Состав пигмента для крашения полиамида в массе и способ его получения Советский патент 1993 года по МПК C09B67/00 C08J3/20 

Изобретение относится к красящим составам, окрашивающим синтетические волокна в массе, в частности к технологии получения полиамидного капсулированного пигмента для окрашивания полиамидов в массе, в том числе волоконного ассортимента.

Целью изобретения является повышение красящей концентрации и степени дисперсности, увеличение массовой доли пигмента в композиции, снижение пылящей способности, придание антистатических свойств композиции.

Указанная цель достигается тем, что пигмент диспергируют совместно с полиамидом в концентрированной серной кислоте в присутствии поверхностно-активного

вещества из ряда алифатических карбоно- вых кислот их солей, или аминов, или поли- этиленгликолевых эфиров кислот с числом атомов углерода 6-21 при соотношении пигмент : полиамид: серная кислота 1 : (0,1-1,0) - (1,4-10) с последующим ступенчатым разбавлением массы водой или водным раствором аммиака, промывкой и сушкой, введением вспомогательных веществ из ряда антистатиков и/или антипылителей.

Получаемый полиамидный капсулированный пигмент содержит, мас.%:

Пигмент (органический и/или

неорганический)49-90

Поверхностно-акти вн ое

вещество1-3

Вспомогательное вещество

00

ю со

00

о о

(антипылитель и/или антистатик)0,5-3

ПолиамидОстальное

В качестве поверхностно-активного вещества используют алифатические амины, алифатические карбоновые кислоты или их соли, или полиэтиленгликолевыезфирыкар- боновых кислот с числом атомов углерода Со-С21 в количестве 1-3 мас.% от веса пигмента и полиамида.

В качестве вспомогательного вещества используют полиэтиленгликоли, оксиэтили- рованные алкилфенолы (препараты ОП), ок- сиэтилированные гидрированные спирты кашалотового жира (препарат ОС-20), окси- этилированные синтетические кислоты (сте- арокс), продукт присоединения окиси этилена (превоцел), алкамоны (ОС-2 и Алка- мон Н), а также масла, синтетический воск, полиэтилсилоксаны в количестве 0,5-3 мас.% от веса пигмента и смолы.

Авторы установили, что капсулирование высокодисперсного пигмента полиамидом достигается за счет механо-химического процесса совместного диспергирования пигмента и полиамида в концентрированной серной кислоте и последующего разбавления водой. В концентрированной серной кислоте и пигмент и полиамид подвергаются процессу кристаллического модифициро- вания вследствие солеобразования с кислотой. За счет различия в растворимости сульфатов пигмента и полиамида в серной кислоте сначала при концентрации кислоты 90-50 мас.% кристаллизуется пигмент, при снижении концентрации кислоты ниже 30 мас.% осаждается полимер, обволакивая частицы пигмента в технологически удобные капсулы. Введением ПАВ оптимизируется размер пигментных частиц, размер капсулированных частиц, пылящая способность и антистатические свойства пигментной КОМПОЗИЦИИ.

Установлено новое свойство, не описанное в литературе, действия указанных ПАВ в процессе диспергирования и выделения полиамидного капсулированного пигмента стабилизация тонкодисперсной структуры пигментных частиц в растворе пдлиамида в серной кислоте и влияние на упорядочение структурирования полиамида, что сказывается на удлинении срока службы фильер.

Полученный полиамидный капсулиро- ванный пигмент (ПКП) можно применять не- посредственно для окрашивания полиимидного плава введением в зкструдер перед прядением или формованием изделия, можно также применять на стадии приготовления полиамидного красящего

концентрата (ПКК) экструзионным методом, при этом получают красящий концентрат высокого качества.

