Способ поверхностной обработки диоксида титана

 

Изобретение относится к способу поверхностной обработки диоксида титана, является дополнительным к авт.св.N 1239137 и позволяет снизить фотохимическую активность целевого продукта. К 200 мл водной суспензии рутильного диоксида титана добавляют раствор едкого натра в количестве, обеспечивающем 0,2-0,3 мас.% к TIO 2, и перемещивают. Полученную смесь заливают в лабораторный автоклав объемом 250 мл. После герметизации автоклав нагревают до 130-150°С и выдерживают при этой температуре и давлении 2,7-5,5 с атм в течение 2-3 ч. Затем автоклав охлаждают, раскрывают и к суспензии добавляют растворы силиката натрия, сульфата цинка и дигидрооксосульфата алюминия. После этого суспензию нейтрализуют последовательным добавлением растворов соды и едкого натра. Суспензию фильтруют, полученный осадок сушат, растирают и определяют фотохимическую активность (ФХА) пигмента. Анализ показал снижение ФХА пигмента по сравнению с прототипом на 38-53%. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК . (19) 01) А2 (51}5 С 09 С 1 36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

h0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (61) 1239137 (21) 4459267/23-26 (22) 1 2 ° 07. 88 (46) 07,08.90. Бюл. )ь 29 (72) Ю,А. Груздев, С.Я. Корниловских и Г.П.Лебедева (53) 546.824,31(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н- 1239137, кл. С 09 С 1/36, 1984. (54) СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ

ДИОКСЩ А ТИТАНА (57) Изобретение относится к способу поверхностной обработки диоксида титана, является дополнительным к авт. св. Р 1239137 и позволяет снизить . фотохг.ическую активность целевого продукта. К 200 мл водной суспензии рутильного диоксида титана добавляют раствор едкого натра в количестИзобретение относится к способам поверхностной обработки диоксида титана в технологии получения пигментного диоксида титана рутильной модификации, может быть использовано в лакокрасочной промышленности и является усовершенствованием изобретения по авт.св. К- 1239137.

Цель изобретения - снижение фотохимической активности конечного продукта.

Пример 1. К 200 мл водной суспензии рутильного диоксида титана (100 г/л TiO ) добавляют 0,5 мл раствора едкого натра (100 г/л NaOH) в расчете 0,25Х ИаОН к массе TiO, перемешивают. Полученную смесь зали2 ве, обеспечивающем 0,2-0,3 мас.Ж к

TiO, и перемешивают. Полученную смесь заливают в лабораторный автоклав объемом 250 мл. После герметизации автоклав нагревают до 130—

155 С и выдерживают при этой температуре и давлении 2,7-5,5 атм в течение 2-3 ч.Затем автоклав охлаждают, раскрывают и к суспензии добавляют растворы силиката натрия, сульфата цинка и дигидрооксосульфата алюминия. После этого суспензию нейтрализуют последовательным добавлением растворов соды и едкого натра. Суспензию фильтруют, полученный осадок сушат, растирают и определяют фотохимическую активность (ФХА) пигмента.

Анализ показал снижение ФХА пигмента по сравненко с прототипом на 38—

532. 1 табл. вают в лабораторный автоклав объемом

250 мл. ПОсле герметизации автоклав помещают в сушильный шкаф. нагревао

Э ют до 140 С и выдерживают при этой температуре при постоянном перемешивании 7,5 ч (давление 3,6 атм). Зао тем автоклав охлаждают до 60-80 С, раскрывают, к суспензии добавляют

2,3 мл-.раствора силиката натрия (70 г/л SiOg) в расчете на 0,87 SiOg к массе TiO, перемешивают. Добавляют 6,25 мл дигидрооксосульфата алюминия (60 г/л А1. О ) в расчете íà 2Х

А1,) О q к массе Т10, перемешивают, добавляют 1 мл раствора сульфата цинка (60 г/л ZnO) в расчете на О,ЗЖ ZnO к массе ТаО, перемешивают. Нейтра1583430 4 (ФХА) предлагаемого пигмента на 431 меньше показателя пигмента, обработанного известным способом.

Пример ы 2-10, Осуществляют в соответствии с технологией примера 1, но при различных количествах вводимого гидроксида натрия и условий гидротермальной обработки.

При этом примеры 6-10 осуществляют вне предлагаемых параметров. Условия процесса и полученные результа" ты представлены в таблице. г

Условия гидротермальной обработки

Приме

Пок as атель

ФХА, Ж

el ОС

Содержание, %

" Т10г

Давление, Время, атм ч

1 0,25

2 0,2

3 0,3

4 0,25

5 0,25

6 0,18

7 0933

8 0,25

9 0,25

10 0,25.140 3 6

140 3,6

140 3,6

130 2,7

155 5,5

140 3,6

140 3,6

125 2,2

140 3,6 ,140 3, 6

57

64

53

62

47

88

98

2,5

2,5

2,5

2,0

3,0

2,5

2,5

2,5

2,5

3 5 лизацию осуществляют 4 мл раствора соды (100 г/л Na

1,5 мл раствора едкого йатра (100 г/л ЯаОН) до рН 6,8 с последующим перемешиванием.

После выполнения соответствующих конечных операций, включая фильтрацию суспензии, сушку и растирание, пигмент имеет показатели, соответствующие ГОСТУ на марку P-92, Пока; затель фотохимической активности

Пример 11 (известный) . Получение пигмента марки Р-02.

