Способ получения пигментного диоксида титана анатазной структуры

Способ получения пигментного диоксида титана анатазной структуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способам получения пигментного диоксида титана, пригодного для матирования синтетических волокон. Титансодержащее сырье сульфатизируют, проводят термогидролитическое осаждение гидратированного диоксида титана, последовательную обработку гидролизата соединениями сурьмы, калия, кремния и фосфора. Затем осуществляют прокладку и размол продукта. В качестве соединения кремния используют калиевое жидкое стекло или метасиликат калия в количестве 0,01-0,05% в пересчете на двуокись кремния от количества диоксида титана в гидролизате, причем эти соединения вводят перед введением соединения фосфора. Перед обработкой гидролизата его нейтрализуют раствором аммиака до PH 5. Соединение фосфора вводят в количестве 0,15-0,25% в пересчете на фосфорный ангидрид от количества диоксида титана в гидролизате. Изобретение позволяет повысить дисперсность пигмента (средний размер кристаллов уменьшается с 1000 до 680-800A) и повысить его стабильность в полимере волокна с 62 до 75-92%. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4482100/23-26 (22) 12.07.88 (46) 07.11.90. Бюл. № 41 (72) Л,И.Беккерман, M.M.Øíàéäåð и И,Н.Быкова (53) 661.882(088.8) (56) Патент США ¹ 4183768, кл. С 09 С 1/36, 1980, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТНОГО

ДИОКСИДА ТИТАНА АНАТАЗНОЙ СТРУКТУРЫ (57) Изобретение относится к неорганической. химии, s частности к способам получения пигментного диоксида титана, пригодного для матирования синтетических волокон, Титансодержащее сырье сульфатизируют, проводят термогидролитическое осаждение гидратированного диоксида титана, последовательную обработку гидролиИзобретение относится к области неорганической химии, в частности к способам получения пигментного диоксида титана, пригодного для матирования синтетических волокон.

Цель изобретения — повышение дисперсности пигмента, пригодного для матирования синтетического волокна и повышение его стабильности в полимере волокна.

Сущность способа заключается в следующем, Ионы кремния не растворяются в кристаллической решетке диоксида титана. Локализуясь на поверхности, они ограничивают рост кристаллов и стабилизируют структуру анатаза, что способствует повышению дисперсности и повышению стабильности в полимерах. Одновременно с этим соединения сурьмы, повышая скорость роста кристаллов,,, Ь0,, 1604820 А1 (я)5 С 09 С 1/36, С 01 G 23/053 зата соединениями сурьмы, калия, кремния и фосфора, Затем осуществляют прокалку и размол продукта. В качестве соединения кремния используют калиевое жидкое стекло или метасиликат калия в количестве 0,01—

0,05% в пересчете на двуокись кремния от количества диоксида титана в гидролизате, причем зти соединения вводят перед введением соединения фосфора, Перед обработкой гидролизата его нейтрализуют раствором аммиака до рН 5. Соединение фосфора вводят в количестве 0,15 — 0,25% в пересчете на фосфорный ангидрид от количества диоксида титана в гидролизате. Изобретение позволяет повысить дисперсность пигмента (средний размер кристаллов уменьшается с 1000 до 680 — 800 А) и повысить его стабильность в полимере волокна с

62 до 75 — 92%. 2 з.п, ф-лы, 1 табл. позволяют завершить формирование кристалла в области более низких температур (на 20 — 30 С), что мешает агрегированию и спеканию частиц, Кроме того, соединения кремния выполняют и модифицирующую функцию поверхности кристалла. Последнее выражается в увеличении количества гидроксильных групп и основности поверхности, обеспечивающих адсорбционное взаимодействие с органическими полимерами, что также способствует повышению стабильности в полимере кристаллов анатаза.

Пример. Ильменитовый концентрат разлагают серной кислотой, выщелачивают сульфаты титана и железа, восстанавливают

Fe(lll) до Fe(ll), отделяют фильтрацией шлам.

Кристаллизуют и отделяют железный купорос до остаточного отношения Fe/Òl02 = 0,3, 1604820 упаривают раствор до концентрации 180190 г/л Т!Ор, из которого термогидролитическим путем осаждают гидратированную . двуокись титана (ГДТ).

Раствор нагревают до 60 С, вводят за- 5 родышевый золь анатаза в количестве 0,5—

1% к Ti02, кипятят в течение 45 — 75 мин, поддерживая постоянным объем суспензии, затем вводят 30% водя от объема и кипятят еще 30 — 45 мин до выделения 95 — 97% Т!О, 10

ГДТ отмывают от железа. Далее готовят водную дисперсию гидролизата с концентрацией 300 г/л TiOz, При перемешивании .. приливают водный раствор аммиака (15%) до рН 5, затем вводят соединения сурьмы — 15

0;2% SbzOa (в виде триоксида сурьмы), калия — 0,7% КгО (в виде карбоната калия — 100 г/л К О), кремния — 0,02% SiOz (в виде калийного жидкого стекла — 11,3% Kz0), фосфора — 0,20% Р О (в виде раствора 20 фосфорной кислоты — 115 г/л PzOs). После введения каждого компонента дисперсию перемешивают 15 мин, затем фильтруют, пасту прокаливают в муфельной печи с максимальной температурой 900 С в течение 25

7,5 ч. Пигмент размалывают на виброступке, Пример 2, Аналогично примеру 1, но без нейтрализации.