Использование предлагаемого полиамидного капсулированного пигмента в тех- нологии окрашивания изделий из полиамидов позволит повысить красящую концентрацию до 105-120% при меньшем расходе пигмента, достигнуть высокого качества окрашенных изделий вследствие высокойстепени дисперсности капсулированных частиц (1-2 мкм против 20 мкм), уменьшить в 5-20 раз пыление пигмента, что способствует улучшению условий

труда работающих и сокращению потерь пигмента, увеличить длительность работы фильер при формовании волокна в 5-7 раз, повысить антистатические свойства изделий за счет сокращения времени истекания

заряда в 2,5-10 раз.

Смещение полиамидных капсулированных пигментов (ПКП) различных цветов позволит эффективно создавать модные оттенки и легко без значительного количества отходов переходить от одного цвета к другому, так как окрашивание в произвдст- ве химволокон и других изделий из полиамидов проводят перед стадией формования.

Утилизация отработанной серной кислоты включает перевод ее в сульфат аммония - минеральное удобрение.

Оптимальным является содержание полиамида 8,5-48 мас.%, меньшее количество

не обеспечивает полного капсулирования, что приводит к снижению красящей концентрации и алгомерированию пигментных частиц в процессе выделения (пример 10), большее количество полиамида способствует агрегации частиц пигмента в растворе полимера и соответственно снижению степени дисперсности и красящей концентрации (пример II).

Введение поверхностно-активного вещества (ПАВ) менее 1 мас.% не позволяет улучшить формование волокн и увеличить длительность работы фильер, уменьшить пыление, проявить антистатические свойства (пример 12), более 3 мас.% приводит к

снижению красящей концентрации, увеличивает удельный расход пигмента, способствует образованию щетины на волокне, ухудшает качество готового изделия (пример 13).

Введение вспомогательного вещества (ВВ) менее 0,5 мас.% ухудшает показатели пылящей способности, соответственно, условия труда работающих, дозировку пиг- мента (пример 14), более 3 мас.% снижает

красящую концентрацию, степень дисперсности (пример 15).

Следующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.

Пример1.В лабораторную шаровую мельницу из полиэтилена, вместимостью 1000 см загружают 60 мас.ч. стеклянных шаров диаметром 12 мм, вносят 8 мас.ч. гранулированного поликапроамида, 180 мас.ч. концентрированной 93%-ной серной кислоты и ведут перемешивание в течение 5 ч. при комнатной температуре (скорость вращения 60-90 радиан). После получения однородного водного раствора в мельницу вносят 176 мас.ч. водной пасты пигмента бордо периленового содержащего 32 мас.ч. сухого пигмента и 0,40 мас.ч. флота- мина, диспергируют до получения частиц пигмента 1-2 мкм в течение 3-5 ч. Затем отделяют мелющие тела и проводят капсу- лировэние разбавлением полученной массы до 25% концентрации серной кислоты ступенчатой придачей воды (500 см в течение 1ч, порциями по 250 см ), при этом температура массы не должна превышать 40°С. Полученный полиамидный капсулиро- ванный пигмент (ПКП) фильтруют, промывают, сушат, в процессе сушки вспрыскивают 0,2 мас.ч. вазелина в виде эмульсии. Выход 38,4 мас.ч, (95,2%) содержание пигмента (ПГ) 80% по фотоколориметрическому анализу, содержание ПАВ - 1,0%, В В - 0,5%, остальное- поликзпроамид(ПА). Показатели качества ПКП бордо приведены в таблице. Сернокислотный маточный раствор направляют на приготовление сульфита аммония - минерального удобрения.

П р и м е р 2. ПКП получают аналогично примеру 1, но в шаровую мельницу загружают 32 мас.ч. сухого пигмента бордо периленового и 0,8 мас.ч. гексаметилендиамииа, после диспергирования разбавление проводят 1% водным раствором аммиака до 30% концентрации серной кислоты, в процессе сушки в качестве вспомогательного вещества придают эмульсию на основе 0,8 мас.ч. полиэтиленгликоля ПЭГ-115 и 0,4 мас.ч. вазелина. Получают 39,9 мас.ч. (выход 97,4%) ПКП бордо, состав и показатели качества которого приведены в таблице.

