Способ получения темно-фиолетового кобальтового пигмента

 

Сущность изобретения: раствор сульфата кобальта смешивают с раствором фосфорной кислоты при pH 4,8-5,0, добавляют к суспензии раствора аммиака до pH 5,0-5,5, фильтруют суспензию, сушат и размалывают осадок, прокаливают, промывают продукт, повторно сушат и размалывают. Характеристики: пигмент темно-фиолетового цвета, красящая способность 110%; укрывистость 70-78 г/м² , диспергируемость 30 мкм. 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения пигментного фосфата кобальта, используемого в лакокрасочной промышленности, в производстве пластмасс, художественных красок.

Известен способ, по которому раствор соли кобальта, например сульфата кобальта, выливают в раствор двухзамещенного фосфата натрия при 50-60^оС и соотношении СоО:Р₂О₅, равном 1:1,3. Осадок отфильтровывают и промывают, сушат, размалывают и прокаливают при 900^оС. После прокаливания порошок диспергируют в воде и отмывают от ВРВ, повторно сушат и размалывают.

Недостатком указанного способа является плохая диспергируемость пигмента.

Целью изобретения является улучшение диспергируемости пигмента путем уменьшения количества двухзамещенного фосфата натрия и замены его на сульфат аммония, разлагающегося при прокалке, и как следствие уменьшающего спекание продукта.

Поставленная цель достигается тем, что используется раствор фосфорной кислоты. К раствору соли кобальта приливают раствор фосфорной кислоты, величину рН доводят щелочью до 4,8-5,0. Суспензию выдерживают при комнатной температуре в течение времени, достаточного для перехода растворенного кобальта в октагидрат фосфата кобальта. После этого добавляют раствор аммиака до рН 5,5-6,0. Полученный осадок отфильтровывают, промывают ВРВ, повторно сушат и размалывают.

Использование для осаждения кобальта фосфорной кислоты, а для нейтрализации продукта аммиака с промежуточной выдержкой суспензии в течение времени, достаточного для полного осаждения кобальта, позволяет уменьшить его спекание и улучшить диспергируемость.

Химизм процесса. При смешении растворов сульфата кобальта и двухзамещенного фосфата натрия (прототип) протекает реакция 4Nа₂НРО₄+3СоSО₄+8Н₂О->> ->>Со(РО₄)₂8Н₂О+2NаН₂РО₄ + + 3Nа₂SО₄ (1) До полного связывания кобальта необходим избыток фосфата натрия (50% по Р₂О₅).

В случае использования фосфорной кислоты протекают две конкурирующие реакции 8Н₂О+3СоSО₄+2Н₃РО₄->> ->>Со₃(РО₄).8Н₂О+3НSО₄ (2) + 2Nа+ОН+Н₃РО₄^- ->>Nа₂НРО₄+Н₂О (3) Реакция (2) протекает при рН 4,8-5,0. При быстром сливании щелочи (до рН 4,8-5,0) общий расход NаОН сокращается за счет уменьшения доли реакции (3). При вызревании происходит снижение величины рН вследствие завершения образования фосфата с выделением Н₂SО₄. Если вызревание не закончено, а величину рН довести до нейтральной, то образуется гидроокись кобальта СоSО₄+2NаОН->> ->>Со(ОН)₂+Nа₂SО₄, которая при прокалке дает черный продукт.

После вызревания необходима нейтрализация Н₂SО₄. Введение аммиака, адсорбирующего на поверхности мицелл фосфата и удаляемого из продукта при прокаливании, затрудняет спекание и наоборот увеличение количества Nа₂НРО₄ при прокаливании способствует спеканию частиц.

П р и м е р 1 (прототип). К 100 мл раствора двухзамещенного фосфата натрия Nа₂НРО₄ с массовой концентрацией 100 г/л Р₂О₅ добавляют 78 мл раствора СоSО₄ с массовой концентрацией 100 г/л СоО. Соотношение Р₂О₅:СоО=1,3:1,0. Смесь нагревают до 50-60^оС, выдерживают 30 мин при перемешивании, осадок отфильтровывают, промывают 200 мл воды, сушат при 100^оС, размалывают и прокаливают 30 мин при 900^оС. Полученный порошок диспергируют в воде до концентрации 500 г/л и размалывают в шаровой мельнице в течение 6 ч. Полученную суспензию отфильтровывают, промывают 1000 мл воды, сушат и размалывают.

П р и м е р 2. К 78 мл раствора СоSО₄ с массовой концентрацией 100 г/л СоО приливают 100 мл раствора фосфорной кислоты с массовой концентрацией 100 г/л Р₂О₅. Соотношение Р₂О₅:СоО=1,3:1,0. К смешанному раствору в течение 5 с приливают раствор NаОН с массовой концентрацией NаОН 100 г/л до величины рН 4,8. Суспензию выдерживают в течение 1 ч при перемешивании, после чего добавляют раствор аммиака с массовой концентрацией NН₄ОН₄, равной 70 г/л до величины рН 5,5. Осадок отфильтровывают, сушат, прокаливают и размалывают аналогично примеру 1.

П р и м е р 3. Как в примере 2, только величина рН, после добавления NаОН составляет 4,5. Кобальт не полностью связывается в фосфат, при введении аммиака образуется гидроокись кобальта и при прокаливании она дает черный цвет продукта.

П р и м е р 4. Как в варианте 2, только величина рН после добавления NаОН равняется 5.5. Из-за избытка щелочи начинает образовываться гидроокись. Цвет продукта черный.

П р и м е р 5. Как в примере 2, только время выдержки суспензии после подачи раствора щелочи было недостаточным для полного перехода кобальта в осадок. Продукт черный.

П р и м е р 6. Как в примере 2, только величина РН после подачи аммиака меньше 4.5. Величина рН готового продукта меньше 5,5. Пигмент кислый.

П р и м е р 7. Как в примере 2, только величина рН после подачи аммиака 6,0. Величина рН готового продукта 8,5. Пигмент щелочной.

Физико-химические свойства пигментов, полученных способами 1-7, представлены в таблицы.

П р и м е р 8. Как в примере 2, только величина рН после добавления составляет 5,0. Кобальт связывается в фосфат, гидроокись кобальта отсутствует, продукт темно-фиолетового цвета, величина рН его равна 7,0; диспергируемость 28 мкм.

П р и м е р 9. Как в примере 2, только величина рН после подачи щелочи равна 4,8, а после подачи аммиака -5,0. Продукт нейтральный, темно-фиолетовый, диспергируемость его 30 мкм.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕМНО-ФИОЛЕТОВОГО КОБАЛЬТОВОГО ПИГМЕНТА, включающий смешивание раствора сульфата кобальта с раствором фосфорсодержащего соединения при нагревании, выдержку суспензии, фильтрацию, сушку и размалывание осадка, последующее прокаливание его при 900^oС, промывку продукта, повторную сушку и тонкий размол, отличающийся тем, что, с целью улучщения диспергируемости пигмента, в качестве фосфорсодержащего соединения используют фосфорную кислоту и смешивание осуществляют в присутствии гидроокиси натрия при рН 4,8 5,0, а после выдержки к полученной суспензии добавляют водный раствор аммиака до рН 5,0 5,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1