Способ получения пигментов с перламутровым блеском

 

Сущность изобретения: способ включает получение пигментов с перламутровым блоком на основе чешуек слюды с покрытием из диоксида титана и диоксида олова в количестве последнего 0,25 - 10 мас.% в расчете на металл, последовательное осаждение указанных оксидов из тетрахлоридов металлов в солянокислой среде путем медленного и одновременного добавления тетрахлорида соответствующего металла и основания в водную суспензию слюды, причем двуокись титана осаждают только после полного осаждения всего количества олова. Улучшается блеск пигментов, снижается токсичность сточных вод путем предотвращения попадания в них олова вследствие полного осаждения его на пигменте. 2 табл.

Изобретение относится к способу получения пигментов с перламутровым блеском на основе чешуек слюды, покрытых окислами металлов - титана и олова.

Известен способ [1], заключающийся в том, что на чешуйки слюды сначала осаждается очень тонкий слой двуокиси титана, а затем последовательно по меньшей мере один слой двуокиси олова и двуокиси титана, причем для получения более толстых покрытий последовательно осаждаются несколько слоев двуокиси олова и двуокиси титана.

Осаждение слоев двуокиси олова и двуокиси титана производится так, что раствор соли олова и при необходимости окислителя или раствор соли титана одновременно с основанием для поддержания постоянной кислотности медленно добавляется к суспензии чешуек слюды. Осаждение продолжается до тех пор, пока не получатся желаемые толщина слоя оксида металлов и интерференционная окраска пигмента. После обычной промывки, просушки и прокаливания получаются очень яркие пигменты. Недостатком является, в особенности при более толстых слоях, очень длительный процесс производства. Сверх этого необходимо также сравнительно высокие содержания оксида олова, которые составляют примерно 5-7% по весу, по отношению к готовому пигменту.

Способ [2] хотя и обходится меньшими количествами олова, но имеет другие важные недостатки. По этому способу суспензия слюды смешивается с раствором соли олова и затем обрабатывается сильной кислотой. При этом часть олова выпадает в осадок в виде водосодержащего оксида олова на чешуйки слюды. После этого добавляется раствор сульфата титанила и суспензия нагревается до кипения, причем за счет гидролиза и осаждения двуокись титана осаждается на чешуйках слюды, при этом остаточное олово в виде оксида встраивается в слой двуокиси титана.

По этому гидролизному способу толщина слоя оксида металла, а за счет этого и интерференционная окраска пигмента определены, заранее количеством добавляемой соли металла.

По данному способу весь сильнокислотный раствор соли олова добавляют к суспензии слюды и уже после этого проводят гидролиз путем нагрева суспензии. При этом не происходит полного осаждения всего используемого количества олова на слюде. На слюде осаждается по меньшей мере 1-10%, например 8% по примеру 2В [2].

Поэтому задача изобретения состоит в создании способа, с помощью которого можно производить осаждение двуокиси титана в рутиловой модификации на слюдяных чешуйках так, чтобы это было наиболее просто в производстве, при котором покрытие двуокисью титана можно производить посредством одновременной прибавки соли титана и основания, и при котором содержание олова можно было бы ограничить величиной менее 1% по весу.

Целью изобретения является улучшение блеска пигмента и снижение токсичности сточных вод путем предотвращения попадания в них олова.

Поэтому изобретением является способ производства пигментов с перламутровым блеском на основе покрытия оксидами металлов чешуек слюды, где для покрытия диоксидом титана в форме рутила в водной суспензии слюды осаждается как двуокись титана, так и двуокись олова из водных растворов солей металлов, затем пигмент промывается, высушивается и прокаливается, осаждение двуокиси олова заканчивают до добавления раствора соли титана.

По этому способу даже при толстых слоях двуокиси титана достигают 100% -ной рутилизации при использовании малых количеств олова. Количество олова примерно 0,25 по весу оказывается достаточным. Лишь для надежности выбирают, как правило, несколько большее содержание олова, примерно в 1%. Эти величины относятся к весу используемой слюды. Количество требуемого для рутилизации диоксида олова в данном случае не зависит от величины частичек используемой слюды.

Для осаждения диоксида олова в суспензии слюды доводится число рН до величины примерно от 0,5 до 3, в частности примерно от 1,0 до 2,0. Поэтому раствор соли олова вводится одновременно с основанием.

В качестве соли олова используют любую имеющуюся соль двухвалентного или четырехвалентного олова SnCl₄, причем с пентагидратом последнего удаются особенно хорошие покрытия. В качестве основания, с помощью которого обеспечивается постоянное число рН суспензии во время осаждения, применяют щелочи, в особенности разведенную натриевую щелочь, гидроокись аммония или газообразный NH₃ или, при необходимости, соответствующие буферные системы.

После окончания осаждения двуокиси олова, в течение нескольких минут продолжается размешивание раствора для обеспечения полного осаждения всего олова, затем начинают осаждать двуокись титана, при этом соль титана, в частности TiCl₄, вместе с основанием добавляется при повышенной температуре к суспензии слюды. Надежное образование рутила достигается тогда, когда число рН при осаждении несущественно превышает 2,0. Предпочтительны величины рН в том же диапазоне, что и при осаждении двуокиси олова, примерно 1,5-2,0. Осаждение на обеих стадиях осуществляют при температуре от ≈50^оС до ≈100^оС.

