Способ получения модифицирующего соединения для поверхностной обработки пигментной двуокиси титана
Союз Соаетскик
Социалистических
Республик
ОПИС НHE
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Опубликовано 07 11 82.Бюллетень ¹41
Дата опубликования описания 07.11.82 (51) М. Кп.з
C 09 С 1/36
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (%3) УДК 546. 824- — 31(088,8) (72) Авторы изобретения
Л.И. Беккерман и Г.Е. Шаронов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 14ОДИфИЦИРУЮЩЕГО СОЕДИНЕНИЯ
ДЛЯ ITQBEPXHQCTHQA ОБРАБОТКИ ПИГI1EHTHQA
ДВУОКИСИ ТИТАНА
Изобретение относится к производству пигментной двуокиси титана и может быть использовано в технологии поверхностной обработки различными модифицирующими соединениями,позволяющими улучшить физико-химические свойства пигмента.
Известен способ поверхностной обработки двуокиси титана различными модифицирующими соединениями (AE., Si, Zn), растворы которых вводят в суспензию и затем осаждают растворами щелочей или кислот 1.1 ).
Однако низкая адсорбционная спо,собность модифицирующих соединений на поверхности частиц двуокиси титана приводит к невысокой атмосферостойкости пигмента.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому Результату является способ, согласно которому в раствор модифицирующего соединения (А VC P, А Р(МО )
А g (SO4) ) предварительно вводят
Раствор щелочи (NaOH, Na CO>, NH40H) до замещения 20-70-о оаниона гидроксильными группами, раствор нагревают (,20-90 С), разбавляют водой (0,5-50 г/л). Полученный раствор используют для модифицирования поверхности двуокиси титана 121.
Данный способ характеризуется не- достаточной адсорбционной cflocoGHocтью модифицирующего соединения, так как практически таким способом обменивается до 25% аниона, что соответствует значению РН 3,2. Выше этого значения начинается образование гидроокиси.
Цель способа — повышение адсорбционной способности модифицирующего соединения на поверхности двуокиси титана.
Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения модифицирующего соединения для поверхностной пигментной двуокиси титана путем введения раствора щелочи в раствор соли алюминия щелочь вводят сначала до достижения РН 3,0-4,0, выдерживают раствор при перемешивании 10-24 ч, добавляют щелочь до
РН 4,0-5,5 и выдерживают 2-4 ч.
25 Предлагаемый способ приготовления модифицирующего раствора позволяет получить соединения с высокой адсорбционной способностью и, как следствие, равномернoe покрытие поверхнос30 ти частиц с плотной тскстурой слоя.
971855
В основу изобретения положен тот факт, что при непрерывном добавлении к раствору гидролизуемой соли раствора щелочи происходит полимериз ация гидроксоионов и необратимое образование осадка, особенно в месте контакта с раствором щелочи. Введение щелочи в две стадии c:выдержками после каждой стадии обеспечивает получение раствора гидроксокомплексов с высокой степенью замещения 10 аниона, которые обладают высокой адорбционной способностью на поверхости частиц двуокиси титана. Выдержка раствора способствует деполимеризации полиионов и образованию кинетически устойчивой системы, в которой можно повышать рН, увеличивая степень гидролиза ионов металла.
Пример 1. В раствор оксихлорида алюминия с концентрацией, эквивалентной 10 г/л А k>Oэ, приливают в течение 30 мин при интейсивном перемешивании 5%-ный раствор щелочи до значения рН 4,0, выдерживают при перемешивании 24 ч, затем вновь гидролизуют раствором щелочи до значения рН 5,5. Степень замещения аниона
80%. Через 2 ч этот раствор в количестве, эквивалентном 2% A L O к
Т ЕО2 вводят в суспензию двуокиси титана с концентрацией 100 г/л Т РО, суспензию выдерживают при перемешивании 60 мин, затем нейтрализуют до значения рН 6, 5 . После пейтрализ ации перемешивают еще 30 мин, затем фильтруют, осадок промывают двухкрат-З ной репульпацией водой (250 г/л), D сушат при 100 С, размалывают на воздухоструйной мельнице. Потеря блеска (атмосферостойкость} краски на основе образца 1 за 60 н облучения 4О составляет 42%.
