Производство осажденного карбоната кальция

Производство осажденного карбоната кальция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к способу производства осажденного карбоната кальция, осажденному карбонату кальция, полученному этим способом, его использованию, а также к использованию сочетания полимера и гасящей добавки в указанном способе.

Карбонат кальция является одной из самых общеупотребительных добавок, используемых в бумажной, лакокрасочной промышленности и промышленности по производству пластмасс. Хотя во многих вариантах применения в качестве наполнителя обычно используют природный размолотый карбонат кальция (ground calcium carbonate - GCC), искусственно полученный карбонат кальция (precipitated calcium carbonate - PCC) может быть изготовлен в соответствии с заданными морфологией и размером частиц, благодаря которым этот материал может выполнять дополнительные функции.

Широко известные способы производства РСС, включающие стадии гашения негашеной извести водой с последующим осаждением карбоната кальция путем пропускания диоксида углерода через полученную суспензию гидроксида кальция, позволяют получать лишь суспензии РСС с низким содержанием твердой фазы. Следовательно, эти способы обычно включают дополнительную стадию концентрирования, направленную на получение более концентрированной суспензии РСС, например, пригодной для транспортировки. Однако, такие дополнительные стадии концентрирования сопряжены с потреблением энергии и материальными затратами, для их осуществления требуется оборудование, например, центрифуга, дорогостоящее и нуждающееся в большом объеме технического обслуживания. Кроме того, в процессе механического обезвоживания с использованием центрифуг может разрушаться структура полученного РСС, например, кластерного скаленоэдрического РСС.

В WO 2011/121065 А1 описан способ получения РСС, включающий, помимо прочего, стадию получения водной суспензии зародышей РСС путем карбонизации суспензии гидроксида кальция в присутствии гидроксида стронция. Способ производства РСС, в котором скорость добавления суспензии карбоната кальция в реакционный резервуар выбрана так, что в реакционном резервуаре поддерживается определенная электропроводность, описан в ЕР 2 537 900 А1.

В US 2011/035560 А1 описан способ производства РСС, включающий использование гребенчатого полимера, благодаря чему уменьшается время карбонизации РСС. В ЕР 0 313 483 А1 описан абразивный материал для измельчения крупнозернистой извести. ЕР 2 447 213 А1 относится к способу производства РСС высокой степени чистоты, включающему стадию гашения извести водным раствором хлорида аммония.

WO 2013/142473 А1 относится к способу, включающему стадии подготовки и гашения негашеной извести с получением гашеной извести и последующей карбонизации гашеной извести без перемешивания, без предварительного охлаждения в теплообменнике и в отсутствие каких-либо добавок газообразным диоксидом углерода с получением РСС. Способы производства РСС с использованием добавок описаны в патентах США №№ 6294143, 5232678 и 5558850. Способ производства гашеной извести путем гашения извести полимером с анионогенными группами описан в JP 2008/074629 А. В ЕР 0 844 213 А1 описан способ производства выпадающего в осадок соединения щелочноземельного металла, включающий использование диспергирующей добавки.

В WO 2010/018432 А1 описан способ производства осажденного карбоната кальция, включающий использование небольшого количества полимеров, содержащих акрилат и/или малеинат. Способ производства пластинчатого осажденного карбоната кальция, включающий стадию добавления в суспензию гидроксида кальция полиакрилата перед завершением карбонизации, описан в WO 2005/000742 А1. WO 2004/106236 А1 относится к способу производства пластинчатого осажденного карбоната кальция, включающему стадию добавления в суспензию гидроксида кальция сухой конденсированной фосфатной добавки перед завершением карбонизации.

Ввиду вышеизложенного, все еще имеется потребность в способах производства осажденного карбоната кальция, особенно таких, которые позволяют непосредственно получать суспензии РСС с высоким содержанием твердой фазы без дополнительной стадии концентрирования.