Обработка покрытых слюдяных пигментов далее продолжают обычным образом так, что пигмент отделяют, промывают, сушат и после этого прокаливают. Выгодным по новому способу является то, что уже при сравнительно умеренном прокаливании достигается 100%-ная рутилизация. Так, примерно тридцатиминутное прокаливание при ≈850^оС или эквивалентной комбинации времени и температуры уже достаточно. По сравнению со способом по известному уровню техники, когда обычно используется комбинация времени и температуры прокаливания 30 мин/950^оС, получается дальнейшее упрощение и удешевление способа.

По предлагаемому способу можно надежно наносить даже толстые слои двуокиси титана в форме рутила без ввода двуокиси олова в слой или в качестве промежуточного слоя. В последующих примерах это показано на примере пигментов с зеленым интерференционным цветом, так как это требует особо толстых слоев двуокиси титана. Так как осаждение двуокиси титана может быть приостановлено при достижении любого желаемого цвета, или любой желаемой толщины слоя, то по предлагаемому способу можно изготовить любой желаемый пигмент.

П р и м е р 1. Суспензию из 100 г слюды с величиной частиц 10-50 мкм в 2 л воды при 75^оС в течение 1 ч обрабатывают 60 мл водного раствора из 3 г SnCl₄ ˙5Н₂О и 10 мл концентрированной соляной кислоты, причем посредством одновременного добавления разведенной натриевой щелочи число рН поддерживается равным 1,8.

Затем со скоростью ≈2 мл/мин подают водный ≈20%-ный раствор TiCl₄, причем с помощью раствора разбавленной натриевой щелочи поддерживается число рН равное 1,6. После достижения зеленого интерференционного цвета раствор помешивают примерно еще в течение получаса, пигмент отделяют, промывают для освобождения от солей водой, высушивают и прокаливают в течение 30 мин при 850^оС.

Рентгеноструктурный анализ показывает, что слой двуокиси титана на 100% присутствует в форме рутила.

П р и м е р ы 2-4. Работают аналогично примеру 1, причем на стадии осаждения двуокиси титана поддерживают число рН 1,8, 2,0 или соответственно 2,2. Рентгеноструктурный анализ показывает, что достигается 100%-ная рутилизация.

П р и м е р ы 5-7. Работают аналогично примеру 1, причем температура суспензии поддерживается 90^оС, а число рН при осаждении двуокиси титана устанавливается 1,6, 1,8 или соответственно 2,0. Рентгеноструктурный анализ показывает, что достигается 100%-ная рутилизация.

Пигменты примеров 1-7 имеют состав, соответствующий 39,5% по весу слюды, 60,0% по весу ТiО₂ и 0,5% по весу SnО₂.

П р и м е р 8. Работают аналогично примеру 1, причем количество соли олова уменьшают до 1,5 г SnCl₄ ˙5Н₂О. Получают пигмент состава 39,6% по весу слюды, 60,1% по весу ТiО₂ и 0,25% по весу SnО₂. Рентгеноструктурный анализ показывает, что достигается 100%-ная рутилизация.

П р и м е р 9. Процесс проводят в примере 1, но количество соли олова уменьшают до 0,75 г SnCl₂ ˙ 5Н₂О. В результате получают пигмент следующего состава, мас.%: слюда 39,65; ТiО₂ 60,2 и SnО₂ 0,125. Как показал рентгеноструктурный анализ, произошла 100%-ная рутилизация.

Сравнительные опыты в подтверждение положительного эффекта по сравнению со способом прототипом [2].

Ч а с т ь 1. Обработка слюды раствором четыреххлористого олова.

В опытах 1-4 процесс проводили таким же образом, как в случае примеров 1В-4В [2].

В опытах А, В, и С процесс проводили таким же образом, как в случае примеров 9, 8 и 1 настоящей заявки.

Во всех опытах использовали 2 сорта слюды (а и b) различного происхождения.

В табл.1 приведены количества олова в исходной соли, количества олова, осажденного на слюду (содержание олова в слюде), а также количества олова (доля от исходного количества), остающегося в суспензии.

Ч а с т ь 11. Осаждение диоксида титана. На порции слюды с покрытием из диоксида олова осаждают такие же количества диоксида титана, так и в примере 1. При этом в опытах 1, 2 и 3 суспензию слюды так же, как это описано в примерах 1В, 2В и 3В [2], фильтруют и снова суспендируют в воде. В опытах 4А, В и С осаждение диоксида титана осуществляют прямо в исходной суспензии. Промывку, сушку и отжиг во всех опытах осуществляют так же, как это описано в примере 1 настоящей заявки.

В табл.2 приведены данные по содержанию рутила в осажденном слое TiО₂, а также величина блеска полученных пигментов, рассчитанная по следующей формуле: блеск = × 100

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТОВ С ПЕРЛАМУТРОВЫМ БЛЕСКОМ на основе чешуек слюды с покрытием из диоксида титана и диоксида олова, включающий осаждение в водной суспензии слюды диоксида олова в количестве 0,25 - 1,0 мас.% в расчете на металл, из водного раствора тетрахлорида титана олова и последующее осаждение двуокиси титана из водного раствора тетрахлорида в солянокислой среде при pH 1,5 - 2,0 и температуре 55 - 100^oС на обеих стадиях осаждения, промывку полученного продукта, сушку и прокаливание при 850^oС в течение 30 мин, отличающийся тем, что, с целью улучшения блеска пигмента и снижения токсичности сточных вод путем предотвращения попадания в них олова, процесс осаждения на обеих стадиях ведут путем медленного и одновременного добавления тетрахлорида соответствующего металла и основания в водную суспензию слюды, причем двуокись титана осаждают только после полного осаждения всего количества олова.

РИСУНКИ

Рисунок 1