ПримерЗ. ПКП получают аналогично примеру 1 на основе 10 мас.ч. полиамида, 200 мас.ч. серной кислоты, 200 мас.ч. капро- золя коричневого 4К в виде 30%-ной водной пасты, 0,75 мас.ч. аминов жирных кислот С17-С21. Разбавляют водой ступенчато до 20%-ной концентрации серной кислоты. После диспегирования и выделения проводят репульпацию в 500 см3 1%-ного водного раствора аммиака, фильтруют, промывают,

сушат, вводят в качестве вспомогательного вещества (ВВ) смесь 0,3 мас.ч. превоцела и 0,3 мас.ч. силиконового масла. Получают ПКП коричневый, выход, состав и показате- ли качества которого приведены в таблице. Пример4. ПКП получают аналогично примеру 1, но на основе 36 мас.ч. пигмента зеленого фталоцианинового, 200 мас.ч. серной кислоты, 9 мас.ч. поликапроамида и 0,45

0 мас.ч, энантной кислоты. В процессе сушки придают смесь 0,9 мас.ч. стеарокса и 0,45 мас.ч. кокосового масла. Получают ПКП зеленый, выход, состав и показатели качества которого приведены в таблице.

5 П р и м е р 5. ПКП получают аналогично примеру 1 на основе 8 мас.ч. полиамида, 220 мас.ч. серной кислоты, 72 мас.ч. пигмента голубого фталоцианинового и 2,4 мас.ч. канифоли, при сушке придают смесь 1,2 мас.ч.

0 препарата ОП и 1,2 мас.ч. ализаринового масла. Получают ПКП голубой, выход, состав и показатели качества которого приведены в таблице.

Пример 6. В коленчатый смеситель с Z-образными лопастями вместимостью 1500см загружают280 мае.ч. концентрированной серной кислоты, 70 мас.ч. поликапроамида, перемешивают в течение 5 ч до достижения однородности консистенции,

0 придают 330 мас.ч. (200 мас.ч. сухого) водной пасты пигмента голубого ) фталоцианинового, 8,1 мас.ч, олеата натрия, диспергируют в условиях пластичного размола до достижения размера частиц пиг5 мента 1-2 мкм. Для капсулирования пигмента полученную массу выделяют на 1000 см3 1 %-ного водного раствора аммиака, фильтруют, промывают, сушат, придавая 2,6 мас.ч. полиэтилсилоксана. Получают

0 268,9 мас.ч. (выход 96%) ПКП голубого, состав и показатели качества которого приведены в таблице.

Пример. ПКП получают аналогично примеру 6 на основе ЗС мас.ч. полиамида,

5 480 мас.ч, серной кислоты, 300 мас.ч. азо- пигмента желтого прочного К, 3,3 мас.ч. фло- тамина, в процессе сушки придают эмульсию, содержащую 1,65 мас.ч. синтетического воска. Получают ПКЛ желтый, вы0 ход, состав и показатели качества которого приведены в таблице.

П р и м е р 8. ПКП получают аналогично примеру 6 на основе 150 мас.ч. полиамида, 600 мас.ч. серной кислоты, 150 мас.ч. кад5 мия красного, 6 мас.ч. полиэтиленгликольа- дипината, в процессе сушки придают смесь 3 мас.ч. алкзмона Н и 3 мас.ч. вазелина. Получают КПК красно-коричневый, выход, состав и показатели качества которого представлены в таблице.

Пример 9. В коленчатый смеситель с Z-образными лопастями вместимостью 25 дм3 загружают 3299 мас.ч. концентрированной серной кислоты, 2500 мас.ч. поликапро- амида, перемешивают до получения однородной массы в течение 5-8 ч, порциями в течение 2 ч загружают 8000 мас.ч. сажи, 105 мас.ч. полиэтиленгликольсебациэната. Проводят диспегирование в течение 8-12 ч до достижения размера частиц пигмента 1- мкм. Для капсулирования пигмента сернокислотную массу выделяют в 3500 мас.ч. 1 %-ного водного раствора аммиака. Капсу- лированный пигмент выделяют известными приемами, в процессе сушки придают 105 мас.ч. препарата ОС-20 и 105 мас.ч. силиконового масла. Выход, состав и показатели качества ПКП черного представлены в таблице.

