Способ диспергирования пигментов

 

О П И С А Н И Е 384532

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскйх

Социалистических

Республик

4 ! е

За висимое от авт. свидетельства №

Заявлено 11.II.1971 (№ 1619316l"23-26) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 29.V.1973. Бюллетень,№ 25

Дата опубликования описания 2.Х.1973

Ч. K.- В 0113У12

С 09с 1,4Ь

Комитет по делам изобретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 667 622 14(088 8) Авторы изобретения

Б. И. Бунцельман, Ю, М. Бродский и 3. К. Кононова

Заявитель

СПОСОБ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ПИГМЕНТОВ

i2 (1

Изобретение относится к процессам химической технологии, в частности к способу диспергирования сажи, используемой в качестве пигмента при изготовлении лакокрасочных материалов. 5

Известен способ диспергирования пигментов, например сажи, путем загрузки в мельницу сажи, растворителя и раствора пленкообразующего вещества и дальнейшего перемешивания, 10

Недостатком известного способа является его низкая интенсивность, а следовательно невысокая производительность диспергирующего оборудования. Интенсивность диспергирования зависит от концентрации дисперси- 15 онной среды, которая должна благоприятствовать эффективному смачиванию поверхнос. ти пигмента и стабильности суспензии, что обеспечивается достаточной толщиной адсорбционного слоя пленкообразующего вещест- 20 ва на поверхности пигментной частицы.

Это особенно важно для сажи, обладающей развитой активной поверхностью и склонной к структурообразованию в процессе диспергирования. 25

С целью интенсификации процесса диспергирования прсдлагается пленкообразующее вещество вводить в три стадии в отношении

1:2:7 на каждой из них.

Такое проведение процесса позволяет ин- 30 тенсифицировать процесс диспергирования в

2 — 3 раза по сравнению с известным способом.

Способ осуществляют путем постепенного повышения концентрации пленкообразующего вещества в процессе предварительного дис. пергирования сажи в быстроходном смесителе с последующим диспергированием ее в бисерной мельнице.

Раствор пленкообразующего вещества вводят в суспензию в таком количестве, чтобы вязкость последней нарастала в процессе высокоскоростного перемешивания зубодисковой мешал|кой (вследствие разрушения агрегатов частиц пигмента) вплоть до загрузки очередной порции пленкообразующего вещества

Подобное увеличение вязкости способствует развитию сдвиговых усилий в суспензии, а следовательно интенсификации физико-химических процессов в системе.

На фиг. 1 по.казана зависимость вязкости системы в процессе предварительного диспергирования сажи от времени перемсшивания.

Точки 1 и на 2 на кривой соответствуют вязкости суспензии перед вводом очередной порции пленкообразующего вещества. Было установлено, что наиболее приемлемо вводить на первой стадии 10% всего раствора пленкообразующего вещества и перемешивать 15 лтин, а на второй стадии — в два раза больше, чем

384 582

Таблица 1

Загрузка, г (Я

Концентрация пленкообразующего вещества в растворе, ", Время перемешиванця, л ан

Номер рецептуры лак

МС-080 (с. о. 44 ) сажа

ДГ-100 ксилол итого

10,8

21.8

28 (23,0), 26 (13,9)

28 (16,7) 77 (41,2)

28 (9,0) 223 (68,2) 133 (100)

184 (100)

330 (100) 79 (5,,1)

79 (42,1)

79 (22,8) 5

33,0

Таблица 2

Загрузка, г (%) Концентрация пленкообразующего вещества в растворе, "

Время перемешивания. лтн

Номер рецептуры лак

ПФ-0,64 (с. о. 60%) уайт-списажа

ДГ-100 итого рит

192,5 (100)

232, 5 1100)

350,0 (100) 58,8 (29,6)

58,8 (25,4)

58, 8 (16,8) 17,0 (8,57) 122,7 (61,83)

51,0 (21,9) 122,7 (52,70)

168,5 (48 05) 7,30

17,65

34,70,15) 122,7 (35, !