Следовательно, целью настоящего изобретения является обеспечение способа производства суспензии РСС с высоким содержанием твердой фазы и приемлемой вязкостью. Также желательно, чтобы в указанном способе не требовалась какая-либо стадия механического или термического концентрирования. Также желательно, чтобы в указанном способе не было факторов, отрицательно сказывающихся на кинетике стадии карбонизации и/или ухудшающих кристаллографическую структуру РСС.

Вышеизложенные и другие цели достигаются посредством предмета изобретения, определенного в независимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, им обеспечивается способ производства водной суспензии осажденного карбоната кальция, включающий следующие стадии:

i) обеспечение материала, содержащего оксид кальция,

ii) обеспечение, по меньшей мере, одного водорастворимого полимера с молекулярным весом M_w в диапазоне от 200 до 6500 г/моль, при этом, этот, по меньшей мере, один полимер имеет химическую структуру, соответствующую формуле (I),

в которой m, n и p - целые числа, и, по меньшей мере, один из m, n и p больше нуля, и m+n+p меньше или равна 70,

R₁ означает Н или СН₃,

R₂ означает Н или СН₃,

R₃ означает -С(=О)-О-R₄ или -С(=О)-NH-R₄, при этом, R₄ означает алкильную группу С₁-С₂₀, циклоалкильную группу С₃-С₂₀ и/или арильную группу С₆-С₃₀, необязательно, с одним или несколькими заместителями в виде сульфонатных групп, при этом, циклоалкильная группа и/или арильная группа включает одно кольцо или несколько колец, соединенных друг с другом,

R₅ означает Н или СН₃,

R₆ означает Н или СН₃, и

Х означает Н и/или М, где М означает Na, K, Li, Mg и/или Са, и где структурные звенья

, ,

расположены произвольно, регулярно и/или блоками.

iii) обеспечение, по меньшей мере, одной гасящей добавки, при этом, эта, по меньшей мере, одна гасящая добавка выбрана из группы, состоящей из органических кислот, солей органических кислот, сахарных спиртов, моносахаридов, дисахаридов, полисахаридов, глюконатов, фосфонатов, лигносульфонатов и их смесей,

iv) приготовление известкового молока путем смешивания воды, содержащего оксид кальция материала стадии i), по меньшей мере, одного полимера стадии ii) и, по меньшей мере, одной гасящей добавки стадии iii), при этом, содержащий оксид кальция материал и воду смешивают в весовом отношении от 1:1 до 1:12, и

v) карбонизация известкового молока, полученного на стадии iv), с образованием водной суспензии осажденного карбоната кальция.

В соответствии с другим аспектом, настоящим изобретением обеспечивается способ производства осажденного карбоната кальция, включающий стадии i)-v) способа, соответствующего настоящему изобретению, и дополнительную стадию vi) отделения осажденного карбоната кальция от водной суспензии, полученной на стадии v).

В соответствии с еще одним аспектом, настоящим изобретением обеспечивается водная суспензия осажденного карбоната кальция, получаемая посредством стадий i)-v) способа, соответствующего настоящему изобретению.

В соответствии с еще одним аспектом, настоящим изобретением обеспечивается осажденный карбонат кальция, получаемый посредством стадий i)-v) способа, соответствующего настоящему изобретению.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения, им обеспечивается продукт, содержащий осажденный карбонат кальция, соответствующий настоящему изобретению; предпочтительно, этот продукт представляет собой бумагу, бумажный продукт, чернила, краску, покрытие, пластмассу, полимерную композицию, клей, строительный продукт, пищевой продукт, сельскохозяйственный продукт, косметический продукт или фармацевтический продукт.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения, им обеспечивается продукт, содержащий высушенный осажденный карбонат кальция, соответствующий настоящему изобретению; при этом, продукт представляет собой пластмассу или полимерную композицию.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения, им обеспечивается использование водной суспензии осажденного карбоната кальция, соответствующей настоящему изобретению, и/или осажденного карбоната кальция, соответствующего настоящему изобретению, в бумаге, пластмассах, полимерных композициях, краске, покрытиях, бетоне, косметических, фармацевтических и/или сельскохозяйственных продуктах.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения, им обеспечивается использование высушенного осажденного карбоната кальция, соответствующего настоящему изобретению, предпочтительно, высушенного порошка осажденного карбоната кальция, в пластмассах и/или полимерных композициях.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения, им обеспечивается использование сочетания, по меньшей мере, одного водорастворимого полимера и, по меньшей мере, одной гасящей добавки в способе производства водной суспензии осажденного карбоната кальция, при этом, этот водорастворимый полимер имеет молекулярный вес M_w в диапазоне от 200 до 6500 г/моль и химическую структуру, соответствующую формуле (I),