rI p и м е р 2. В раствор хлорида алюминия с концентрацией, эквивалентной 2,5 г/л A 2 0з, вводят при 45 интенсивном перемешивании 53-ный раствор щелочи в течение 30 мин до величины рН 3,5. Раствор выдерживают при перемешивании 16 ч и вновь гидролизуют раствором щелочи до 5О значения рН 4,5, после чего выдерживают еще 4 ч. Степень замещения аниона 70%. Полученный раствор гидролизованной соли при перемешивании ь количестве, эквивалентном 2,03 55
А 1 0, вводят в суспензию двуокиси титана и выдерживают 60 мин. Дальнейшую обработку проводят как в примере 1. Потеря блеска краски на осно-. ве образца 2 составляет 45%.
Пример 3. В раствор хлорида алюминия с концентрацией, эквивалентной 10 г/л А О, вводят 5%-ный раствор щелочи до значения рН 3,0.
Этот раствор выдерживают 10 ч при перемешивании, затем вновь гидролизуют до значения рН 4,0 и выдерживают еще 2 ч. Степень замещения аниона 25%. Приготовленный раствор в количестве, эквивалентном 23 Ag O к Т ЕО вводят в суспензию двуокиси титана. Дальнейшую обработку проводят как в примере 1. Потеря блеска краски на основе образца 3 за 60 ч облучения составляет 48%.
Пример 4. В раствор хлорида алюминия с концентрацией, эквивалентной 10 г/л А О, приливают 5%-ный раствор щелочи до значения рН 3,3 при перемешивании в течение 30 мин, затем этот раствор в количестве, эк вивалентном 2% А 0 0 к Т RO, вводят в суспензию двуокисй титана. Степень замещения аниона 10%. Дальнейшую обработку ведут как в примере 1.
Потеря блеска краски на основе образца 4 за 60 ч облучения составляет 60%.
Пигментные свойства двуокиси тита.на, обработанной H=-.âåñòíûÌ (образец 4) и предлагаемым (образцы 1-3) способами, сведены в таблицу.
Предлагаемый способ позволяет увеличить атмосферостойкость пигмента на 12-18Ъ по сравнению с известным. С увеличением значения рН и соот. вественно степени гидролиза замеще-. ния аниона модифицирующего соединения отмечается повышение атмосферостойкости. Кроме того, при этом повышается агрегативная устойчивость водных дисперсий двуокиси титана, что также свидетельствует о равномерности покрытия поверхности частиц.
Электронно-микроскопические наблюдения подтверждают образование на поверхности частиц равномерного слоя с плотной текстурой.
Аналогичным способом можно получать растворы других соединений, используемых для модифицирования поверхности двуокиси титана.
Предлагаемый способ может быть использован для получения модифицирующих соединений в процессе поверхностной обработки двуокиси титана различного назначения — печатных красок, водоэмульсионных красок, резин и др. Ориентировочный экономический эффект технического решения на объем в 40 тыс.т двуокиси титана в год составляет 100 тыс.руС.
971855
Потеря блеска (атмосферостойкость) за 60 ч, Ъ
Условия получения модифицирующего соединения
Разбеливающая способность усл. ед.
Образец по способу рН
Время выдержки, ч
l стадия
4,0
0,34
1780
II стадия
5,5
I стадия
3,5
0,36
1780
II стадия
4,5
I стадия
0,70
1790
3,0
II стадия
4,0
300
1760 сначала до достижения рН 3,0-4,0, выдерживают раствор при перемешивании 10-24 ч, добавляют щелочь до рН 4,0-5,5 и выдерживают 2-4 ч.
Формул а и зо бр ете ни я
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США Р 3876442, кл. С 09 С 1/36, 1975.
2. Патент Великобритании
9 1281728, кл. С 09 С 3/00, 1972.
Составитель В. Дубровская
Редактор М. Келемеш Техред М.Гергель КорректорО. Билак
Заказ 8475/8 . Тираж 661 Подпи сное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Проектная, 4
Способ получения модифицирующего соединения для поверхностной обработки пигментной двуокиси титана вве- 45 дением раствора щелочи в раствор соли алюминия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения адсорбционной способности модифицирующего соединения на поверхности двуокиси титана, щелочь вводят
Скорость оседания частиц, мм/ч при рН 8,5