Таблица 3

„Клин" суспензия, ед., после диспергирования в течение, иин

Способ загрузки лака в диспергируемую смесь

10

20

Ступенчатый

Бесступенчатый

40

70 па первой, и перемешивать 60 лин. Такая за. к,гпомерп сть наблюдалась и для голубого фталоцианпнового пигмента.

Пример 1. Диспергирование диффузионной газовой сажи ДГ-100 в алкидностирольном лаке МС-080 для эмали МС-17 черной.

Перемешивают 5 иан, при работающей мешалке, добавляют в смеситель вторую порцию лака в соответствии с рецептурой 2 перемешивают 15 лин, добавляют третью порцию лака до соответствия рецептуре 3 и перемешивают еще 2 чин. Затем зубоднсковую мешалку заменяют на трехдисковую, в корпус смесителя загружают стеклянные шарики диаметром 0,8 — 1,2 л и и в процессе работы периодически проверяют степень дисперсности сажи по прибору «клин». Кинетика процесса изображена на фиг. 2 (кривая 1).

Кривая 2 характеризует кинетику процесса дис пергирования сажи в суспензии, приготовленной в том >ке смесителе по известной технологии (в соответствии с рецептурой 3) путем смешения ксилола, всего лака и сажи, перемешпвания в течение 22 мин и дальнейшего проведения процесса, как указано выше.

Как видно из графика, время диспергирогл

В лабораторный быстроходный смеситель периодического действия емкостью 1 л, cII30 женный зубчатой дисковой мешалкой (скорость 2000 об/лин), загружают ксилол, сажу и лак в соответствии с рецептурой 1 (см. табл. 1) .

DdIIHsI IIo cpc.HIIpHHIo c известным способом сокращается вдвое.

Пример 2. Диспергирование сажи в пентафталевом лаке для эмали ПФ-115 черной.

В быстроходный смеситель на 1 л, который затем переоборуд) ют в мельницу, заменив зубодисковую мешалку на трехдпсковую и загрузив 350 г шариков, загру>кают компоненты в соответствии с рецептурой 1 (см. табл.

2), затем последовательно при перемсшивании вводят 34 г и 117,5 г лака, доводя состав до рецептур 2 н 3 соответственно. Перемешивание на каждой стадии продол>кают до загустевания. После этого диспергируют в мельнице. Для сравнения проводят опыт с бесступенчатой загрузкой лака. 1 инетика диспергпрования, приведенная в табл. 3, показывает, что при ступенчатой загрузке пентафталевого лака процесс диспергирования протекает вдвое быстрее.

Пример 3. Диспергирование сажи в меламиноалкидном лаке для эмали МЛ-12.

В быстроходный смеситель на 1 л с зубо30 дисковой мешалкой загружают компоненты в соответствии с рецептурой 1 (см. табл. 4) и перемешивают. Затем доводят суспензию до рецептур 2 и 3, добавляя 32 и 109,5 г лака соответственно, и перемешивают в мельнице, как указано в примере 2.

Параллельно проводят опыт с бесступенчатой загрузкой лака. Кинетика процессов приведена в табл, 5, 384 Бо2

Таблица 4

Загрузка, г (%) Концентрация пленкообразующего вещества в растворе, %

Номер рецептуры лак МЛ-040 (с. о. 50%) тяжелый растворитель сажа ДГ-100 итого

4,62

11,70

25,00

208, 5 (100)

240, 5 (100)

350 (100) 35 (16,80)

35 (14,55)

35 (10,00) 157,5 (75, 54)

157,5 (65,50)

157,5 (45,00) 16 (7,66)

48 (19,.55)

157,5 (45,00)

