Состав сажевой пасты Советский патент 1983 года по МПК C09D17/00 

(54) СОСТАВ САЖЕВОЙ ПАСТЫ

Изобретение относится к составам сажевых паст, которые,предназначаются для Использования при производстве лаков и j pacoK, наполненных пластических масс, резины, а также в Гполиграфии, текстильной, целлюлознобумажной, кожевенной и легкой отраслях промышленности.

Важнейшими техническнми задачами в технологии изготовления сажевых паст являются повышение концентрации сажи и снижение вязкости пасты, что повышает позможности их использования.

( Известен состав сажевой пасты tl3f содержащей, мас.ч. сажа 100, вазелиновое масло 250-500.

Однако данньт состав имеет высокую вязкость (10°-10 СП при 25с) , .что объясняется склонностью мелких частиц сажи к накоплению статических электрических зарядов, способструющих агрегированию частиц в неполярной среде с потерей текучести пасты.

Эта склонность тем выше, чем выше вязкость дисперсионной среды.

Высокая вязкость системы сажа- , масло не поз-воляет получать достаточно концентрированные сажевые пасты вьше 20 мас.%. Это затрудняет практическое использование сажевой пасты.

Известно, что при изготовлении композиций, включающих лирфильные связующие и сажу, используют гранулированный технический углерод С2.

Однако недостатками его использования являются плохая диспергируеfOмость технического углерода в полимерах и органических растворителях, а также неудовлетворительные санитарно-гигиенические условия труда.

Наиболее близким к предлгиаемому

15 по техннческой сущности и достигаемому результату является состав сажевой пасты 3, включающий сажу, дисперсионную среду - ксилол и диспергатор (карбодиимидНую смолу).

20

В пересчете на массовые части известный состав содержит: пигмент 100, дисперсионная среда 100-3000, диспергатор 200-3000.

В случае применения в качестве дисперсионной среды сухого ксилола карбодиимидная смола является удовлетворительным диСПергатором сажевой пасты. Однако в случае наличия оста30точной влаги (свыше 0,3%) в ксилоле

наблюдается резкое повышение вязкости сажевой пасты.

В случае использования в сажевой пасте более вязких жидки углеводородов, чем ксилол, например минеральных масел, недостаточная диспер гирующая способность карбодиимидной смолы проявляется уже в случае наличия в них следов влаги.

Практически не удается при применении технических минеральных масел снизить вязкость пасты с содержание сажи 25-40 мае.% ниже 10 сП при комнатной температуре.

Другим недостатком известного состава является его Ложароопасност вследствие неустойчивости карбодиимидной смолы и склонности паров ксилола к самовоспламенению при повьошенной температуре.

Следует отметить также высокую токсичность карбодиимидной смолы.

Эти недостатки ограничивают возможности использования известного состава производствами, специально оборудованными для работ с иксичны ми и пожароопасными веществами.

Цель изобретения - снижение вязкости и повышение огнестойкости состава.

Поставленная цель достигается тем, что состав сажевой пасты,включающий сажу, дисперсионную среду и диспергатор, в качестве диспергатора содержит N-цетилтриметиламмонийгалогенид или К-цетилпиридинийгалогенид при следующем соотношении компонентов, мае.ч.:

Сажа100

Дисперсионная среда 150-300

N-цетилтриметиламмонийгалогенид

или N-цетилпиридинийгалогенид 0,1-10

В качестве дисперсионной среды он содержит минеральное масло.

Анионом указанных N-замещенных четвертичных солей является хлор, бром или йод.

Состав сажевой пасты в качестве дисперсионной среды предпочтительно содержит минеральное масло, например индустриальные масла 20, 30 или 50, веретенное масло, вазелиновое и трансформаторное масла.

Но состав может содержать масло растительного или животного происхождения, например льняное или касторовое, а также жидкий углеводород например ксилол.

В качестве саж могут быть использованы печные, газовые канальные, термические и окисленные сажи или их смеси с поверхностью 10-1000 мЯ например марок ТГ-10, ПМ-15Н, ПГМ-З ПМ-75Н, ПМ-100, ДГ-101, ПМ-101Н, ПМО-110Н и другие известные сажи.

Пример 1.В реактор емкостью 3 л, снабженный рубашкой и мешалкой, имеющей скорость вращения 1000 об/мин, загружают 750 г индустриального масла 30 и 50 г N-цетилтриметиламмонийбромида. Нагревают смесь до и перевешивают 15 мин до растворения четвертичной соли, затем вводят 500 г печной сажи ПГМ-ЗОН. Полученную смесь диспергируют при скорости вращения мешалки : 1000 об/мин при 100°С в течение 2 ч до получения пасты со степенью диспергирования 30 мкм. После охлаждения до комнатной температуры перетирают на краскотерке до степени дисперсности 7 мкм (по клину),

Получают сажевую пасту состава, мае,ч,: сажи 100, индустриальное масло № 20 150, N-цетилтриметиламмонийбромид 10.

