Способ модифицирования карбоната кальция

 

Изобретение относится к технологии получения наполнителей, применяемых в полимерной, резинотехнической промышленности. Техническое решение включает суспендирование карбоната кальция до Т:Ж=1:2, обработку его сначала водным раствором алюмоэтилсиликоната натрия, где Si/Al=2 и концентрация 0,5 - 0,8 мас.%, а затем водным раствором нитрата свинца с концентрацией 7,7 - 12,3% с последующей сушкой полученной суспензии в распылительной сушилке. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к технологии получения наполнителей на основе карбоната кальция (мела), применяемых в полимерной, резинотехнической и кабельной промышленности, а также для получения рентгенозащитных полимерных композитов.

Известен способ модифицирования карбоната кальция с целью получения гидрофобного продукта путем диспергирования карбоната кальция в шаровой мельнице в присутствии олигоалюмоалкилсиликоната натрия с соотношением Si/Al=0,8 1,6. Достигаются снижение температуры проведения процесса гидрофобизации и снижение щелочности готового продукта.

Недостатками известного способа являются практически невозможность модификации внутрипорового пространства частиц карбоната кальция (пористость природного карбоната кальция мела достигает 48%) и пониженный насыпной объем готового продукта (до 1,3 см³/г).

Целью изобретения является улучшение свойств целевого продукта как наполнителя полимерных и резинотехнических материалов (дисперсности, насыпного объема), упрощение технологического процесса и улучшение условий труда.

Поставленная цель достигается тем, что в водную суспензию карбоната кальция с соотношением твердой (Т) и жидкой (Ж) фаз, равным 1:2, при интенсивном перемешивании вводят водный 0,5 0,8% раствор полиалюмоэтилсиликоната натрия с отношением в нем кремния к алюминию, равным 2. В суспензию при перемешивании вводят водный раствор нитрата свинца с концентрацией 7,7 12,3% с последующей сушкой суспензии в распылительной сушилке.

Полиалюмоэтилсиликонат натрия получают путем введения в водный раствор этилсиликоната натрия (ТУ-6-02-696-76) алюминиевой пудры в количестве, необходимом для обеспечения отношения Si/Al= 2. Выбранное отношение Si/Al способствует нейтрализации щелочи и посторонних анионов. Протекают следующие процессы: где R=C₂H₅ (этил радикал).

По данным ИК-, ЯМР-спектроскопии происходит образование следующего структурного звена олигомера: Образующийся полиалюмоэтилсиликонат натрия эффективно адсорбируется из водного раствора на внешней и внутренней поверхности частиц карбоната кальция, резко понижает его отрицательный электрокинетический заряд и эффективно диспергирует твердые частицы карбоната кальция.

При введении в раствор нитрата свинца катионы свинца адсорбируются на отрицательно заряженных центрах частиц карбоната кальция, сшивают адсорбированные олигомерные цепочки АЭСН. Образуется нерастворимое гидрофобное покрытие на высокодисперсных частицах карбоната кальция: Модифицированную суспензию карбоната кальция высушивают в распылительной сушилке.

Таким образом, заявленный способ модифицирования карбоната кальция отличается от известного способа заменой органических растворов органосилоксанов на водные растворы полиалюмоэтилсиликонат натрия, а в качестве неорганического соединения используют водный раствор нитрата свинца взамен золя диоксида кремния. Технологический процесс диспергирования, модификации карбоната кальция проводят одностадийно в водной суспензии с последующей сушкой суспензии в распылительной сушилке без выполнения последующей стадии диспергирования готового продукта. Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники.

Пример. Водную суспензию, состоящую из 100 г карбоната кальция (размер частиц 100 150 мкм) и 200 мл раствора полиалюмоэтилсиликоната натрия (Si/Al= 2) с концентрацией 0,65 мас. (в расчете на основное вещество АЭСН в растворе), интенсивно перемешивают в течение 0,5 час, затем вводят 100 мл 10%-ного водного раствора нитрата свинца. Суспензию перемешивают в течение 0,5 час и подают на сушку в распылительную сушилку.

Температура топочных газов 450^oC, Температура отходящих газов после сушки 150 160^oC, Температура готового продукта 100 110^oC, Влажность готового гидрофобного продукта 0,15 мас.

Содержание свободной щелочи 0,1 мас.

Химический состав готового продукта, мас. CaCO₃ 89,8; PbO - 6,3; Na₂O 0,9; SiO₂ 0,5; Al₂O₃ 2,5,
Краевой угол смачивания продукта водой 135^o,
Размер частиц 1 2 мкм,
Цвет белый.

Для испытания было приготовлено пять образцов модифицированного карбоната кальция, для получения которых был использован раствор АЭСН различной концентрации (см. таблицу 1).

Результаты испытаний и свойства модифицированного карбоната кальция представлены в таблице 2.

Данные таблиц показывают, что предлагаемый способ позволяет получить ультрадисперсный гидрофобный карбонат кальция и увеличить его насыпной объем. Это позволит существенно улучшить качество наполняемых полимерных и резинотехнических материалов, расширить область применения наполнителя, например, создание полимерных композитов для защиты от рентгеновского излучения.

Формула изобретения

1 1. Способ модифицирования карбоната кальция, включающий диспергирование его и обработку раствором полиалюмоэтилсиликоната натрия при интенсивном перемешивании, отличающийся тем, что при обработке используют карбонат кальция в виде водной суспензии с соотношением Т Ж 1 2 и водный раствор полиалюмоэтилсиликоната натрия концентрации 0,5 0,8 мас. с отношением Si/Al 2, причем карбонат кальция затем подвергают дополнительной обработке 7,7 - 12,3% -ным водным раствором нитрата свинца с последующей сушкой суспензии продукта.2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку суспензии проводят в распылительной сушилке.

РИСУНКИ

Рисунок 1