Пигмент белого цвета

Пигмент белого цвета

Реферат

Изобретение относится к химической промышленности и может найти применение при изготовлении пигментов для лаков и красок.

Известен пигмент с ядром из диоксида титана, покрытым оксидом, гидроксидом или оксидом-гидроксидом металла (RU 2162443 C1, МПК C01G23/053, C09D5/32, C09C1/36, A61K7/42).

Недостаток известного пигмента заключается в том, что вследствие покрытия частиц диоксида титана слоем оксидов и гидроксидов металлов повышается химическая устойчивость пигмента, но снижается степень белизны и укрывистости в сравнении с чистым диоксидом титана.

Известен пигмент, состоящий из слюды, являющейся ядром, покрытым слоем диоксида титана (RU 2198191, МПК С09С 1/00, С09С 1/36).

Недостаток известного пигмента заключается в том, что не обеспечивается прочная взаимосвязь между ядром из слюды и диоксидом титана, что приводит к низкому содержанию диоксида титана на поверхности ядра и, как следствие, к появлению перламутрового оттенка.

Известен пигмент для красок и эмалей, содержащий ядро из синтетических силикатов кальция, покрытое пигментным диоксидом титана (SU 1837610 A1, МПК C09C 1/02, С09С 1/36).

Недостаток известного технического решения заключается в том, что материал оболочки имеет слабую адгезию к материалу ядра вследствие низкой поверхностной адсорбционной активности материала ядра. Это не позволяет обеспечить прочную взаимосвязь между ядром и оболочкой и обуславливает содержание пигментного оксида титана в оболочке известного пигмента не более 20 масс. ч. по отношению к материалу ядра. Низкая поверхностная адсорбционная активность материала ядра препятствует формированию на его поверхности сплошной оболочки диоксида титана, что негативно влияет на показатели «белизна» и «укрывистость». Низкая поверхностная адсорбционная активность материала ядра приводит также к отслаиванию оболочки и её разрушению при механических воздействиях в процессе хранения и транспортирования. При взаимодействии с кислотосодержащими атмосферными осадками силикат кальция разрушается и оболочка из диоксида титана отслаивается от ядра, что ещё более ухудшает качество покрытия, в котором используется этот пигмент.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в улучшении качества пигмента за счёт создания на поверхности ядра плотной оболочки диоксида титана, устойчивой к разрушению в условиях эксплуатации при кислотных атмосферных осадках, хранении и транспортировании.

Для решения этой задачи в отличие от известного пигмента белого цвета, содержащего ядро из наполнителя и оболочку из диоксида титана, в предлагаемом пигменте ядро выполнено из каолина с массовым содержанием силикатов алюминия не менее 97 %, причем массовое отношение материала оболочки к материалу ядра составляет от 0,66 до 4,0, фракционный состав материала ядра от 2 до 5 мкм, а материала оболочки от 0,2 до 0,5 мкм.

При массовом содержании в материале ядра силикатов алюминия в количестве менее 97 % существенно ухудшаются адгезия материала ядра к материалу оболочки и атмосферостойкость пигмента.

При массовом отношении диоксида титана, образующего оболочку пигмента, к алюмосиликатам, образующим ядро пигмента, менее 0,66 ухудшаются показатели «белизна» и «укрывистость» вследствие недостаточного содержания диоксида титана в оболочке пигмента.

Массовое соотношение между диоксидом титана и алюмосиликатами 4,0 является максимально предельным.

При фракционном составе материала ядра менее 2 мкм ухудшается адгезия материала оболочки к материалу ядра, так как само ядро утрачивает монолитность и изотропность.

При фракционном составе материала ядра более 5 мкм ухудшается структурная монолитность ядра из-за образования в ядре воздушных микропустот, наличия на поверхности ядра участков с различной плотностью, интегральной твёрдостью и поверхностной активностью.

При фракционном составе диоксида титана более 0,5 мкм ухудшается адгезия материала оболочки к материалу ядра из-за стерических факторов, препятствующих укладке микрочастиц диоксида титана в монолитный и равномерный слой по всей поверхности ядра.

При фракционном составе диоксида титана менее 0,2 мкм происходит самопроизвольная агрегации микрочастиц диоксида титана с высокой поверхностной активностью, что приводит к самопроизвольному появлению на поверхности ядра лабильных структурных агрегатов и нарушению подвижного равновесия в системе ядро-оболочка.

При соблюдении указанных выше количественных и размерных соотношений между частицами веществ, составляющих ядро и оболочку пигмента, достигается необходимый уровень и стабильность свойств заявляемого пигмента.

