СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПОЛНИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ КАОЛИНА Советский патент 1996 года по МПК C09C1/42 C09C3/12 

Изобретение относится к технологии получения наполнителей на основе каолина, используемых для наполнения поливинилхлоридных (ПВХ) материалов, в частности, для электроизоляционных материалов, а также в лакокрасочной, бумажной и других отраслях промышленности.

К наполнителям, добавляемым к ПВХ композициям для защитных покрытий кабелей и проводов, предъявляются следующие основные требования: они не должны резко понижать механические и диэлектрические характеристики изделий, должны иметь небольшое поглощение пластификатора.

Известен способ отбеливания каолина путем термообработки в присутствии хлорсодержащего реагента, в котором каолин предварительно обогащают и фракционируют сухим методом для выделения фракции с размером частиц менее 2 мкм и подвергают ее термообработке при 800-850^oС. При воспроизведении данного способа получают каолин, имеющий белизну 80,2-92,25% абсорбцию пластификатора 76-78 см₃/100 г, коэффициент диэлектрических потерь - 0,70-0,85.

Известен также способ получения наполнителя из каолина, используемого в качестве наполнителя для электроизоляционных полимерных материалов, включающий химическую обработку обогащенной каолиновой суспензии, обезвоживание, обжиг и последующую дезинтеграцию, в котором химическую обработку проводят гидросульфитом натрия в количестве, вдвое превышающем содержание окислов железа в каолине, а обжиг осуществляют путем нагрева каолина до температуры, равной температуре первого экзотермического эффекта, и последующей выдержки в течение 5-10 мин при температуре на 20-50^oС превышающей температуру первого экзотермического эффекта. Каолин, полученный по данному способу, имеет белизну 84,0-90,0% абсорбцию пластификатора 68-69 см³/100 г, коэффициент диэлектрических потерь 0,50-0,60.

Известен способ получения наполнителя на основе каолина для ПВХ материалов, включающий обжиг каолина при 700-900^oС и дезинтеграцию в присутствии соединения, выбранного из группы, включающей стеарат кальция, двухосновной стеарат свинца, двухосновной фталат свинца, трехосновной сульфат свинца, взятого в количестве 1,5-2,5% от массы наполнителя. Каолин, полученный по данному способу, имеет белизну 80,1-91,3% Однако коэффициент диэлектрических потерь составляет 0,40-0,50, абсорбция пластификатора 44-61 см³/100 г. (3)
Наиболее близким к изобретению является способ получения наполнителя на основе каолина для эластомеров, включающий обжиг каолина при 500-1000^oС в течение 1-5 с и последующую обработку его кремнийорганическим соединением - замещенным силаном, например, тримеркаптопропилтриметоксисиланом. Наполнитель получают со следующими свойствами. Коэффициент диэлектрических потерь - 0,65-0,72, абсорбция пластификатора 62-78 cм³/100 г, белизна - 83,0-90,7% Известный способ, однако, не позволяет существенно уменьшить коэффициент диэлектрических потерь и абсорбцию пластификатора (см.таблицу, пример 37).

Целью изобретения является уменьшение коэффициента диэлектрических потерь и абсорбции пластификатора при сохранении белизны наполнителя.

Это обеспечивается тем, что способ получения наполнителя по изобретению осуществляют путем обжига каолина с индексом Хинкли 1,0-1,6 при нагревании до 700-900^oС с последующей дезинтеграцией обожженного каолина в присутствии полифенилэтоксисилоксановой жидкости в количестве 0,25-0,35% от массы наполнителя.

По данному способу используют природный каолин Глуховецкого, Просяновского и Алексеевского месторождений, устройство для обжига (режим интенсивного перемешивания) и муфельная печь (режим неподвижного слоя), для дезинтеграции прокаленного каолина шаровая, вибрационная и струйная мельницы (ГОСТ 10141-69).

Сущность изобретения иллюстрируется приведенными примерами.

П р и м е р 1. Берут каолин Просяновского месторождения и определяют степень упорядоченности кристаллической структуры по методу Хинкли (5). Каолин с индексом Хинкли 1,0 в количестве 19,95 кг обжигают до температуры 700^oС в режиме интенсивного перемешивания без выдержки при данной температуре. Обожженный каолин измельчают в последовательно соединенных шаровой и струйной мельницах с добавлением в шаровую мельницу, полифенилэтоксисилоксановой жидкости (модификаторов марок 113-65 и 113-63 по ТУ 6-02-995-80) в количестве 0,05 кг, что составляет 0,25% от массы целевого продукта.

Определяют белизну наполнителя по Лейкометру в соответствии с ГОСТ 16680-71, абсорбцию пластификатора в соответствии с ГОСТ 25699,5-83, диэлектрические свойства: диэлектрическую проницаемость ε и тангенс угла диэлектрических потерь (tg d определяют по известной методике и рассчитывают коэффициент диэлектрических потерьe" = ε•tgδ.
Свойства наполнителя приведены в таблице.

П р и м е р ы 2-35 (по изобретению).

П р и м е р ы 37-50 (для сравнения).

Режимы получения наполнителя и его свойства приведены в таблице.

Из приведенных в таблице данных следует, что использование в способе получения наполнителя на основе каолина для ПВХ материалов обжига каолина с индексом Хинкли 1,0-1,6 при нагревании до 700-900^oС и дезинтеграции обожженного каолина в присутствии полифенилэтоксисилоксановой жидкости в количестве 0,25-0,35% от массы наполнителя позволяет уменьшить коэффициент диэлектрических потерь наполнителя до 0,18-0,30, абсорбцию им пластификатора - до 30-39 см³/100 г и сохранить белизну 82,0-92,2% (см. примеры 1-36).