Примеры запредельных значений по поликапроамиду.

Пример 10. ПКП бордо получают аналогично примеру 1. но на основе 2,0 мас.ч. полиамида. Выход, состав и показатели качества полученного ПКП бордо представлены в таблице.

Пример 11. ПКП бордо получают аналогично примеру 1, но на основе 80 мас.ч. полиамида. Выход, состав и показатели качества полученного ПКП бордо представлены в таблице.

Примеры запредельных значений по поверхностно-активному веществу.

П р и м е р 12. ПКП получают аналогично примеру 1, но придают 0,2 мас.ч. флотами- на. Выход, состав и показатели качества пигмента борда представлены в таблице

П р и м е р 13. ПКП получают аналогично примеру 1, но придают 1,8 мас.ч. флотами- на. Выход, состав и показатели качества ПКП бордо представлены в таблице.

Примеры запредельных значений по вспомогательному веществу.

П р и м е р 14. ПКП получают аналогично примеру 1, но в процессе сушки вводят 0,01 мас.ч. вазелина. Выход, состав и показатели качества ПКП бордо представлены в таблице.

П р и м е р 15. ПКП получают аналогично

примеру 1, но в процессе сушки вводят 2,0

мас.ч. вазелина. Выход, состав и показатели

качества ПКП бордо представлены в таблице.

Формула изобретения

1. Состав пигмента для крашения полиамида в массе, содержащий пигмент и пол- икапроамид, отличающийся тем, что он дополнительно содержит поверхностно- активное вещество из ряда алифатических

карбоновых кислот или их солей, или их аминов, или их полиэтиле нгликолвых эфиров с числом углеродных атомов 6-21 и антистатики/или ангипылитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пигмент48-90

Указанное поверхностно- активное вещество1-3 Антистатик и/или антипылитель 0,5-3

ПоликапроамидОстальное

2. Способ получения пигмента для крашения полиамида в массе путем смешения раствора поликоапроамида в кислоте с пигментов с последующим выделением целевого продукта, промывкой и сушкой, отличающийся тем, что смешение ведут в концентрированной серной кислоте в присутствии поверхностно-активного вещества из ряда алифатических аминов, или кислот,

или их солей, или их полиэтиленгликолевых эфиров с числом углеродных атомов 6-21 при массовом соотношении пигмента, пол- икапроамида и серной кислоты, равном 1,0:0,1-1,0:1,4-10 соответственно, с последующим разбавлением массы водой или водным раствором аммиака до 20-30%-ной концентрации серной кислоты и введением антистатика и/или антилылителя на стадии сушки.

Состав и показатели качества полиамидного капсулированного пигмента ( ПКП)

Продолжение таблицы

Продолжение таблицы

Продолжение таблицы

Сущность изобретения: пигмент органический или неорганический диспегируют совместнос полиамидом в концентрированной серной кислоте в присутствии поверхностно-активного вещества при соотношении пигмент: полиамид : серная кислота 1: (0,1-1,0): (1.4-10) с последующим разбавлением массы водой или водным раствором аммиака, выделением, сушкой в присутствии вспомогательных веществ из ряда антистатиков и антипылите- лей. Полиамидный капсулированный пигмент содержит пигмент 48-90%, поверхностно-активное вещество 1-3%, вспомогательное вещество 0,5-3% и полиакапроамид - остальное. Степень дисперсности капсулированного пигмента 1-2 мкм, красящая концентрация 118-120%, длительность работы фильер 150-165 ч.2 с.п. ф-лы. (Л