СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТНОЙ ПАСТЫ Российский патент 2012 года по МПК C09D17/00 C09B67/20 C09C3/04 

Изобретение относится к области получения добавок для получения пигментных паст и может быть использовано в лакокрасочной промышленности для формирования декоративно-защитных покрытий.

Известен способ получения пигментной пасты для лакокрасочного покрытия путем одновременного введения 5 мас.ч. пигмента, 13 мас.ч. ПАВ, 25 мас.ч эмульсии и 70 мас.ч. воды в шаровую мельницу для получения пасты перетиранием, после чего пасту выгружают и используют для печати при производстве обоев (1).

Паста нестабильна при хранении, т.е. не может быть использована в качестве товарного продукта.

Известен способ получения пигментной пасты (прототип), включающий смешение пигмента с поверхностно-активным веществом - ПАВ - и водой при нагревании до Т 55-65°С, стабилизацию смеси путем ее отстаивания в течение не менее 2 часов с последующим удалением воды выпариванием до влажности 4-10% - после чего полученную пасту смешивают с лаком в количестве 25-60% от массы пигмента и стабилизируют путем вызревания в течение 2-3 ч (2).

Недостатками указанного способа являются: необходимость в нагреве смеси до требуемой температуры, что ведет к повышенному расходу энергии, следовательно, приводит к повышению себестоимости краски; трудоемкость и длительность основных стадий, составляющих способ; необходимость в энергоемком оборудовании.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение энергоемкости, экологической напряженности и капитальных затрат на оборудование; сокращение производственных операций и используемых площадей при производстве краски.

Для решения поставленной задачи в способе получения пигментной пасты, включающем смешение пигмента, воды и ПАВ с последующим удалением воды, удаление воды до остаточной влажности 2-5% осуществляют введением в качестве ПАВ, по крайней мере, одной соли амина со следующей формулой: ,

где переменные: x означает целое число от 1 до 3 и y означает целое число от 1 до 3;

R означает остаток высшей жирной кислоты:

стеариновой - CH₃(CH₂)₁₆COO^-, или пальмитиновой - CH₃(CH₂)₁₄COO^-, или миристиновой - C₁₃H₂₇COO^-, или арахиновой - C₁₉H₃₉COO^-, или олеиновой - CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COO^-, или линолевой - CH₃(СH₂)₃-(CH₂CH=CH)₂(CH₂)₇COO,^- или линоленовой - CH₃(CH₂CH=CH)₃(CH₂)₇COO^-, или арахидоновой - CH₃(CH₂)₄(CH=CHCH₂)₄(CH₂)₂COO^-, или маргариновой - C₁₆H₃₅COO^-, или лауриновой - C₁₁H₂₃COO^-, или каприновой - C₉H₁₉COO^-, или пеларгоновой - C₈H₁₇COO^-;

R^-' означает кислотный остаток минеральной кислоты:

соляной - хлорид Cl^-, или серной - сульфат , или гидросульфат , или фосфорной - фосфат , или гидрофосфат , или дигидрофосфат или кислотный остаток органической кислоты: муравьиной - формиат HCOO^-, или уксусной - ацетат CH₃COO, или щавелевой кислоты - оксалат по одному или двум карбоксилам, например HOOCCOO^-, или малоновой кислоты - малонат HOOCCCH₂COO^-, или лимонной кислоты - цитрат по одному или нескольким карбоксилам, например HOC(CH₂COO^-)(CH₂COOH)COO^-.

Соль амина или группу солей амина вводят в пигмент, предварительно измельченный в условиях интенсивного воздействия сил трения в водной среде, в количестве 0,5-10% мас. от смеси пигмента и воды.

Использование заявляемого ПАВ в качестве вещества, способствующего удалению воды из смеси для получения пигментной пасты, в науке и технике не известно. Предлагаемый порядок, режимы смешения отдельных ингредиентов обеспечивают достижение необходимого технического результата, а именно удаление воды без повышения температуры смеси, исключение операций сушки, выпаривания и отстаивания; стабильности при хранении без введения токсичного и пожароопасного компонента при транспортировке - лаковой основы.

Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом.

Используемый пигмент смешивают с водой и пропускают через краскотерку до образования смеси воды и пигмента требуемой дисперсности. В смесь вводят ПАВ - по крайней мере, одну соль амина заявляемой формулы, и перемешивают на мешалке на малых оборотах. При этом происходит отделение воды от пигмента - отбивка воды. Полученная пигментная паста имеет остаточную влажность 2-5%.

Пример 1. Используют смесь пигмента и воды, состоящую из 40% мас. диоксида титана, 20% мас. мела и 40% мас. воды. В смесь вводят ПАВ - соль амина со следующей формулой:

, где R - остаток стеариновой кислоты CH₃(CH₂)₁₆COO^-; R^-' - кислотный остаток соляной кислоты - хлорид Cl^-, в количестве 0,5% мас. от общей массы смеси пигмента и воды. При этом потери массы пигмента при удалении воды после отбивки составят 15% мас. Остаточная влажность 5%. Если ввести ПАВ в количестве 0,1% мас, то потери составят 75% мас. Остаточная влажность 35%.