При использовании каолина с индексом Хинкли менее 1,0 или более 1,6 и дезинтеграции его в присутствии полифенилэтокси силоксановой жидкости в количестве, например, 0,30% от массы наполнителя коэффициент диэлектрических потерь наполнителя и абсорбция им пластификатора составляют 0,70 и 0,57, 60 см³/100 г и 63 см³/100 г соответственно (см. примеры 38 и 39).

При снижении температуры обжига каолина ниже 700^oС и при повышении выше 900^oС коэффициент диэлектрических потерь наполнителя и абсорбция им пластификатора составляют 0,80 и 0,50, 56 см³/100 г и 48 см³/100 г соответственно (см. примеры 40 и 41).

При использовании каолина с индексом Хинкли, например, 1,3 при уменьшении содержания полифенилэтоксисилоксановой жидкости ниже 0,25 мас. и при увеличении выше 0,35 мас. коэффициент диэлектрических потерь наполнителя и абсорбция им пластификатора составляют 0,65 и 0,58, 50 см³/100 г и 55 см³/100 г соответственно (см. примеры 42 и 43).

Использование в способе получения наполнителя дезинтеграции необожженного каолина в присутствии, например, 0,З0 маc. полифенилэтоксисилоксановой жидкости приводит к получению наполнителя с коэффициентом диэлектрических потерь 1,50 и абсорбцией пластификатора 68 см³/100 г (см. пример 44).

Использование в способе получения наполнителя обжига каолина с индексом Хинкли, например, 1,3 при температуре 800^oС и добавления полифенилэтоксисилоксановой жидкости в количестве 0,30 мас. без стадии дезинтеграции приводит к получению наполнителя с коэффициентом диэлектрических потерь 0,60 и абсорбцией пластификатора 82 см³/100 г (cм. пример 45).

Использование в способе получения наполнителя кремний органических жидкостей, отличных от заявляемой, например полиэтилсилоксановой жидкости или полиметилсилоксановой жидкости, приводит к получению наполнителя с коэффициентом диэлектрических потерь и абсорбцией пластификатора 0,63 и 0,68, 60 см³/100г и 61 см³/100 г (см. примеры 46 и 47).

Использование в способе получения наполнителя обжига каолина с индексом Хинкли, например, 1,3 при температуре 800^oС без введения полифенилэтоксисилоксановой жидкости на стадии дезинтеграции приводит к получению наполнителя с коэффициентом диэлектрических потерь 0,55 и абсорбцией пластификатора 62 см³/100 г (см. пример 48).

Использование в способе получения наполнителя отличительных признаков вне заявляемых пределов приводит к получению наполнителя с коэффициентом диэлектрических потерь и абсорбцией пластификатора 1,3, и 0,75, 70 см³/100 г и 65 см³/100 г соответственно (см. примеры 49 и 50).

Описанный наполнитель применяют в составе ПВХ композиции, содержащей на 100 мас.ч. ПВХ 40-60 мас.ч. пластификатора из группы, включающей диалкилфталат, ди-(2-этилгексил)фталат, ди-(2-этилгексил)себацинат, тетраоктилпиромеллитат, трикрезилфосфат, хлоропласт ХП-300, 1-10 мас.ч. металлсодержащего стабилизатора из группы, включающей трехосновный сульфат свинца, двухосновный фталат свинца, стеарат кальция, двухосновный стеарат свинца, 1-20 мас.ч. каолина с индексом Хинкли 1,0-1,6, модифицированного 0,25-0,35 мас. полифенилэтоксисилоксановой жидкости. Приготовленная из указанных компонентов композиция имеет следующие свойства: расчетный срок службы композиции при 70^oС составляет 22,0-48,0 лет, вязкость расплава - 1000-10800 Пз, число пробоев изоляции 0 шт. удельное объемное электрическое сопротивление при 20^oС 5,2•10¹⁴-6,1•10¹⁵ Ом•см, при 70^oС 1,8•10¹¹-3,8•10¹³ Ом•см, термостабильность при 190^oС 360-720 мин.

Применение в составе аналогичной композиции 1-20 мас.ч. прокаленного каолина, модифицированного 0,4-0,8 мас. тримеркаптопропилтриметоксмсилана, приводит к получению композиции со следующими свойствами: расчетный срок службы композиции при 70^oС составляет 10,0-17,5 лет, вязкость расплава - 36700-52400 Пз, число пробоев изоляции 4-7 шт. удельное объемное электрическое сопротивление при 20^oС - 1,2•10¹¹-2,4•10¹⁴ Ом•см, при 70^oС -5,9•10⁹-7,9•10¹² Ом•см, термостабильность при 190^oС 285-550^o мин. ТТТ1 ТТТ2

Сущность изобретения: каолин со степенью упорядоченности кристаллической структуры по индексу Хинкли 1,0-1,6 обжигают при нагревании до 700-900^oС, а затем обрабатывают полифенилэтоксисилоксановой жидкостью в количестве 0,25-0,35% путем дезинтегрирования. Характеристики наполнителя: коэффициент диэлектрических потерь 0,18-0,30, абсорбция пластификатора 30-39 cм³/100 г, белизна 82,0-92,2%. 1 табл.

Способ получения наполнителя на основе каолина для поливинилхлоридных материалов, включающий обжиг каолина при нагревании до 700-900^oС и последующую обработку его кремнийорганическим соединением, отличающийся тем, что, с целью уменьшения коэффициента диэлектрических потерь и абсорбции пластификатора при сохранении белизны, обжигу подвергают каолин со степенью упорядоченности кристаллической структуры, характеризуемой индексом Хинкли 1,0-1,6, а последующую обработку обожженного каолина осуществляют полифенилэтоксисилоксановой жидкостью в количестве 0,25-0,35% от массы наполнителя путем дезинтегрирования.