Способ получения прозрачного цветного пигмента

 

Изобретение касается получения прозрачного цветного пигмента на основе чергуйчатого прозрачного субстрата , на который осазкдены оксиды или гидроксиды,окрашивающих металлов . Целью изобретения является повьш1ение термостойкости пигмента и улучшение его диспергируемости. Поставленная цель достигается способом получения прозрачного цветного пигмента на основе чешуйчатого прозрачного субстрата - слюды или талька, включающим осаждение на частицы субстрата оксидов или гидроксидов окрашивающих металлов из солей соответствующих металлов при обработке их щелочным агентом, в котором осаждение ведут в присутствии соли магния , взятой в количестве 0,9-4,1 мас.% в расчете на осажденный оксид, а в качестве щелочного агента используют мочевину. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А3 (5g 4 С 09 С 1/00

H flATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 3506790/23 — 26 (22) 25. 10. 82 (31) 56-170148 (32) 26.10.81 (33) JP (46) 15.03.89. Бюл. Ф 10 (71) Мерк Патент ГмбХ (JP) (72) Такайи Ватанабе и Тамно Ногуши (JP) (53) 667.622 ° 1:62 1.315.613.1(088.8) (56) Патент США 11 4146403, кл. С 09 С 1/00, 1979. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЗРАЧНОГО

ЦВЕТНОГО ПИГМЕНТА (57) Изобретение касается получения прозрачного цветного пигмента на основе чешуйчатого прозрачного субстрата, на который осаждены оксиды

Изобретение относится к получению прозрачного цветного пигмента на основе чешуйчатого прозрачного субстрата, на который осаждены оксиды или гидроксиды окрашивающих металлов.

Цель изобретения — повышение термостойкости пигмента и улучшение

его диспергируемости.

Согласно способу получения прозрачного цветного пигмента, в котором на чешуйчатый, прозрачный субстрат в водной суспензии в присутствии щелочного агента осаждают окись или гидроокись окрашивающего металла из его соли и после этого образовавшийся осадок отделяют, промывают, просушивают и прокаливают, осаждение

„„5Q ÄÄ 1466651 или гидроксиды, окрашивающих металлов. Целью изобретения является повышение термостойкости пигмента и улучшение его диспергируемости. Поставленная цель достигается способом получения прозрачного цветного пигмента на основе чешуйчатого прозрачного субстрата — слюды или талька, включающим осаждение на частицы субстрата оксидов или гидроксидов окрашивающих металлов из солей соответствующих металлов при обработке их щелочным агентом, в котором осаждение ведут в присутствии соли магния, взятой в количестве 0,9-4, 1 мас.7 в расчете на осажденный оксид„ а в качестве щелочного агента используют мочевину. 1 табл.

2 окиси металла или гидроокиси металла приводят в присутствии соли магния, взятой в количестве 0,94,1 мас.7, в расчете на бсажденную окись, а B качестве щелочного агента используют мочевину.

В качестве чешуйчатых прозрачных ,субстратав пригодными являются слюда, например мусковит, серицит или флогопит, чешуйка талька. Эти субстраты применяются. как правило, в виде частичек размером порядка 1-100 мкм

Ф преимущественно размером порядка

5-50 мкм.

В качестве цветных окисей металла или гидроокисей металла являются пригодными, например, Fe0(OH) Fe(OH), Fe(0H)3, Со(ОН), Сг(ОН)q, Fe@0@, з 14

Fe O<, Со0 или Cr>0э. В случае необходимости могут соосаждаться бесцветные окиси металлов, например, A1 0g, ZrO или Т10 .

Все названные окиси металлов или гидроокиси металлов могут быть в слое как по отдельности, так и вместе, причем могут составляться смеси окисей этих металлов. Решающим однако является то, чтобы в пигменте содержалось 0,9-4,1 мас.K окиси магния.

При содержании менее 0,9 мас.7 окиси магния хороших результатов не добиваются. При содержании более чем

4,1 мас.X свойства не улучшаются.