в которой m, n и p - целые числа, и, по меньшей мере, один из m, n и p больше нуля, и m+n+p меньше или равна 70,

R₁ означает Н или СН₃,

R₂ означает Н или СН₃,

R₃ означает -С(=О)-О-R₄ или -С(=О)-NH-R₄, при этом, R₄ означает алкильную группу С₁-С₂₀, циклоалкильную группу С₃-С₂₀ и/или арильную группу С₆-С₃₀, необязательно, с одним или несколькими заместителями в виде сульфонатных групп, при этом, циклоалкильная группа и/или арильная группа включает одно кольцо или несколько колец, соединенных друг с другом,

R₅ означает Н или СН₃,

R₆ означает Н или СН₃, и

Х означает Н и/или М, где М означает Na, K, Li, Mg и/или Са, и где структурные звенья

расположены произвольно, регулярно и/или блоками, и

гасящая добавка выбрана из группы, состоящей из органических кислот, солей органических кислот, сахарных спиртов, моносахаридов, дисахаридов, полисахаридов, глюконатов, фосфонатов, лигносульфонатов и их смесей.

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения определен в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, по меньшей мере, один полимер имеет химическую структуру, соответствующую формуле (II)

в которой m, n и p - целые числа, и, по меньшей мере, один из m, n и p больше нуля, и m+n+p меньше или равна 70,

R₁ означает Н или СН₃,

R₂ означает Н или СН₃,

R₃ означает -С(=О)-О-R₄ или -С(=О)-NH-R₄, при этом, R₄ означает алкильную группу С₁-С₂₀, циклоалкильную группу С₃-С₂₀ и/или арильную группу С₆-С₃₀, необязательно, с одним или несколькими заместителями в виде сульфонатных групп, при этом, циклоалкильная группа и/или арильная группа включает одно кольцо или несколько колец, соединенных друг с другом, и

Х означает Н и/или М, где М означает Na, K, Li, Mg и/или Са, и где структурные звенья

расположены произвольно, регулярно и/или блоками.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, один полимер имеет химическую структуру, соответствующую формуле (I),

в которой m, n и p - целые числа, и, по меньшей мере, один из m, n и p больше нуля, и m+n+p меньше или равна 70,

R₁ означает Н,

R₂ означает Н или СН₃,

R₃ означает -С(=О)-О-R₄ или -С(=О)-NH-R₄, при этом, R₄ означает алкильную группу С₁-С₂₀, циклоалкильную группу С₃-С₂₀ и/или арильную группу С₆-С₃₀, необязательно, с одним или несколькими заместителями в виде сульфонатных групп, при этом, циклоалкильная группа и/или арильная группа включает одно кольцо или несколько колец, соединенных друг с другом,

R₅ означает Н,

R₆ означает Н или СН₃, и

Х означает Н и/или М, где М означает Na, K, Li, Mg и/или Са, и где структурные звенья

расположены произвольно, регулярно и/или блоками.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, стадия iv) включает следующие стадии: а1) смешивание, по меньшей мере, одного полимера стадии ii) и, по меньшей мере, одной гасящей добавки стадии iii) с водой и а2) добавление содержащего оксид кальция материала стадии i) к смеси стадии а1). В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения стадия iv) включает следующие стадии: b1) смешивание содержащего оксид кальция материала стадии i), по меньшей мере, одного полимера стадии ii) и, по меньшей мере, одной гасящей добавки стадии iii) и b2) добавление воды к смеси стадии b1).