Паста имеет вязкость при 25°С 0,8-10 сП (по вискозиметру Гепплера) .

Вязкость известной сажевой пасты состава, мае,ч.: сажа марки 100, индустриальное масло № 20 150, карбодиимидная смола на основе гексаметилендиамина и фталевого ангидрида 10, приготовленной аналогично, равна 0,6-10 сП (по Гепплеру 1).

Пример 2. Аналогично примеру 1 готовят состав пасты, мае,ч,: сажа марки ПМ-101Н 100, масло вазелиновое 200, N-цетилтриметиламмонийхлорид 0,1. Получают сажевую пасту |С вязкостью 0,4-10 при 25 С, При этом дисперсность равна 10 мкм.

При замене в этом составе N-цетилтриметиламмониевой соли на карбодиимидную смолу (по прототипу) получают сажевую пасту с вязкостью 0,35 10 СП и дисперсностью частиц 10 мкм

Пример 3. Аналогично примеру 1 готовят состав пасты, мае.ч.: сажа газовая канальная марки ДГ-100 100, масло трансформаторное 300, N-цетилтриметиламмониййодид 5. Получают сажевую пасту с вязкостью О, СП. Дисперсность частиц равна 7. мкм.

Пример 4. Аналогично примеру 1 готовят состав пасты, мас.ч,; сажа печная ПМ-40Н 100, масло индустриальное № 20 200, N-цетилпиридинийхлорид 5. Получают сажевую пасту с вязкостью 0,15-10 сП, Дисперсность частиц 5 мкм.

При использовании в составе са-. жи марки ПМ-15Н вязкость сажевой пасты 0,8-105 СП,

Пример 5. Аналогично примеру 1 готовят состав пасты,мае,ч,s сажа термическая марки ТГ-10 100, масло индустриальное № 20 200, N-цетилпиридиниййодид 5, Получают сажевую пасту с вязкостью 6,5-10 сП.

При применении в этом составе в качестве диспергатора карбодиимидной смолы (по прототипу) вязкость сажевой пасты 5,.

Пример 6. Аналогично примеру 1 готовят состав пасты,мае.ч.; сажа ПМ-100Н 100,ксилол 150,Н-цетилпиридинийбромид 10. Получают сажевую пасту с вязкостью 6,2-10 сП и дисперсностью частиц 10 мкм.

В аналогичном составе с карбодиимидной СМОЛОЙ вязкость сажевой пасты 8,.

На дериватографе по кривым термического анализа известным способом определяют температуры самовоспламенения сажевых паст, приготовленных предлагаемым и известным способами.

Полученные данные представлены в таблице.

При введении состава в резиновые смеси на основе каучука СКМС-ЗОАРК при перемешивании с последующей вулканизацией получают вулканизаты, имеющие более высокие показатели прочности на разрыв (286 кгс/см2 по сравнению с 221 кгс/см), и относительного удлинения (720% по сравнению с 580%), чем с применением известного технического углерода.

Предлагаемый состав сажевой пасты имеет более низкую вязкость и более огнестоек по сравнению с известным, а также менее токсичен,, что обеспечивает возможность его практического использования.

Формула изобретения

1. Состав сажевой пасты, включающий сажу, дисперсионную срелу и диспергатор, отличающийся тем, что, с целью снижения вязкости и повышения огнестойкости состава, он содержит в качестве диспергатора М-цетилтриметиламмонийгал6генид или N-цетилпиридииийгалогеиид при следующем соотношении компонентов, мае.ч.;

Сажа100

Дисперсионная среда 150-300

N-Цетилтриметиламмонийгалогенид или

N-цетилпиридииИИгало енид0,1-10,0

. 2. Состав по п. 1, отличающ и и с я тем, что в качестве дисперсионной среды ои содержит минеральное масло.

Источники инфогя ации, принятые во внимание при экспертизе

1. Каргин В.А. и др. О механичес ких свойствах смесей углеродных саж с вазелиновых маслом. Доклады АН СССР, Т. 105, 1955, 5, с. 1007.

2.Углерод технический.ГОСТ 7885-77

3. Патент Франции I 2258439, кл. С 09 D 17/00, опуеляк. 1975 (прототип).