Предлагаемый пигмент получают путем совместной механической обработки в шаровой мельнице материала ядра и материала оболочки. Материал ядра предварительно подвергают термомеханической обработке до получения продукта белого цвета, в котором достигаются заявляемые интервалы размерностей частиц. В результате достигается подвижное равновесие между ядром и оболочкой частиц пигмента, сдвинутое в сторону стабильных структур благодаря сочетанию адсорбционных и стерических факторов. После совместной механической обработки получают зёрна пигмента размером от 6 до 10 мкм.

В качестве материала оболочки может применяться диоксид титана как анатазной, так и рутильной формы.

Ниже приведены примеры конкретного исполнения пигмента.

Пример 1

1 кг пигмента содержит 0,80 кг диоксида титана марки CRIMEA TIOX-230 размером частиц 0,2-0,5 мкм рутильной модификации, образующего оболочку зерен пигмента, и 0,2 кг каолина марки «Супер» размером частиц 2-5 мкм, образующего ядро зерен пигмента. Массовое содержание алюмосиликатов в каолине составляет 97 %. Компоненты предварительно прошли термомеханическую обработку. Полученный пигмент имеет белый цвет со степенью белизны не менее 94 у.е. и укрывистостью не более 25 г/м², тонкодисперсную структуру без посторонних включений, рН 7,2. Пигмент устойчив к разрушению в условиях эксплуатации при кислотных атмосферных осадках, не изменяет своих свойств при хранении и транспортировании.

Пример 2

1 кг пигмента содержит 0,70 кг диоксида титана марки Sum Titan R-202 размером частиц 0,25-0,5 мкм рутильной модификации, образующего оболочку зерен пигмента, и 0,3 кг каолина марки «Супер» размером частиц 2-5 мкм, образующего ядро зерен пигмента. Массовое содержание алюмосиликатов в каолине составляет 99 %. Компоненты предварительно прошли термомеханическую обработку. Полученный пигмент имеет белый цвет со степенью белизны не менее 93 у.е., укрывистостью не более 24 г/м², тонкодисперсную структуру без посторонних включений, рН 7,3. Пигмент устойчив к разрушению в условиях эксплуатации при кислотных атмосферных осадках, не изменяет своих свойств при хранении и транспортировании.

Пример 3

1 кг пигмента содержит 0,6 кг диоксида титана марки Sum Titan R-206 размером частиц 0,2-0,5 мкм рутильной модификации, образующего оболочку зерен пигмента, и 0,4 кг каолина марки «Супер» размером частиц 2-5 мкм, образующего ядро зерен пигмента. Массовое содержание алюмосиликатов в каолине марки «Супер» составляет 97 %. Компоненты предварительно прошли термомеханическую обработку. Полученный пигмент имеет белый цвет со степенью белизны не менее 93 у.е. и укрывистостью не более 24 г/м², тонкодисперсную структуру без посторонних включений, рН 7,8. Пигмент устойчив к разрушению в условиях эксплуатации при кислотных атмосферных осадках, не изменяет своих свойств при хранении и транспортировании.

Пример 4

1 кг пигмента содержит 0,5 кг диоксида титана марки CRIMEA TIOX-230 размером частиц 0,25-0,36 мкм рутильной модификации, образующего оболочку зерен пигмента, и 0,5 кг каолина марки «Стандарт» размером частиц 2-5 мкм, образующего ядро зерен пигмента. Массовое содержание алюмосиликатов в каолине составляет 97 %. Компоненты предварительно прошли термомеханическую обработку. Полученный пигмент имеет белый цвет со степенью белизны не менее 91 у.е. и укрывистостью не более 24 г/м², тонкодисперсную структуру без посторонних включений, рН 7,8. Пигмент устойчив к разрушению в условиях эксплуатации при кислотных атмосферных осадках, не изменяет своих свойств при хранении и транспортировании.

Пример 5

1 кг пигмента содержит 0,5 кг диоксида титана марки CRIMEA TIOX-230 размером частиц 0,25-0,36 мкм рутильной модификации, образующего оболочку зерен пигмента, 0,25 кг каолина марки «Супер» с размером частиц 2-5 мкм и 0,25 кг каолина марки «Стандарт» с размером частиц 2-5 мкм, образующих ядро зерен пигмента. Массовое содержание алюмосиликатов в каолине марки «Супер» и каолине марки «Стандарт» составляет 98 %. Компоненты предварительно прошли термомеханическую обработку. Пигмент имеет белый цвет со степенью белизны не менее 90 у.е. и укрывистостью не более 25 г/м², тонкодисперсную структуру без посторонних включений, рН 7,9. Пигмент устойчив к разрушению в условиях эксплуатации при кислотных атмосферных осадках, не изменяет своих свойств при хранении и транспортировании.