Пример 3. Аналогично примеру 1, но количество кремния 0,05%, 30

Пример 4. Аналогично примеру 1, но количество кремния 0,01%, Пример 5. Аналогично примеру 1, но количество фосфора 0,3% Р20ь.

Пример 6 (известный). Количество 35 фосфора 0,2% РгОэ.

Пример 7, Аналогично примеру 1, но количество фосфора 0,25% Р20ь, Пример 8, Аналогично примеру 1, но количество фосфора 0,15% Р20 . 40

Данные по дисперсности и стабильности пигмента для примеров 1-8 приведены в таблице.

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый способ позволя- 45 ет получать пигмент, обладающий высокой дисперсностью и стабильностью в полимере. При этом такие пигментные свойства, как разбеливающая способность и коэффициент отражения соответственно имеют вы- 50 сокие показатели, При введении калиевого жидкого стекла или метасиликата калия в количестве, меньшем 0,01%, положительный эффект не наблюдается, а введение в количестве, 55 большем 0,05%, приводит к образованию агрегированной текстуры. При введении аммиака в гидролизат, содержащий свободную и связанную серную кислоту, образуется кислый сульфат аммония, температура разложения которого составляет

146,9 С. В результате разложения сульфатов в области низких температур в гидролизате формируется пористая текстура, которая препятствует агрегированию и спеканию из-за ограничений контакта и массопереноса, Без операции нейтрализации выделение сульфатов происходит через образование и разложение титанилсульфата при 500 С, Это может стать источником образования рутильной фазы. Указанное значение рН определяется условиями нейтрализации свободной серной кислоты.

Калиевое жидкое стекло или метасиликат калия вводят в гидролизат перед введением фосфорной кислоты, чтобы обеспечить условия равномерного распределения и адсорбции силикат-иона поверхностью частиц диоксида титана.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить дисперсность пигмента (средний размер кристаллов уменьшается с

1000 до 680 — 800 А) и повысить его стабильность в полимере волокна с 62 до 75 — 92%.

Формула изобретения

1. Способ получения пигментного диоксида титана анатаэной структуры, включающий сульфатизацию титансодержащего сырья, термогидролитическое осаждение гидратированного диоксида титана, последовательную обработку гидролизата соединениями сурьмы, калия, фосфора, прокалку и размол продукта, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения дисперсности пигмента, пригодного для матирования синтетического волокна, и повышение его стабильности в полимере волокна, перед обработкой гидролизата соединением фосфора в него добавляют калиевое жидкое стекло или метасиликат калия в количестве

0,01 — 0;05% в пересчете на двуокись кремния от количества диоксида титана в гидролиэате.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что соединение фосфора вводят в количестве 0,15 — 0.25% в пересчете на фосфорный ангидрид от количества диоксида титана в гидролиэате.

3, Способ по и. 1, отличающийся тем, что перед обработкой гидролиэата его нейтрализуют раствором аммиака до рН, равного 5, 1604820

0С а

K (>5

Ф

z c

+ I + + + +

1 ,оФ = 0

Я Я о

ФФС

< mu

Л

I0 о

О О О О О О О О

CD C» С Ъ О) Ю IA LA М )

С4 СЧ » N N СЧ N N

1- К е. о -с СС (X Ф " тФ

30 Ф Х 0

Б m л

=г а

С1 С Э IA Л- С Э - Ф

LO lA ct N Cl Ф LA LA

О> cB Q) о) cD оэ Q) cb

IL Z m

ИЛФС ю Ь с ож

mоis

0 сОхеЕ

N СО 0) CD IA N N О

О> СО t CD I CD О) О) 0 K

om u m

>" X о д д C

lA lA - IA с л л л л t л л- л

>Я I о.

seen, е X

Ф ти „;

o m c

О ах

3 o o со сь со О О 3 со 0) CD CO CD СО СО R Л СО

С

Е

О

Iо

2i X х Е

IО о

:Г с

О

Е о х

О О О О О (LA LA

СМ СЧ СЧ СЧ СЭ - СЧ

О O О О О О О (D

К

Z о

<Л

СМ N lA - СЧ N N

О О О О О О О

О О О О О О О

С о

1Л lA ID IA IA IA LA IA

Р") С Э С 7 СЭ С Ъ С Э С ) С >

О О О О О О О О о

О О О О О О О О

СЧ СМ N N N N N N

О О О О О О О О

Ю

CO

IО

СЧ С") Ф IA (О Л СО

Ф о

IX

Ф

X д.

Ф

Е

К д

С:

I

1

I I

1о

IЗ

Ф

Iо р ь

Iо

1Ф

;э

m (О

Б

II Г

K

О о.

Ф

Ю

С

1Я о

Х

Ж

3О

О

С