В соответствии с еще одним вариантом осуществления способа настоящего изобретения, на стадии iv) содержащий оксид кальция материал стадии i), по меньшей мере, один полимер стадии ii), по меньшей мере, одну гасящую добавку стадии iii) и воду смешивают одновременно. В соответствии с другим вариантом осуществления способа настоящего изобретения, на стадии iv) содержащий оксид кальция материал и воду смешивают в весовом отношении от 1:1 до 1:9, предпочтительно, от 1:2,5 до 1:6, более предпочтительно, от 1:3 до 1:5.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, по меньшей мере, одна гасящая добавка выбрана из группы, состоящей из цитрата натрия, цитрата калия, цитрата кальция, цитрата магния, моносахаридов, дисахаридов, полисахаридов, сахарозы, сахарных спиртов, меритола, лимонной кислоты, сорбитола, натриевой соли диэтилентриаминпентауксусной кислоты, глюконатов, фосфонатов, тартрата натрия, лигносульфоната натрия, лигносульфоната кальция и их смесей, предпочтительно, гасящая добавка представляет собой цитрат натрия и/или сахарозу. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, известковое молоко стадии iv) характеризуется вязкостью по Брукфилду от 1 до 1000 мПа⋅с при 25°С, более предпочтительно, от 5 до 800 мПа⋅с при 25°С, наиболее предпочтительно, от 10 до 600 мПа⋅с при 25°С.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения, суспензия РСС стадии v) характеризуется вязкостью по Брукфилду, меньшей или равной 1000 мПа⋅с при 25°С, более предпочтительно, меньшей или равной 800 мПа⋅с при 25°С, наиболее предпочтительно, меньшей или равной 600 мПа⋅с при 25°С. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, полученная суспензия осажденного карбоната кальция характеризуется содержанием твердой фазы, по меньшей мере, 20% вес., предпочтительно, от 20 до 50% вес., более предпочтительно, от 25 до 45% вес., наиболее предпочтительно, от 30 до 40% вес. относительно общего веса суспензии.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, гасящую добавку вводят в количестве от 0,01 до 2% вес. относительно общего количества содержащего оксид кальция материала, предпочтительно, в количестве от 0,05 до 1% вес., более предпочтительно, от 0,06 до 0,8% вес., наиболее предпочтительно, от 0,07 до 0,5% вес. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, температуру воды, которую используют на стадии iv) смешивания, регулируют так, чтобы она лежала в диапазоне от более, чем 0°С до менее, чем 100°С, предпочтительно, от 1°С до 70°С, более предпочтительно, от 2°С до 50°С, еще более предпочтительно, от 30°С до 50°С, наиболее предпочтительно, от 35°С до 45°С. В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения, температуру известкового молока, которое получают на стадии iv) и используют на стадии v), регулируют так, чтобы она лежала в диапазоне от 20°С до 60°С, предпочтительно, от 30°С до 50°С. В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения, известковое молоко после стадии iv) и перед стадией v) подвергают просеиванию, предпочтительно, при помощи сита с размером отверстий от 100 до 300 мкм.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, осажденный карбонат кальция представляет собой высушенный осажденный карбонат кальция, предпочтительно, высушенный порошок осажденного карбоната кальция, и способ дополнительно включает стадию vii) сушки отделенного осажденного карбоната кальция, полученного на стадии vi).

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, в формуле (I) n и p равны нулю, R₁ означает Н, Х означает Na; или m и р равны нулю, и Х означает Na; или n равен нулю, R₁ и R₂ означают Н, R₃ означает -С(=О)-О-СН₂СН₃, и Х означает Na. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, в формуле (I) молярное отношение между структурными звеньями

и

лежит в диапазоне от 1:1 до 100:1, предпочтительно, от 1:10 до 50:1. В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, один водорастворимый полимер характеризуется индексом полидисперсности, меньшим или равным 3, предпочтительно, меньшим или равным 2,5, более предпочтительно, меньшим или равным 2.