Пример 6

1 кг пигмента содержит 0,5 кг диоксида титана марки Sum Titan R-206 размером частиц 0,2-0,5 мкм рутильной модификации, образующего оболочку зерен пигмента, 0,35 кг каолина марки «Стандарт» размером частиц 2-5 мкм и 0,15 кг каолина марки «Супер» размером частиц 2-5 мкм, образующих ядро зерен пигмента. Массовое содержание алюмосиликатов в каолине марки «Стандарт» и марки «Супер» составляет 98 %. Компоненты предварительно прошли термомеханическую обработку. Полученный пигмент имеет белый цвет со степенью белизны не менее 90 у.е., укрывистостью не более 25 г/м², тонкодисперсную структуру без посторонних включений, рН 8,1. Пигмент устойчив к разрушению в условиях эксплуатации при кислотных атмосферных осадках, не изменяет своих свойств при хранении и транспортировании.

Пример 7

1 кг пигмента содержит 0,65 кг диоксида титана марки CRIMEA TIOX-280 размером частиц 0,25-0,36 мкм рутильной модификации, образующего оболочку зерен пигмента, и 0,35 кг каолина марки «Супер» размером частиц 2-5 мкм, образующего ядро зерен пигмента. Массовое содержание алюмосиликатов в каолине марки «Супер» составляет 98 %. Компоненты предварительно прошли термомеханическую обработку. Полученный пигмент имеет белый цвет со степенью белизны не менее 91 у.е., и укрывистостью не более 24 г/м², тонкодисперсную структуру без посторонних включений, рН 7,3. Пигмент устойчив к разрушению в условиях эксплуатации при кислотных атмосферных осадках, не изменяет своих свойств при хранении и транспортировании.

Пример 8

1 кг пигмента содержит 0,7 кг диоксида титана марки Sum Titan R-211 размером частиц 0,2-0,5 мкм рутильной модификации, образующего оболочку зерен пигмента, и 0,3 кг каолина марки «Супер» размером частиц 2-5 мкм, образующего ядро зерен пигмента. Массовое содержание алюмосиликатов в каолине марки «Супер» составляет 98 %. Компоненты предварительно прошли термомеханическую обработку. Полученный пигмент имеет белый цвет со степенью белизны не менее 92 у.е., укрывистостью не более 25 г/м², тонкодисперсную структуру без посторонних включений, рН 8,3. Пигмент устойчив к разрушению в условиях эксплуатации при кислотных атмосферных осадках, не изменяет своих свойств при хранении и транспортировании.

Пример 9

1 кг пигмента содержит 0,4 кг диоксида титана марки Du-Pont Ti-Pure R-706 с размером частиц 0,2-0,5 мкм, образующего оболочку зерен пигмента, и 0,6 кг каолина марки «Супер» с размером частиц 2-5 мкм, образующего ядро зерен пигмента. Массовое содержание алюмосиликатов в каолине составляет 97 %. Компоненты предварительно прошли термомеханическую обработку. Пигмент имеет белый цвет со степенью белизны не менее 90 у.е., укрывистостью не более 25 г/м², тонкодисперсную структуру без посторонних включений, рН 8,2. Пигмент устойчив к разрушению в условиях эксплуатации при кислотных атмосферных осадках, не изменяет своих свойств при хранении и транспортировании.

Предлагаемое изобретение позволяет увеличить массовое содержание диоксида титана в составе оболочки пигмента. Это достигается благодаря подобранному составу компонентов пигмента, а именно - сочетанию диоксида титана и алюмосиликатов. Компоненты должны иметь определённую структуру, степень дисперсности в выбранных экспериментальным путём диапазонах, а также микроструктуру как отдельных частиц, так и их агрегатов. Размеры частиц применяемых компонентов определяют как поверхностную активность, так и способность к взаимному диспергированию в процессе совместной механической обработки смеси при заявляемом качественном и количественном составе.

Пигмент белого цвета, содержащий ядро из наполнителя и оболочку из диоксида титана, отличающийся тем, что ядро выполнено из каолина с массовым содержанием силикатов алюминия не менее 97 %, причем массовое отношение материала оболочки к материалу ядра составляет от 0,66 до 4,0, фракционный состав материала ядра от 2 до 5 мкм, а материала оболочки от 0,2 до 0,5 мкм.