Для получения предлагаемого пигмента чешуйчатый прозрачный субстрат суспензируют в водном Растворе, который содержит по меньшей мере одну соль металла и соль магния. В качестве пригодных солей металла для образования цветных окисей или гидрооксисей являются, например, пригодными FeSO<, FeCl <, Fe(NH4) {SO ) :, Fe(N0g) э Fe2(SOq), FeClg

FeNH <(S0 ) g, Fe(NO ®)з, СоС1, CoSo<, Со(МО ), CrCI» CrNH+(SO<) В качестве солей металлов, которые пригодны для дополйительного проводимого в случае необходимости осаждения бесцветных окисей металлов, могут быть например, Al (S0 ), A1NH+(SO<)z, A1Na(SO+)q, A1K(S0 ), ZnC1, ZnSO TiOSO

TiC1 . В качестве солей магния пригодными являются, например, MgS04, Мд(ИО.), МрС11, MgBr<, MgJ>. В особенности преимущественно примеHaroTcs MgS0<, М С1 .

Все эти соли металлов и соли магния могут применяться в комбинации друг с другом, причем особенно при. нанесении покрытия цветными окисями или гидроокисями могут свободно выбираться соотношения количеств различных солей металлов и массовое соотношение покрытия к субстрату соответственно желаемого цвета.

Готовят 5-25-ную суспензию чешуйчатого субстрата в растворе солей металлов, которая содержит около 9 х х 10 -19 х 10 моль солей металла на 1 м покрываемой поверхности субстрата. При дабавлении основания со66651 4 так и очень много оттенков.

Для получения желтого, прозрачного пигмента приготавливают 5-25Х-ную водную суспензию чешуйчатого субстрата, котоРая содержит в виде Раствора 10-150 ч.,преимущественно около

30-90, соли железа, 1-50 ч.,преимущественно 2-30, соли магния и 10400 ч., преимущественно 30-270, мочевины, в каждом случае пересчитанные на

100 ч субстрата, суспензию кипятят в течение 0,5-5 ч, после чего может быть получен желтый пигмент путем отделения, промывания и просушивания

55 при температуре около 105-110 С.

Путем обработки при 300-1200 С, преимущественно 400-900 С, из этого пигмента может быть получен красный, прозрачный пигмент. ли гидролизуются и металлы, включая магний, в форме гидроокисей осаждаются на субстрат. В качестве основания используют мочевину, которую превращают путем гидролиза до аммиака. Особенно предпочтительна мочевина, так как здесь могут быть достигнуты особенно мелкие размеры частичек гидратов окиси металлов, осаждаемых на субстрат, и благодаря этому получается особенно хорошая прозрачность продуктов, Наряду с этим благодаря мочевине добиваются, в частности, гомогенного осаждения гидратов окиси металлов на субстрате.

Мочевина добавляется в количестве около 3-30 эквивалентов мочевины в пересчете на окиси металлов, и суспензию кипятят в течение 0,5-5 ч.

Таким образом, осаждается, например, гидроокись магния, гидрокись железа (II), гидроокись железа (III), гидроокись кобальта, гидроокись хрома, гидроокись алюминия, гидроокись цинка, гидроокись титана, гидрат окиси титана или гидрат окиси железа.

После завершения осаждения продукты отделяют, промывают и просушивают

25 при 100-120 С, Палее проводят прокаливание, которое, например, осущеществляется при 400-900 С в течение около 0,5-5 ч и .при котором гидроокиси или гидраты окисей переводят30

Так как названные окиси метал лов, за исключением алюминя, цинка и титана, являются окрашенными путем выбора типа окисей металлов или путем выбора соотношения смесей различ35 ных окисей металла могут быть получены различные цвета, например, красный, желтый, голубой, зеленый и черный, а также нейтральные расцветки, 1466651

Для получения черного, прозрачного пигмента приготавливают 5- 257-ную

1 чешуйчатого субстрата, которая содержит растворенными 50-300 ч., преимущественно 150-250, соли железа, 3-90 ч., преимущественно 15-60, соли магния, 25-1500 ч., преимущественно

75-1000, мочевнны и 2,5-90 ч., преимущественно 8-75, нитрата калия в 10 каждом случае пересчитанные на 100 ч. субстрата. После кипячения в течение

0 5-5 ч, отделения, промывания и просушивания при 100-100 С получают черный, прозрачный пигмент. 15

Для получения зеленого, прозрачного пигмента приготавливают 5-25Х-ную водную суспензию чешуйчатого субстрата, которая содержит растворенными

2О-?ОО ч., преимущественно 40-150, соли кобальта, 20-200 ч., преимущественно 40- 150 соли алюминия, 7-60 ч., преимущественно 10-3Й, соли магния и 100"80 ч., преимущественно ?00450, мочевины, в каждом случае пере- 25 считанные на 100 ч. субстрата. После кипячения в течение 0,5-5 ч, отделения, промывания и прошушивания при температуре около 120 С и прокаливания при температуре около 500-700 С 30 получают зеленый прозрачный пигмент.

