Перборат кальция и способ его получения

 

Изобретение относится к классу химических продуктов, содержащих активный кислород, которые могут быть использованы как самостоятельно, так и в составе чистящих и моющих средств, отбеливателей, парфюмерных и антисептических препаратов. Сущность изобретения заключается в перборате кальция состава CaOB₂O₃nH₂O₂, где n = 3,1-3,6, содержащего 20-23% активного кислорода, а также в способе его получения, заключающемся во взаимодействии с пероксидом водорода влажного или высушенного при температуре не выше 60°С дибората кальция, содержащего 6-7 молей кристаллизационной воды. Повышенное содержание активного кислорода в перборате кальция обеспечивает более эффективное его использование по крайней мере в два раза. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к классу химических продуктов, содержащих активный кислород, которые могут быть использованы как самостоятельно, так и в составе чистящих и моющих средств, отбеливателей, парфюмерных и антисептических препаратов.

В составе многих стиральных порошков и чистящих средств в качестве отбеливающего средства, содержащего активный кислород, применяется перборат натрия NaBO₃4H₂O₂ (или NaBO₂H₂O₂3H₂O), содержание активного кислорода в котором составляет 10,2-10,4% [К.В. Ткачев, Ю.С. Плышевский. Технология соединений бора. Изд. "Химия", Л., 1983].

Недостатком пербората натрия является низкое содержание активного кислорода в 4-х водном продукте и нестабильность одноводного вещества, которая может приводить к его неконтролируемому разложению.

Наиболее близким к заявляемому продукту по вещественному составу и используемым для синтеза реагентам является перборат кальция, получаемый по способу, описанному в а.с. 409956(СССР)[C 01 B 45/12. Способ получения пербората кальция / Ю.С. Плышевский. Опубл. в Б.И., 1974, N 1, с.71]. Продукт ориентировочно отвечает формуле: CaOB₂O₃1,5H₂O₂3H₂O и содержит 9,5% активного кислорода. Способ получения пербората кальция заключается в обработке твердого, мелкозернистого дибората кальция пероксидом водорода с концентрацией 50-70%. Основным недостатком этого способа, что также подтверждается и самой формулой получаемого пербората кальция, является сравнительно низкое содержание активного кислорода в этом продукте.

Целью изобретения является создание нового вещества пербората кальция с общей формулой CaOB₂O₃nH₂O₂, где n = 3,1-3,6, и содержащего 20-23% активного кислорода, что обеспечивает его высокую эффективность использования, меньший расход реагента в отбеливающих, чистящих, дезинфицирующих и других средствах.

Указанная цель достигается самим новым веществом - перборатом кальция, имеющим общую формулу CaOB₂O₃nH₂O₂, где n = 3,1-3,6, преимущественно n = 3,5, и содержащим 20-23% активного кислорода, а также способом его получения, включающим взаимодействие пероксида водорода с влажным или высушенным при температуре не выше 60^oC диборатом кальция, содержащим 6-7 молей кристаллизационной воды.

Существенным отличием предлагаемого изобретения от прототипа является использование для синтеза пербората кальция не обычного товарного дибората кальция CaOB₂O₃2H₂O, а влажного или высушенного при температуре не выше 60^oC дибората кальция, содержащего не менее 6 молей кристаллизационной воды.

В общем виде реакция получения пербората кальция описывается уравнением: CaOB₂O₃6H₂O+3,5H₂O₂---> CaOB₂O₃3,5H₂O₂+6H₂O.

Существуют различные кристаллогидраты синтетического дибората кальция, одним из которых является гексагидрат CaOB₂O₃6H₂O, а менее гидратированные продукты могут быть получены путем термической дегидратации (сушки) CaOB₂O₃6H₂O, либо синтезом при более высоких температурах.

Нами найдено, что перборат кальция с содержанием не менее 20% активного кислорода может быть получен взаимодействием пероксида водорода только с гекса- или гептагидратом дибората кальция (свежеприготовленным влажным или высушенным при температуре не выше 60^oC во избежание дегидратации гексагидрата).