K 200 мл водной суспензии рутильного диоксида титана (100 г/л . TiOy) добавляют 2,3 мл раствора силиката натрия (70 г/л SiOq) в расчете на 0,8% SiO > к массе Т10г „перемешивают. Добавляют 6,25 мл дигидрооксосульфата алюминия (60 г/л

Al,О з) в расчете на 2% А1 0 з к массе TiO, перемешивают, добавляют

1 мл раствора сульфата цинка (60 г/л

Zn0) в расчете на 0,3% ZnO к массе

TiO перемешивают. Нейтрализ ацию осуществялют 4 мл раствора соды (100 г/л РагСОз) до pH 4,5 с последующим перемешиванием, а затем 2 мл раствора едкого натра (100 г/л NaOH) до рН 6,8 с последующим перемешиванием. После выполнения соответствующих конечных операций, включая филь-" трацию суспензии сушку и растираУ

55 ние, пигмент имеет показатели, соответствующие ГОСТУ на марку Р-02. Показатель ФХА данного пигмента принимаем за 100%.

Иодифицирование поверхности диоксида титана представляет собой химическое осаждение. на частицах TiO г тонких пленок Al (OH)» Zn(OH)z, Al (Si0 ) путем добавления в водную суспензию диоксида титана, содержащую водорастворимые соединения Si, Zn, А1, щелочного агента (растворов

NaOH, Na COq). Осадок Т10г отфильтровывают и отмывают от ионов Na+ и БО в случае, если на частицах

TiO образуется частичное покрытие, модифицирующие соединения находятся в отдельной фазе. Такой продукт обладает высокой ФХА.

Предварительная гидротермальная обработка суспензии TiO способствует протеканию процессов гидролиза на поверхности частиц. Рутил гидролизуется по схеме:

Т - — ОН Т10 + Н (1) и его частицы заряжаются отрицательно. На заряженных отрицательно частицах происходит хемосорбция катионов

Составитель В.Нечипоренко

Редактор Н.Яцола Техред Л. Сердюкова Корректор М. Мак симншинец

Эаказ 2230 Тираж 566 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно"издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 15834

А1 >+, Zn, При последуюцем введении . в суспенэию щелочного. агента образующиеся соединения А1 (OH)» Zn(OH), А1 (8 0з) обволакивают частицы TiO °

Чем. сильнее заряжены частицы ТдО, ° 5 .тем прочнее они сорбируют катионы металлов, тем прочнее связаны с ними образующиеся пленки модифицирующих соединений, тем силънее ФХА целевого продукта.

Положительный эффект снижейия

ФХА пигмента путем гидротермальной обработки суспензии ТъО перед поверхностной обработкой проявляется лишь при проведении гидротермальной обработки при температурах не менее 200-220 С и давлениях 15—

23 атм. Объясняется это тем, что,при более низких температурах протека- 20 ние реакции, описываемой уравнением (1),затруднено вследствие того,что образующиеся протоны смешают равновесие реакции влево. Проведение гидротермальной обработки при указан- 25 ных температурах и давлениях ухудшает технико-экономические показа--. тели процесса, требует применения сложного автоклавного оборудования.

Введение в водную суспензию диоксида титана перед гидротермальной обработкой гидроксида натрия в количестве О, 2-,0,3 к массе TiO дает возможность снизить температуру гидротермальной обработки до 130-155 С.

Интервал развивающихся при этом давлений составляет 2,7-5,5. атм. Ука.занные параметры позволяют использовать для гидротермальной обработки диоксида титана стальные эмали- 40 рованные аппараты объемом 10-25 м, рассчитанные на давление до 6 атм.

Эффект снижения температуры гидротер" мальной обработки при введении в сус- . пенэню диоксида титана гидроксида натрия объясняется тем, что образующиеся по реакции (1) протоны связываются гидроксил-ионами, и равновесие реакции (1) смещается вправо.

30 6

Если добавка гидроксида натрия составляет менее 0,2Х к TiO, то процесс гидролиза протекает недостаточно полно. Если добавка гидроксида натрия составляет более О,ЗЖ, то избыток гидроксида натрия вызывает во время введения водорастворимых соединений цинка, кремния и алюминия осаждение гидроксидов в объеме суспензии, а не на поверхности частиц

Т О .

При температуре гидротермальной обработки менее 130 С (давление менее 2,7 атм) гидролиз частиц TiO по реакции (1) протекает недостаточно полно. При температуре гидротермальной обработки более 155ОС (давление более 5,5 атм) ухудшаются техникоэкономические показатели процесса, усложняется аппаратурное оформление.

За время менее 2 ч гидролиз частиц Ti0 полностью не проходит. Время гидротермальной обработки более

3 ч не приводит к увеличению степени гидролиза частиц Ti0 и, как следствие, к снижению ФХА, Таким образом, осуществление предлагаемого способа позволяет по сравнению с известным, снизить фотохимическую активность модифицированного диоксида титана на 38-53Х что позволяет увеличить срок службы лакокрасочного покрытия на основе пигмента из диоксида титана.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ поверхностной обработки диоксида титана по авт.св. 1239137 отличающийся тем, что, с целью снижения фотохимической активности конечного продукта, перед введением водорастворимых соединений кремний, цинка и дигидрооксосульфата алюминия в водную суспензию диоксида титана вводят гидроксид натрия в количестве 0,2-0,3 мас.Х к .Ti0, после чего суспензию подвергают гидротермальной обработке при о температуре 130-155 С и давлении

2,7-5,5 атм в течение 2-3 ч.