Путем прокаливания при 800-1200 С получают из этого пигмента голубой, прзрачный пигмент.

Полученные пигменты превосходны в отношении диспергируемости, яркости, цветности, прозрачности и тер.мостойкости и могут применяться для многочисленных видов использования, в особенности в косметике. 40

Пример 1. Раствор, состоящий ! из 55 r сульфата аммония железа (III), t !

10 г сульфата магния и 80 r мочевины на 900 мл воды, в котором суспендировано 90 г слюды размером частичек 45

1-10 мкм, подогревают в течение 1 ч до 95-98 С. После этого продукт отделяют, промывают водой и просушивают при 105-110 С. Получают пигмент желтого цвета гидроокиси окиси железа, который имеет хорошую прозрач-ность и диспергируемость.

Пример 2. Раствор, состоящий из 7,5 г сульфата аммония железа

/ (III), 1,5 г сульфата магния и 20 r мочевины на 100 мл воды, в котором суспензировано 10 r талька, подогрео вают в течение 1 ч до 95-98 С. Образовавшийся продукт отделяют, промывают водой и просушивают при 105110 С. Образовавшийся пигмент, выделившаяся на тальке гидроокись окиси железа, имеет желтый цвет и обладает хорошей диспергируемостью.

Пример 3. Раствор, состоящий из 80 г сульфата аммония железа (Ш)

18 r сульфата магния и 162 г мочевины на 90 мл воды, который содержит суспендированными 90 г слюды размером частичек 1-10 мкм, подогревают в течение 1 ч до 95-98 С. Продукт отделяют, промывают водой и просушивают при 105-110 С. Образовавшийся пигмент желто-охрового цвета и имеет хорошую прозрачность и диспергируемость.

Пример 4. Раствор, состоящий из 64 r хлорида железа (III), 13 r сульфата магния и 128 r мочевины на

90 мл воды, в котором диспергировано

90 г слюды с размером частичек 110 мкм, подогревают в течение 2 ч до 95-98 С. После этого раствор отфильтровывают, промывают и в течение

8 ч просушивают при 105-110 С, Получают желто-охровый пигмент с хорошей прозрачностью и диспергируемостью.

Пример 5. Пигмент, полученный по примеру 4, прокаливают в течение ч, при 700 С. Получают красный, прозрачный пигмент.

Пример 6. Раствор, состоящий из 128 r хлорида железа (III), 26 г сульфата магния и 256 г мочевины на

900 мл воды, в котором диспергировано

90 r слюды с размером частичек 110 мкм, подогревают в течение 2 ч до 95-98 С. После фильтрования, промывки водой и просушивания в течение 8 ч при 105-110 С получают желто-охрового цвета пигмент с хорошей прозрачностью и диспергируемостью.

П р н и е р 7. Пигмент, полученный по примеру 6, прокаливают в течение

1 ч при 700 С. Получают фиолетовокрасный, прозрачный пигмент.

Пример 8. Раствор, состоящий из 178 r сульфата железа (II), 40 г

Ф сульфата магния 32 г нитрата калия и

300 r мочевины на 900 мл воды, в котором диспергировано 80 r слюды с размером частичек 1-10 мкм, подогрео вают в течение 4 ч до 95-98 С. После. фильтрования, промывки водой и просушивания в течение 10 ч при 105110 С получают черный пигмент с хорошей прозрачностью и диспергируемостью.

1466651

Пример 9. Раствор, состоящий иэ 3,0 г хлорида алюминия, 3 0 r хларида кобальта, 1,0 r сульфата магния и 20 г мочевины на 60 мл воды, который содержит диспергированными 5,0 г слюды с размером частичек 1-10 мкм, подогревают в течение 2 ч до 95-98ОC.

Продукт отфильтрозывают, промывают водой и просушивают в течение 2 ч при 105-110 С. После прокаливания образовавшегося беловатого продукта о при 600 С в течение 1 ч получают прозрачный пигмент.

Пример 10. Беловатый пигмент, полученный по примеру 9, прокалнвают в течение 1 ч при 800 C. Получают синий, прозрачный пигмент.