Следует понимать, что в контексте настоящего изобретения следующие термины имеют следующее значение:

«Содержащий оксид кальция материал» в контексте настоящего изобретения может представлять собой минерал или синтетический материал, характеризующийся содержанием оксида кальция, по меньшей мере, 50% вес., предпочтительно, 75% вес., более предпочтительно, 90% вес., наиболее предпочтительно, 95% вес. относительно общего веса содержащего оксид кальция материала. В контексте настоящего изобретения «минерал» это твердое вещество с определенным неорганическим химическим составом и характерной кристаллической и/или аморфной структурой.

«Размолотый карбонат кальция» (ground calcium carbonate - GCC) в контексте настоящего изобретения означает карбонат кальция, полученный из природных источников, таких как известняк, мрамор или мел, и подвергнутый обработке во влажном и/или сухом состоянии, такой как размол, просеивание и/или фракционирование, например, при помощи циклона или сортировочного устройства.

Во всем данном документе «размер частиц» осажденного карбоната кальция или других материалов в форме частиц описан посредством гранулометрического состава. Величина d_x представляет собой диаметр, относительно которого х% веса частиц имеет диаметр менее d_x. Таким образом, величина d₂₀ представляет собой размер частицы, меньше которого 20% вес. всех частиц, а величина d₉₈ это размер частиц, меньше которого 98% вес. всех частиц. Величина d₉₈ также называется «верхний предел». Величина d₅₀, таким образом, представляет собой срединный по весу размер частиц, т.е., 50% вес. всех зерен больше или меньше этого размера. В контексте настоящего изобретения размер частиц указан как срединный по весу размер частицы d₅₀, если не указано иное. Для определения величины срединного по весу размера частицы d₅₀ или величины верхнего предела размера частицы d₉₈ может быть использовано устройство Sedigraph 5100 или 5120 производства компании Micromeritics, США.

«Осажденный карбонат кальция» (Precipitated calcium carbonate - РСС) в контексте настоящего изобретения означает искусственный материал, как правило, получаемый путем осаждения посредством реакции между диоксидом углерода и гидроксидом кальция (гидратированной известью) в водной среде или путем осаждения в воде источника кальция и карбоната. Кроме того, осажденный карбонат кальция также может являться продуктом введения кальция и карбонатов, например, хлорида кальция и карбоната натрия, в водную среду. РСС может представлять собой ватерит, кальцит или арагонит. Различные РСС описаны, например, в ЕР 2 447 213 А1, ЕР 2 524 898 А1, ЕР 2 371 766 А1 или неопубликованной заявке на европейский патент № 12 164 041.1.

В контексте настоящего изобретения «содержание твердой фазы» в жидкой композиции представляет собой количество материала, оставшегося после того, как выпарен весь растворитель или вода.

Во всем настоящем документе «индекс полидисперсности» полимера является мерой широты молекулярновесового распределения полимера. Индекс полидисперсности (polydispersity index - PDI) полимера определяют путем деления его средневесового молекулярного веса (M_w) на его среднечисленный молекулярный вес (M_n), т.е., PDI=M_w/M_n. Средневесовой молекулярный вес (M_w) и среднечисленный молекулярный вес (M_n) могут быть определены методом гельпроникающей хроматографии.

«Удельная площадь поверхности по ВЕТ» (specific surface area - SSA) в контексте настоящего изобретения определяется как площадь поверхности частиц осажденного карбоната кальция, деленная на массу частиц РСС. В настоящем контексте площадь поверхности измеряется методом адсорбции с использованием изотермы ВЕТ (Брунауэра-Эммета-Теллера) (ISO 9277:1995) и выражается в м²/г.

В контексте настоящего изобретения выражение «устойчивый в водной суспензии с рН 12 и температурой 95°С» означает, что при введении в водную суспензию с рН 12 и температурой 95°С полимер сохраняет физические свойства и химическую структуру. Например, в указанных условиях полимер сохраняет диспергирующую способность и не деполимеризуется или не разлагается.