Пример 2. Способ осуществляют по Примеру 1, где R остаток маргариновой кислоты C₁₆H₃₅COO^-; R^-' - кислотный остаток серной кислоты гидросульфат _. Вводят ПАВ в количестве 1,5% мас. - потери пигмента составят 10,5% мас. Остаточная влажность 3%.

Пример 3. Способ осуществляют по Примеру 1. В смесь вводят ПАВ - соли амина, где для одной из них R - остаток миристиновой кислоты C₁₃H₂₇COO^-, а R^-' - кислотный остаток минеральной кислоты - дигидрофосфат , и для другой R - остаток олеиновой кислоты CH₃(СH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COO^-, a R^-' - кислотный остаток органической - ацетат CH₃COO. Вводят ПАВ в количестве 2,5% мас. - потери пигмента составят 5% мас. Остаточная влажность 2%. Если ПАВ - 5% мас, то потери составят 7,5% мас. Остаточная влажность 3%.

Пример 4. Способ осуществляют по Примеру 1, где R - остаток линолевой кислоты CH₃(CH₂)₃-(CH₂CH=CH)₂(CH₂)₇COO; R^-' - кислотный остаток органической кислоты - оксалат HOOCCOO^-. Вводят ПАВ в количестве 10% мас. - потери пигмента составят 10% мас. Остаточная влажность 5%. Если ввести ПАВ в количестве 15% мас, то потери составят 15% мас. Остаточная влажность 30%. Происходит обильное пенообразование.

Пример 5. Способ осуществляют по Примеру 1. При этом вводят ПАВ - соль амина со следующей формулой: , где R - остаток олеиновой кислоты CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COO^-, R^-' - кислотный остаток лимонной кислоты - цитрат HOC(CH₂COO^-)(CH₂COOH)COO^-, в количестве 2,5% мас. - потери пигмента составят 5% мас. Остаточная влажность 2% (оптимум).

Пример 6. Используют смесь пигмента и воды, состоящую из 50% мас. диоксида титана, 10% мас. мела и 40% мас. воды. Далее по Примеру 5. При этом потери пигмента составят 5% мас. Остаточная влажность 2%.

Пример 7. Используют смесь пигмента и воды, состоящую из 50% мас. диоксида титана и 10% мас. мела и 40% мас. воды. В смесь вводят ПАВ - группу солей амина со следующей формулой: , где R - остаток каприновой кислоты C₉H₁₉COO^-, a R^-' - кислотный остаток фосфорной кислоты ; R - остаток пеларгоновой кислоты C₈H₁₇COO^- и R^-' - кислотный остаток малоновой кислоты HOOCCH₂COO^-; R - остаток арахиновой кислоты C₁₉H₃₉COO^- и R^-' - кислотный остаток муравьиной НСОО^-; R - остаток пальмитиновой кислоты CH₃(СH₂)₁₄COO^-, а R^-' - кислотный остаток фосфорной кислоты . Если ввести ПАВ в количестве 5% мас, то потери составят 7,5% мас. Остаточная влажность 3%.

Пример 8. Используют смесь, состоящую из 60% мас. диоксида титана и 40% мас. воды. Далее по Примеру 7, где R - остаток линоленовой кислоты CH₃(СH₂CH=CH)₃(CH₂)₇COO^-, а R^-' - кислотный остаток фосфорной кислоты ; R - остаток лауриновой кислоты C₁₁H₂₃COO^-, а R^-' - кислотный остаток щавелевой кислоты HOOCCOO^-; R - остаток арахидоновой кислоты CH₃(CH₂)₄(CH=СHСH)₄(СH₂)₂COO^-, а R^-' - кислотный остаток уксусной - ацетат СH₃COO. ПАВ в количестве 5% мас, при этом потери составляют 7,5% мас. Остаточная влажность 3%.

Таким образом, при содержании в смеси ПАВ - соли амина - более 10% мас. происходит эмульгирование пигмента и необходимого эффекта отбивки воды вследствие гидрофобизации поверхности пигмента не достигается. Появление пены затрудняет процесс. При введении ПАВ менее 0,5% мас. гидрофобизация поверхности слишком незначительна для эффективной отбивки воды.

Изобретение позволяет получить качественную пигментную пасту с высокой диспергируемостью при существенном упрощении и удешевлении процесса ее получения и улучшении экологии окружающей среды. Затраты на энергию сокращаются в 2,5-3 раза. Достигается снижение капитальных затрат и амортизационных отчислений на сушилки и нагревательное оборудование, сокращаются производственные площади. Токсичная лаковая основа смешивается с пигментной пастой в безопасных условиях. Пигментная паста не токсична, согласно классификации ГОСТ 12.1.005-88 относится к классу среднеопасных веществ, непожароопасна.

Источники информации

1. Бывшева Н.А. и др. Изготовление обоев в ГДР. Обзор ВНИПИЭТ. - Леспром, 1975.