Пример 11. Раствор, состоящий из 20 г хлорида железа (ХХХ) на 300 мл воды, который содержит диспергированными 30 г слюды с размером частичек 1-10 мкм подогревают в тео чение 1 ч до 78-82 С и после этого смешивают в течение 0,5 ч с 85 мл

10 -ной натриевой щелочи. К раствору, который имеет значение рН 2,3, добавляют в течение 5 мин 6%-ный раствор хлорида кальция и после этого такое количество 10%-ной натриевой щелочи, чтобы достичь нейтрального значения рН. Продукт отделяют, промывают водой и просушивают в течение 2 ч при 105-110оС. После прокаливания в течение 1 ч при 700 С получают красный, прозрачный пигмент.

Пример 12. Раствор, состоящий из 3,0 г сульфата хрома (ХХХ), 1,0 г сульфата магния и 10,0 г мочевины на 150 мл воды„ который содержит диспергированными 10 г слюды с размером частичек 1-10 мкм, подогревают в течение 0,5 ч до 95-98 С. продукт отфильтровывают, промывают ведой и просушивают. в течение 5 ч при 98-105 С, После прокаливания светло-зеленого о продукта в течение 1 ч при 800 С получают сине-зеленый, прозрачный пигмент.

Пример 13. Раствор, состоящий из 2,0 г хлорида цинка, 2,0 r хлорида железа (Ш), 1,0 г сульфата магния и 20 г мочевины на 100 мл воды, которьп содержит диспергированными 5,0 г слюды с размером частичек

1-10 мкм подогревают в течение 1 ч до 95-98 С. Продукт отфильтровывают, 8 промывают водой и просушивают в течение 10 ч при 98-105 С. После каль- цинирования продукта в течение 1 ч при 800 С получают желто-охрового о .цвета, прозрачный пигмент.

Пример 14. Суспенэию из 5 г слюды с размером частичек 1-10 мкм в 50 мл воды подогревают в течение о

0,5 ч до 95-98 С и после этого в течение 80 мин смешивают с раствором, состоящим иэ 20 г сульфата титана, 4 r сульфата магния и 40 г мочевины в 100 мл воды и перемешивают в течение 1 ч. После прокаливания полученного при этом беловатого продукта, о при 800 С в течение 1 ч получают прозрачный пигмент с сине-зеленым интерференционным цветом.

Пример 15. Раствор, состоящий

20 из 55 r сульфата аммония железа (III)

9 г хлорида магния и 80 г мочевины на 900 мл воды, в котором суспендировано 90 г слюды размером частичек

1-15 мкм, подогревают в течение 3 ч уб о до 95-98 С. После этого продукт отделяют, промывают водой и просушива.ют при 105-110ОС. Получают пигмент желтого цвета гидроокиси окиси железа, который имеют хорошую прозрач30 ность и диспергируемость.

Пример 16. Раствор, состоящий из 45 г сульфата аммония железа

35 (III), 12 бромида магния и 70 r мочевины на 800 мл воды, в которой суспендировано 90 г субстрата слюды с размером частиц 1-15 мкм, подогревают в течение 3 ч до 95-98 С.

Образовавшийся продукт отделяют, прЬмывают водой и просушивают нри 105110 C. Образовавшийся пигмент имеет желтый цвет гидроокиси железа и обладает хорошей диспергируемостью и прозрачностью.

Пример 17. Раствор,. состоящий иэ 60 г сульфата аммония железа (Ш}, 10 Г нитрата магния и 80 г мочевины на 700 мл воды, в которой суспендировано 90 r слюды размером частичек

1-15 мкм, подогревают s течение 3 ч до 95-98 С. Продукт отделяют, промьг вают водой и просушивают при 105110 С. Образовавшийся пигмент желтого цвета имеет хорошую прозрачность и диспергируемость.

Данные для примеров по содержанию оксида магния в полученных пигментах следующие, 1466651

5

Приме р

Содержание NgO, мас. 7.

Пример для сравнения 3. Получают пигменты по примеру 8 и nd сравнительному примеру 2. Диспергируемость этих продуктов сравнивается

20 следующим методом: В 300-миллилитровый химический стакан вводят 45 r обычной лаковой основы (VS medium

ink) и 5,0 г соответствующего пигмента добавляют при перемешивании со скоростью 500 об/мин . Каждый раз через 4, 8, 15 и 60 мин пробы извлекают и наносят на покрытую слоями бумагу, которая имеет белую и черную

ЗО основу. На основании таким образом полученных проб можно оценить дисI пергируемость соответствующего пигмента. В то время как пигмент по примеру 8 очень хорошо диспергируем уже спустя 8 мин, сравниваемый пигмент диспергируем еще ие достаточно даже после 60 мин.