В контексте настоящего изобретения термин «вязкость» или «вязкость по Брукфилду» означает вязкость по Брукфилду. Вязкость по Брукфилду в данном контексте измеряется вискозиметром Брукфилда (тип RVT) при 25°С±1°С при 100 об/мин с использованием надлежащего шпинделя и выражается в мПа⋅с.

В контексте настоящей заявки «нерастворимые в воде» материалы определяются как материалы, которые, будучи смешанными с деионизированной водой и отфильтрованными через фильтр с размером пор 0,2 мкм при 20°С с целью извлечения жидкого фильтрата, после выпаривания 100 г указанного жидкого фильтрата при 95-100°С дают 0,1 г или менее извлеченного твердого материала. «Водорастворимые» материалы определяются как материалы, которые после выпаривания 100 г указанного жидкого фильтрата при 95-100°С дают более 0,1 г извлеченного твердого материала.

В контексте настоящего изобретения «суспензия» содержит нерастворимую твердую фазу, воду и, необязательно, другие добавки; как правило, содержит большое количество твердой фазы и, таким образом, является более вязкой и может иметь большую плотность, чем жидкость, из которой она образована.

Если не указано иное, термин «сушка» означает процесс, в ходе которого из подлежащего сушке материала удаляется, по меньшей мере, часть воды, и при 120°С достигается постоянный вес полученного «высушенного» материала. Кроме того, «высушенный» материал может быть дополнительно охарактеризован посредством общего влагосодержания, которое, если не указано иное, меньше или равно 1,0% вес., предпочтительно, меньше или равно 0,5% вес., более предпочтительно, меньше или равно 0,2% вес., наиболее предпочтительно, составляет от 0,03 до 0,07% вес. относительно общего веса высушенного материала.

«Общее влагосодержание» материала означает выраженное в процентах количество влаги (т.е. воды), которое может быть десорбировано из образца при нагревании до 220°С.

Термин «включающий», используемый в настоящем описании и формуле изобретения, не исключает другие элементы. В контексте настоящего изобретения термин «состоящий из» рассматривается как предпочтительный вариант осуществления термина «включающий в себя». Если в дальнейшем в этом документе некоторая группа определяется как включающая, по меньшей мере, определенное число вариантов осуществления, это также следует понимать как описание группы, которая, предпочтительно, состоит только из этих вариантов осуществления.

Когда с существительным в единственном числе используется неопределенный или определенный артикль (в тексте на английском языке; например, «а», «an» или «the»), это также включает множественное число данного существительного, если специально не указано иное.

Такие термины, как «достижимый» или «определимый» и «полученный» или «определенный» являются взаимозаменяемыми. Например, это означает, что если контекст не указывает явно на иное, термин «полученный» не означает, что, например, один вариант осуществления обязательно достигается, например, определенной последовательностью стадий, перечисленных после термина «полученный», даже если такое ограниченное толкование всегда охватывается терминами «полученный» или «определенный» в качестве предпочтительного варианта осуществления.

Соответствующий изобретению способ производства водной суспензии осажденного карбоната кальция включает стадии (i) обеспечения содержащего оксид кальция материала, (ii) обеспечения, по меньшей мере, одного водорастворимого полимера, (iii) обеспечения, по меньшей мере, одной гасящей добавки, (iv) приготовления известкового молока путем смешивания воды, содержащего оксид кальция материала стадии (i), по меньшей мере, одного полимера стадии (ii) и, по меньшей мере, одной гасящей добавки стадии (iii), и (v) карбонизации известкового молока, полученного на стадии (iv), с образованием водной суспензии осажденного карбоната кальция. По меньшей мере, один полимер имеет молекулярный вес M_w в диапазоне от 200 до 6500 г/моль и химическую структуру, соответствующую формуле (I). По меньшей мере, одна гасящая добавка выбрана из группы, состоящей из органических кислот, солей органических кислот, сахарных спиртов, моносахаридов, дисахаридов, полисахаридов, глюконатов, фосфонатов, лигносульфонатов и их смесей. На стадии (iv) данного способа содержащий оксид кальция материал и воду смешивают в весовом отношении от 1:1 до 1:12.