2.Патент РФ №2085566, МПК 7 C09D 17/00. Способ получения пигментной пасты.

Изобретение относится к пигментным пастам для лакокрасочной промышленности. Предлагается способ получения пигментной пасты, включающий смешение пигмента, воды и поверхностно-активного вещества (ПАВ) с последующим удалением воды до остаточной влажности 2-5% введением в качестве ПАВ, по меньшей мере, одной соли амина, выбранной из группы солей амина формулы , где х - целое число от 1 до 3; у - целое число от 1 до 3; R - остаток высшей жирной кислоты; R^-' - кислотный остаток минеральной кислоты или кислотный остаток органической кислоты. Указанное ПАВ вводят в пигмент, предварительно измельченный в условиях интенсивного воздействия сил трения в водной среде, в количестве 0,5-10% от массы смеси пигмента и воды. Предложенный способ позволяет упростить технологический процесс за счет сокращения количества стадий и исключения нагревания смеси при удалении воды, в 2,5-3 раза снизить его энергоемкость и обеспечить стабильность пасты при хранении в отсутствие токсичной и пожароопасной лаковой основы. 23 з.п. ф-лы, 8 пр.

1. Способ получения пигментной пасты, включающий смешение пигмента, воды и поверхностно-активного вещества (ПАВ) с последующим удалением воды, отличающийся тем, что удаление воды до остаточной влажности 2-5% осуществляют введением в качестве ПАВ, по меньшей мере, одной соли амина, выбранной из группы солей амина со следующей формулой где переменные:
х означает целое число от 1 до 3 и у означает целое число от 1 до 3;
R означает остаток высшей жирной кислоты;
R^-'означает кислотный остаток минеральной кислоты или кислотный остаток органической кислоты,
причем ПАВ вводят в пигмент, предварительно измельченный в условиях интенсивного воздействия сил трения в водной среде, в количестве 0,5-10 мас.% от смеси пигмента и воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве остатка высшей жирной кислоты используют остаток стеариновой кислоты - СН₃(СН₂)₁₆CОО^-.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве остатка высшей жирной кислоты используют остаток пальмитиновой кислоты - СН₃(СН₂)₁₄CОО^-.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве остатка высшей жирной кислоты используют остаток миристиновой кислоты - СН₁₃Н₂₇CОО^-.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве остатка высшей жирной кислоты используют остаток арахиновой кислоты - СН₁₉Н₃₉CОО^-.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве остатка высшей жирной кислоты используют остаток олеиновой кислоты - СН₃(СН₂)₇CH=СН(СН₂)₇СОО^-.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве остатка высшей жирной кислоты используют остаток линолевой кислоты - СН₃(СН₂)₃-(CH₂СН=СН)₂(CH₂)₇СОО^-.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве остатка высшей жирной кислоты используют остаток линоленовой кислоты - СН₃(СН₂СН=СН)₃(СН₂)₇СОО^-.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве остатка высшей жирной кислоты используют остаток арахидоновой кислоты - СН₃(СН₂)₄(СН=СНСН₂)₄(СН₂)₂СОО^-.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве остатка высшей жирной кислоты используют остаток маргариновой кислоты - С₁₆Н₃₅СОО^-.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве остатка высшей жирной кислоты используют остаток лауриновой кислоты - С₁₁H₂₃СОО^-.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве остатка высшей жирной кислоты используют остаток каприновой кислоты - С₉Н₁₉СОО^-.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве остатка высшей жирной кислоты используют остаток пеларгоновой кислоты - C₈H₁₇COО^-.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислотного остатка минеральной кислоты используют кислотный остаток соляной кислоты - хлорид Сl^-.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислотного остатка минеральной кислоты используют кислотный остаток серной кислоты - сульфат .

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислотного остатка минеральной кислоты используют кислотный остаток серной кислоты - гидросульфат

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислотного остатка минеральной кислоты используют кислотный остаток фосфорной кислоты - фосфат .

18. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислотного остатка минеральной кислоты используют кислотный остаток фосфорной кислоты - гидрофосфат .

19. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислотного остатка минеральной кислоты используют кислотный остаток фосфорной кислоты -дигидрофосфат .

20. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислотного остатка органической кислоты используют кислотный остаток муравьиной кислоты - формиат НСОО^-.

21. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислотного остатка органической кислоты используют кислотный остаток уксусной кислоты - ацетат СН₃СОО^-.

22. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислотного остатка органической кислоты используют кислотный остаток щавелевой кислоты - оксалат по одному или двум карбоксилам, в частности НООССОО^-.

23. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислотного остатка органической кислоты используют кислотный остаток малоновой кислоты - малонат НООССН₂СООО^-.

24. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислотного остатка органической кислоты используют кислотный остаток лимонной кислоты - цитрат по одному или нескольким карбоксилам, в частности НОС(СН₂СОО^-)(СН₂СООН)СОО^-.