содержит слюду в количестве 47% от общей массы.

Недостатком способа является невысокая укрывистость пигмента (35 г/м²).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение укрывистости пигмента при сохранении среднего размера частиц, обеспечивающих высокие значения блеска, белизны и удельной поверхности.

Сущность предлагаемого способа заключается в диспергировании молотой слюды в растворе, включающем титансодержащий компонент и водный раствор щелочи, фильтрации и сушке готового продукта, причем молотую слюду предварительно обрабатывают водным раствором аммиака при температуре 70-90^oС в течение 1-1,5 ч и вводят на стадии диспергирования в количестве 25-40% от общей массы в пересчете на воздушно-сухой продукт.

Предварительная обработка молотой слюды водным раствором аммиака и введение слюды на стадии диспергирования в количестве 25-40% от общей массы (в пересчете на воздушно-сухой готовый продукт) обеспечивают прочность связей подложки - слюды с осажденным диоксидом титана, что дает рост укрывистости пигмента, а также позволяет сохранить показатели качества предлагаемого пигмента на уровне пигмента, полученного известным способом.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Слюду (молотый флогопит или вермикулит) обрабатывают восстановителем 25%-ным раствором NH₃ при температуре 70-90^oС в течение 1-1,5 ч. Суспензию мелкодисперсной слюды (флогопита или вермикулита) с концентрацией 25-40% (в пересчете на сухое вещество) вводят в 0,2 М водно-органический раствор TiCl₄ с концентрацией растворителя (этанола) 20%. Затем добавляют 5 М раствор NaOH до значений рН 8. Полученный осадок перламутрового пигмента выдерживают в маточном растворе в течение 1 ч, а затем отделяют твердую фазу фильтрованием до отсутствия в промывной воде хлорид-ионов из расчета 20 объемов промывной жидкости на 1 объем воздушно-сухого продукта. Значение pH отфильтрованной жидкости к концу промывки составляет 8,37-8,39. Осадок сушат при комнатной температуре (15-30^oС), фракционируют этанолом, промывают дистиллированной водой до отсутствия этанола и вновь сушат при 70-90^oС.

По данной технологии было приготовлено 5 образцов перламутрового пигмента.

В примерах 1-3 приведены оптимальные показатели осуществления способа, в примерах 4-5 запредельные значения. В качестве слюды используют флогопит и вермикулит.

Пример 1
20 г флогопита обрабатывают 25%-ным водным раствором NH₃ при температуре 70^oС в течение 1,5 ч, после чего смешивают со 100 мл воды. Суспензию флогопита вводят в 1,0 л 0,2 М водно-органического раствора TiCl₄ с концентрацией растворителя (этанола) 20% при непрерывном перемешивании, затем добавляют 5 М раствор NaOH до значений pH 8.

Полученный осадок выдерживают в маточном растворе в течение 1 ч, затем отделяют твердую фазу фильтрованием до отсутствия хлорид ионов в промывной воде, после чего сушат при температуре 70^oС. Готовый продукт содержит 25% слюды в пересчете на воздушно-сухой продукт.

Пример 2
30 г флогопита обрабатывают 25%-ным водным раствором NH₃ при температуре 80^oС в течение 1,2 ч, после чего смешивают со 100 мл воды. Суспензию флогопита вводят в 1,0 л 0,2 М водно-органического раствора TiCl₄ с концентрацией растворителя (этанола) 20% при непрерывном перемешивании, затем добавляют 5 М раствор NaOH до значений рН 8.

Полученный осадок выдерживают в маточном растворе в течение 1 ч, а затем отделяют твердую фазу фильтрованием до отсутствия хлорид-ионов в промывной воде, после чего сушат при температуре 80^oС. Готовый продукт содержит 37,5% слюды в пересчете на воздушно-сухой продукт.

Пример 3
32 г вермикулита обрабатывают 25%-ным раствором NH₃ при температуре 90^oС в течение 1,0 ч, после чего смешивают со 100 мл воды. Суспензию вермикулита вводят в 1,0 л 0,2 М водно-органического раствора TiCl₄ с концентрацией растворителя (этанола) 20% при непрерывном перемешивании, затем добавляют 5 М раствор NaOH до значений рН 8. Полученный осадок выдерживают в маточном растворе в течение 1 ч, а затем отделяют твердую фазу фильтрованием до отсутствия хлорид-ионов в промывной воде, после чего сушат при температура 90^oС. Готовый продукт содержит 40% слюды в пересчете на воздушно-сухой продукт.

Пример 4
5 г флогопита обрабатывают 25%-ным водным раствором NH₃ при температуре 65^oС в течение 0,9 ч, затем смешивают со 100 мл воды. Суспензию флогопита вводят в 1,0 л 0,2 М водно-органического раствора TiCl₄ с концентрацией растворителя (этанола) 20% при непрерывном перемешивании, затем добавляют 5 М раствор NaOH до значений рН 8. Полученный осадок выдерживают в маточном растворе в течение 1 ч, затем отделяют твердую фазу фильтрованием до отсутствия в промывной воде хлорид-ионов, после чего сушат при температуре 65^oС. Готовый продукт содержит 50% слюды в пересчете на воздушно-сухой продукт.

Пример 5
40 г вермикулита обрабатывают 25%-ным водным раствором NH₃ при температуре 85^oС в течение 1,8 ч, затем смешивают со 100 мл воды. Суспензию вермикулита вводят в 1,0 л 0,2 М водно-органического раствора TiCl₄ с концентрацией растворителя (этанола) 20% при непрерывном перемешивании, затем добавляют 5 М раствор NaOH до значений рН 8. Полученный осадок выдерживают в маточном растворе в течение 1 ч, отделяют твердую фазу фильтрованием до отсутствия хлорид-ионов в промывной воде. Готовый продукт содержит 50% слюды в пересчете на воздушно-сухой продукт.

В таблице представлены показатели качества перламутрового пигмента, полученные по предлагаемому способу в соответствии с описанными примерами и по способу-прототипу.

Как видно из таблицы, использование способа в предлагаемых режимах позволяет увеличить укрывистость пигмента при сохранении его среднего размера частиц, обеспечивающего высокие значения удельной поверхности, блеска и белизны пигмента. При выходе за пределы предлагаемых режимов качество пигмента ухудшается.

Изобретение может быть использовано при получении лаков, красок, косметики. 20-40 г молотой слюды, например флогопита или вермикулита, обрабатывают 25%-ным водным раствором NH₃ при 70-90^oС 1-1,5 ч. Суспензию слюды вводят в 1,0 л 0,2 М водно-органического раствора TiCl₄ с концентрацией растворителя - этанола 20% при непрерывном перемешивании. Добавляют 5 М раствор NaOH до рН 8. Осадок выдерживают в маточном растворе 1 ч, отфильтровывают, промывают до отсутствия хлорид-ионов, сушат при 70-90^oС. Готовый продукт содержит 25-40 мас. % слюды в пересчете на воздушно-сухой продукт. Средний размер частиц 0,30-0,35 мкм, удельная поверхность 140-155 м²/г, белизна 78-82%, блеск 45-47%, укрывистость 40-50 г/м². 1 табл.

Способ получения перламутрового пигмента путем диспергирования молотой слюды в раствор, включающий титансодержащий компонент и водный раствор щелочи, фильтрации и сушки готового продукта, отличающийся тем, что молотую слюду предварительно обрабатывают раствором аммиака при температуре 70-90^oС в течение 1-1,5 ч и вводят на стадию диспергирования в количестве 25-40% от общей массы в пересчете на воздушно-сухой готовый продукт.