Далее более подробно описаны отдельные особенности и предпочтительные варианты осуществления способа настоящего изобретения. Следует понимать, что эти технические подробности и варианты осуществления изобретения также распространяются на соответствующее изобретению использование и на соответствующие изобретению продукты и их использование.

Технологическая стадия (i)

Стадия i) способа настоящего изобретения заключается в обеспечении материала, содержащего оксид кальция.

Содержащий оксид кальция материал стадии i) может быть получен путем обжига материала, содержащего карбонат кальция. Обжиг представляет собой процесс термической обработки содержащих карбонат кальция материалов с целью осуществления термического разложения, приводящего к образованию оксида кальция и газообразного диоксида углерода. Содержащие карбонат кальция материалы, которые могут быть использованы в таком процессе обжига, это материалы, выбранные из группы, включающей осажденные карбонаты кальция; природные материалы, содержащие карбонат кальция, такие как мрамор, известняк и мел; и смешанные щелочноземельные карбонатные минералы, содержащие карбонат кальция, такие как доломит, или богатые карбонатом кальция фракции из других источников. Также можно подвергать обжигу содержащие карбонат кальция отходы с целью получения материала, содержащего оксид кальция.

Разложение карбоната кальция до оксида кальция (широко известного как негашеная известь) происходит, примерно, при 1000°С. Стадия обжига может быть осуществлена в условиях и при помощи оборудования, которые хорошо известны специалистам в данной области. Вообще, обжиг может быть проведен в печах или реакторах (иногда называемых обжиговыми печами) различных конструкций, включая шахтные печи, вращающиеся обжиговые печи, множество подовых печей и реакторы с псевдоожиженным слоем.

Об окончании реакции обжига можно судить, например, по изменению плотности, остаточному содержанию карбоната, определяемому, например, рентгенодифракционным методом, или активности в отношении гашения, определяемой известными способами.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, содержащий оксид кальция материал стадии i) получают путем обжига содержащего карбонат кальция материала, предпочтительно, выбранного из группы, состоящей из осажденного карбоната кальция, природных минералов, содержащих карбонат кальция, таких как мрамор, известняк и мел, смешанных щелочноземельных карбонатных минералов, содержащих карбонат кальция, таких как доломит, и их смесей.

Из соображений эффективности является предпочтительным, чтобы содержащий оксид кальция материал характеризовался минимальным содержанием оксида кальция, по меньшей мере, 75% вес., предпочтительно, по меньшей мере, 90% вес., наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 95% вес. относительно общего веса содержащего оксид кальция материала. В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, содержащий оксид кальция материал состоит из оксида кальция.

Содержащий оксид кальция материал может состоять только из содержащего оксид кальция материала одного типа. В качестве альтернативы, содержащий оксид кальция материал может состоять из смеси двух или более типов содержащего оксид кальция материала.

Содержащий оксид кальция материал может быть использован в способе настоящего изобретения в своей исходной форме, т.е., как необработанный материал, например в форме кусков большего или меньшего размера. В качестве альтернативы, содержащий оксид кальция материал перед использованием может быть размолот. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, содержащий оксид кальция материал имеет форму частиц со срединным по весу размером частиц d₅₀ от 0,1 до 1000 мкм, предпочтительно, от 1 до 500 мкм.

Технологическая стадия (ii)

Стадия ii) способа настоящего изобретения заключается в обеспечении, по меньшей мере, одного водорастворимого полимера с молекулярным весом M_w в диапазоне от 200 до 6500 г/моль и химической структурой, соответствующей формуле (I),

в которой m, n и p - целые числа, и, по меньшей мере, один из m, n и p больше нуля, и m+n+p меньше или равна 70,

R₁ означает Н или СН₃,

R₂ означает Н или СН₃,

R₃ означает -С(=О)-О-R₄ или -С(=О)-NH-R₄, при этом, R₄ означает алкильную группу С₁-С₂₀, циклоалкильную группу С₃-С₂₀ и/или арильную группу С₆-С₃₀, необязательно, с одним или несколькими заместителями в виде сульфонатных групп, при этом, циклоалкильная группа и/или арильная группа включает одно кольцо или несколько колец, соединенных друг с другом,