Таблица 5

„Клин" суспензии, ед„ после диспергирования в течение, мин

Способ загрузки лака в диспергируемую смесь

15

Ступенчатый

Бесступенчатый

20

70

Таблица 6

Загрузка, г (%) Время перемешивания, мин

Концентрация пленкообразующего вещества в растворе, %

Номер рецептуры голубой фталоцианиновый пигмент тяжелый растворитель лак

МЛ-040 (с. о. 50%), итого

35,0 (16,80)l

35,0 (14,55)

35, 0 (10,00) 16,0 (7,66) 157,5 (75,54)

48,0 (19,95) 157,5 (65,50) 208, 5 (100)

240, 5 (100)

350, 0 (100) 4,62

11,70

25,00

157,5 (45,00) 157,5 (45,00) 1

Как видно из данных табл. 5, при ступенчатой загрузке лака процесс заканчивается в

2 — 3 раза быстрее, чем при бесступенчатой загрузке.

П р и мер 4. Диспергирование сажи ДГ-100 для эмали. МС-17 черной.

В быстроходный смеситель емкосью 1,25 мз при работающей мешалке 202 кг ксилола, 80 кг сажи, перемешивают суспензию 5 мин, вводят 60 кг лака МС-080 и перемешивают еще 15 мин, вводят еще 120 кг лака и перемешивают 1 час, Затем вводят 427 кг лака, перемешивают 10 мин, подают насосом-дозатором на две последовательно расположенные бисерные мельницы емкостью 100 л каждая таким образом, чтобы степень дисперсности по «клину» не была более 20 ед, Пасту из мельниц направляют в смеситель, где составляют эмаль.

Производительность установки по суспензии 300 кг)час, по эмали 500 кг/час. При заПредмет изобретения

Способ диспергирования пигментов, например сажи, путем введения в смесительную аппаратуру сажи, пленкообразующего вещегрузке быстроходного смесителя по известной технологии вследствие неудовлетворительного смачивания получают неоднородный продукт, из которого пигмент выпадает в осадок. Для уменьшения забивания коммуникации питание бисерной мельницы приходится производить при постоянно работающей мешалке быстроходного смесителя. Производительность установки по суспензии в этом

10 случае 110 — 120 кг(час, т. е. примерно в два раза меньше, чем по предлагаемому способу.

Пример 5. Диспергирование голубого фталоцианинового пигмента в растворе меламиноалкидного лака МЛ-040 (изготовление

15 колеро вочной пасты для эмали МЛ-12).

В быстроходный смеситель на 1 л с зубодисковой мешалкой загружают компоненты в соответствии с рецептурой 1 (см. табл. 6) .

Затем суспензию доводят до рецептур 2 и 3, 20 добавляя 32 и 109,5 г лака соответственно.

Суспензию перемешивают с каждой порцией лака, кроме последней, до загустевания.

Степень перетира по «клину» по окончании предварительного диспергирования 70 ед. По25 лученную суспензию диспергируют 10 мин в мельнице с 350 г стеклянных шариков до степени перетира по «клину» 10 ед. При бесступенчатой загрузке лака в параллельном опыте при перемешивании зубодисковой ме30 шалкой в течение 11 мин величина степени перетира по «клину» составляет ) 150 ед.

Время диспергирования в бисерной мельнице

15 мин, т. е. в 1,5 раза больше, чем по предлагаемой технологии. ства и растворителя и дальнейшего перемешивания смеси, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса диспергирования, пленкообразующее вещество вводят в трн стадии в отношении 1:2;7 на каждой из них.

384 532

10 г/7

8рЕми duenep3upObаниц мин

Юг Z Составитель И. Городецкая

Техред А. Камышникова

Корректоры: Л. Царькова и С. Сатагулова

Редактор Л. Давыдова

Заказ 2631/3 Изд. № 728 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

/Рй7

" гпп

5 бй/

МО

56

Ъ т>

q O0 ф цЮ ,ф га г 4 / В Ш / ж m B ZC гг Z+ ZZ ре,ур

Ярема перемешибанию, мин

Фиг 1