Заявленный температурный предел - не более 60^oC обусловлен тем, что именно в нем существует гексагидрат дибората кальция CaOB₂O₃6H₂O, который является наиболее реакционноспособным и обеспечивает получение конечного продукта состава CaOB₂O₃nH₂O, где n = 3,1-3,6, - примеры 4-8. В случае синтеза дибората кальция при более высокой температуре (пример 3), либо термического обезвоживания (сушки) гексагидрата дибората кальция (пример 1-2) образуются другие гидратные формы, которые при взаимодействии с пероксидом водорода не позволяют достичь заявленной цели.

В таблице приведены данные, отражающие кристаллогидратный состав дибората кальция в зависимости от температуры сушки (синтеза) и содержание активного кислорода в получаемом перборате кальция на основе каждого из этих боратов. Примеры N 4-8 находятся в заявляемом пределе и соответствуют перборату кальция CaOB₂O₃nH₂O₂ (где n = 3,1-3,6).

Пример 1.

10 в. ч. безводного дибората кальция CaOB₂O₃ (получен из CaOB₂O₃6H₂O путем обезвоживания при температуре 600^oC) смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H₂O₂) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60^oC. Содержание активного кислорода в продукте, определенное путем титрования перманганатом калия (KMnO₄) навески пербората кальция, растворенной в избытке серной кислоты, составляет 3,5%.

Пример 2.

10 в.ч. дигидрата дибората кальция CaOB₂O₃2H₂O (получен из CaOB₂O₃6H₂O путем обезвоживания при температуре 400^oC) смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H₂O₂) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60^oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 6,1%.

Пример 3.

10 в. ч. четырехводного дибората кальция CaOB₂O₃4H₂O (получен из раствора борной кислоты и гидроксида кальция при температуре 80^oC) смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H₂O₂) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60^oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 7,7%.

Пример 4.

10 в.ч. сухого свежеосажденного дибората кальция CaOB₂O₃6H₂O (температура синтеза и последующей сушки 20^oC) смешивают с 11 в.ч. пероксида водорода (47,0% H₂O₂) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60^oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 21,4%.

Пример 5.

10 в.ч. дибората кальция CaOB₂O₃6H₂O (высушенный при температуре 45^oC) смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H₂O₂) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60^oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 21,6%.

Пример 6.

10 в. ч. сухого свежеосажденного сухого дибората кальция CaOB₂O₃6H₂O (температура сушки 60^oC) смешивают с 11 в.ч. пероксида водорода (53,7% H₂O₂) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60^oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 22,0%.

Пример 7.

14,5 в. ч. влажного свежеосажденного дибората кальция CaOB₂O₃6H₂O (температура синтеза 25^oC) смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H₂O₂) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60^oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 23,1%.

Пример 8.

14,5 в. ч. влажного свежеосажденного нестабильного дибората кальция CaOB₂O₃7H₂O (температура синтеза 20^oC) смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H₂O₂) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60^oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 20,0%.

Пример 9.

10 в. ч. дибората кальция CaOB₂O₃10H₂O, выделенного в качестве метастабильной фазы и высушенного при температуре 20^oC, смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H₂O₂) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60^oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 10,2%.

На чертеже представлены ИК-спектры поглощения для перборатов кальция, полученных из боратов кальция с различным содержанием кристаллизационной воды (кривая 1 - продукт, полученный по примерам 6,7; кривая 2 - продукт по примеру 3; кривая 3 - продукт по примеру 1).

Повышенное содержание активного кислорода в перборате кальция обеспечивает более эффективное его использование по крайней мере в два раза.

Формула изобретения

1. Перборат кальция, имеющий общую формулу CaOB₂O₃nH₂O₂, где n = 3,1-3,6, и содержащий 20-23% активного кислорода.

2. Перборат кальция по п.1, отличающийся тем, что n = 3,5.

3. Способ получения пербората кальция формулы по п.1, заключающийся во взаимодействии с пероксидом водорода влажного или высушенного при температуре не выше 60^oC дибората кальция, содержащего 6-7 молей кристаллизационной воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2