R₅ означает Н или СН₃,

R₆ означает Н или СН₃, и

Х означает Н и/или М, где М означает Na, K, Li, Mg и/или Са, и где структурные звенья

, ,

расположены произвольно, регулярно и/или блоками.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, алкильная группа представляет собой алкильную группу С₁-С₁₅, предпочтительно, алкильную группу С₁-С₁₀, более предпочтительно, алкильную группу С₁-С₆, наиболее предпочтительно, алкильную группу С₁-С₄. Примерами надлежащих алкильных групп являются метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил, трет-бутил, изобутил, н-пентил, н-гексил, гептил или октил.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, циклоалкильная группа представляет собой циклоалкильную группу С₃-С₁₅, предпочтительно, циклоалкильную группу С₃-С₁₀, более предпочтительно, циклоалкильную группу С₃-С₆. Примерами надлежащих циклоалкильных групп являются циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил, циклогептил или циклооктил. Циклоалкильная группа может включать одно кольцо или несколько колец, соединенных друг с другом, например, простой связью или одной или несколькими алкильными группами. Кольца могут быть соединены в линейную или разветвленную структуру. Примерами циклоалкильных групп, включающих несколько колец, являются дициклогексил или трициклогексил.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, арильная группа представляет собой арильную группу С₆-С₂₀, предпочтительно, арильную группу С₆-С₁₅, более предпочтительно, арильную группу С₆-С₁₀. Примерами надлежащих арильных групп являются фенил, нафтил, антраценил, азуленил или циклопентадиенил. Арильная группа может включать одно кольцо или несколько колец, соединенных друг с другом, например, простой связью или одной или несколькими алкильными группами. Кольца могут быть соединены в линейную или разветвленную структуру. Предпочтительно, R₄ означает одну или несколько фенильных групп, соединенных друг с другом, необязательно, замещенных одной или несколькими алкильными группами, например, метильной, этильной или бутильной группами. Предпочтительно, R₄ означает тристирилфенил или дистирилфенил.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения, алкильная группа С₁-С₂₀, циклоалкильная группа С₃-С₂₀ и/или арильная группа С₆-С₃₀ имеют заместители в виде одной или нескольких сульфонатных групп. Сульфонатные группы могут присутствовать в протонированной или депротонированной форме.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, R₄ означает метил, этил, пропил, бутил, изобутил, пентил или гексил. Предпочтительно, R₄ означает метил, этил или трет-бутил, необязательно, замещенные одной или несколькими сульфонатными группами.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, R₁ означает Н. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, R₂ означает Н. В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, R₁ и R₂ означают Н.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, Х означает Na. В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, 100% мол. полимера нейтрализованы Na. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, Х означает Н и Na. В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, полимер частично нейтрализован Na. Например, от 10 до 90% мол. полимера могут быть нейтрализованы Na, предпочтительно, от 20 до 80% мол.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, R₅ означает Н. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, R₆ означает Н. В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, R₅ и R₆ означают Н.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один полимер имеет химическую структуру, соответствующую формуле (II)

в которой m, n и p - целые числа, и, по меньшей мере, один из m, n и p больше нуля, и m+n+p меньше или равна 70,

R₁ означает Н или СН₃,

R₂ означает Н или СН₃,

R₃ означает -С(=О)-О-R₄ или -С(=О)-NH-R₄, при этом, R₄ означает алкильную группу С₁-С₂₀, циклоалкильную группу С₃-С₂₀ и/или арильную группу С₆-С₃₀, необязательно, с одним или несколькими заместителями в виде сульфонатных групп, при этом, циклоалкильная группа и/или арильная группа включает одно кольцо или несколько колец, соединенных друг с другом, и

Х означает Н и/или М, где М означает Na, K, Li, Mg и/или Са, и где структурные звенья

,