Пример для сравнения 4. Получают пигменты по примеру 7 и сравнительному примеру 1. Термостойкость и стабильность к окислению этих образцов сравнивают методами ДТА и ТРА ° Было показано, что пигмент по примеру 7 о не претерпевает изменений до 250 С.

В противоположность этому пигмент для сравнения дает на аналитической кривой изменение уже при 170 С.

1 2,4

3 4,1

4 1,7

5 1,7

6 0,9

7 0,9

8 1,1

9 2,5

10 2,5

12 4,0

13 1,2

14 3,6

Ниже приведены примеры для сравнения, доказывающие достижение цели изобретения.

Пример для сравнения 1. Раствор состоящий из 128 r хлорида железа (III) и 256 мочевины на 900 мл воды, который содержит диспергированными

90 r слюды с размером частичек

1- 10 мкм, подогревают в течение 2 ч до 95-98 С. После фильтрования, промывкй водой, просушивания в течение

8 ч при 105-110 С и прокаливания в течение 1 ч при 700 С получают фиолетово-красный пигмент. Диспергируемость этого продукта сравнивается с продуктом по примеру 7 следуюп1йм методом. В 300-миллилитровый химический стакан вводится 45 г обычной лаковой основы (VS medium ink) и 5,0 r соответствующего пигмента добавляют лри перемешивании со скоростью

500 об/мин. В каждом отдельном случае. после 5, 10, 30 и 60 мин пробы извлекают и наносят на покрытую слоями бумагу, которая имеет белую и черную основу. На основании таким образом полученных проб можно оценить диспергируемость соответствующего пигмента.

В то время как пигмент по примеру 7 очень хорошо диспергируем уже спустя

5 мин, сравниваемый пигмент диспергируем еще недостаточно даже после

60 мин.

Пример для сравнения 2. Раствор, состоящий из 178 г сульфата железа (II) 32 r нитрата калия и 300 г мочевины на 900 мл воды, который содержит диспергированными 80 г слюды, размером частичек 1-10 мкм, подогревают в течение 4 ч до 95-98 С, пос О ле этого продукт отфильтровывают, промывают водой и просушивают в теченне 10 ч при 98-105 С. Термостойкость и стабильность по отношению к окислению этих проб определяют путем измерения значений TgA и ДТА на приборе Шинку-Рикох Кабушики Кайш, модель AgNE, ТяД-1500. ТдА и ДТА изменяются при 155 С, причем цветовой ,тон пигмента изменяется от черного к красно-бурому, с превращением

Fe>0< в ъ-Fe<0 . По сравнению с этим пигмент, полученный по примеру 8, который содержит магний, никакого изменения до 260 С не обнаруживает.

Для доказательства лучшей диспергируемости предлагаемых пигментов поступают следующим образом.Изготавливают пигменты по примеру 7 и сравнительному примеру 1, их вводят лаковую основу и наносят на бумагу.

После этого подсчитывают различимые в пределах опрецеленной площади макровключения (аггломераты). При этом получены результаты, и приведены в таблице.

1466651

В косметическом средстве, полученным таким образом, предлагаемый пигмент имеет лучшую прозрачность и лучшие свойства заполнения и прилипания, чем применяемые пигменты окиси железа.

Показатель

Образец по примеру

) Время диспергирования мин

Кол-во аг2 10

10 Формула изобретения

10 ломератов на участок

4 см

6 29 22

Составитель

Техред М.Ходанич

Корректор И. Максимишинец

Редактор Н. Киштулинец

Заказ 960/58 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101

Из полученных циФровых значений 15 видно, что предлагаемые пигменты диспергированы заметно лучше.

Пример применения. Состав компактной пудры для употребления, мас.Х:

Пигмент по примеру 5,30

Тальк 52,5

Каолин 3

Стеарат кальция 5

Зерновой крахмал 3

Изопропиллаурат 5

Изопропилмиристат 1

Духи 0,5

Способ получения прозрачного цветного пигмента на основе чешуйчастого прозрачного субстрата - слюды или талька, включающий осаждение на частицы субстрата оксидов или гидроксидов окрашивающих металлов из солей соответствующих металлов при обработке их щелочным агентом, отделение образовавшегося осадка, его промывку и термообработку, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения термостойкости пигмента и улучшения его диспергируемости, осаждение ведут в присутствии соли магния, взятой в количестве 0,9-4,1 мас.Й в расчете на осажденный оксид, а в качест" ве щелочного агента используют мочеяину.