Неорганический пигмент на основе кремнезема и способ его получения


 


Владельцы патента RU 2404216:

ТОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ТНЦ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к производству неорганического пигмента на основе кремнезема и может быть использовано при изготовлении эмалей, глазурей, керамических красок, наполнителей полимеров, для объемного и поверхностного окрашивания строительных материалов и изделий. При получении пигмента из 1-50% растворов соответствующих солей при температуре 30-60°С на поверхности основы осаждают гетерополисоединение, представляющее собой молибдофосфат, вольфрамофосфат, молибдосиликат, вольфрамосиликат одного или нескольких переходных металлов, выбранных из ряда: железо, кобальт, никель, марганец, хром, медь. В качестве основы используют минерал маршалит с размером частиц менее 10 мкм. Далее суспензию фильтруют, осадок сушат. Полученный неорганический пигмент содержит маршалит в количестве 50-90 мас.% и вышеуказанное гетерополисоединение, окрашенное катионом одного или нескольких переходных металлов, в количестве 10-50 мас.%. Изобретение позволяет упростить получение пигмента на основе кремнезема с получением интенсивно окрашенных пигментов широкой цветовой гаммы. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к производству неорганических пигментов и может быть использовано для изготовления эмалей, глазурей, керамических красок, наполнителей полимеров, а также для объемного и поверхностного окрашивания строительных материалов и изделий.

Известен неорганический пигмент на основе пироксена и способ его получения путем взаимодействия пироксенового минерала с соединением, окрашенным катионом элемента триады железа - молибдофосфатом железа, кобальта или никеля, синтезированными и кристаллизованными непосредственно в растворе при 30-60°С в течение 15-30 минут (RU 2269553, 2005).

Молибдофосфаты элементов триады железа осаждают в процессе синтеза на дисперсный пироксеновый минерал (диопсид или волластонит), фильтруют и сушат при температуре 120-180°С.

Недостатком известного способа получения неорганического пигмента является необходимость измельчения пироксенового минерала до размеров частиц менее 10 мкм, ограниченная цветовая гамма.

Наиболее близким техническим решением являются пигменты на основе кремнезема (SiO2) и оксида железа (Fe2O3) и способ их получения, в котором высокодисперсную кремнеземистую пыль, полученную при конденсации газов, выделившихся при производстве металлического кремния и/или его сплавов, перемешивают с оксидом железа (RU 2218371, 2003). Содержание высокодисперсной кремнеземистой пыли 70-80 мас.%, оксида железа 2-30 мас.%. Смесь агломерируют, обжигают в течение 1-24 часов при 800-1300°С. Высокотемпературный обжиг исходной смеси проводят с целью взаимодействия кремнезема с оксидом железа, выступающим в качестве хромофора. Обожженный пигмент перемешивают, измельчают, окончательно перемешивают и контролируют цветность. Готовый продукт дозируют и упаковывают. После агломерирования можно дополнительно провести распыление и предварительный обжиг с последующим охлаждением. Пигменты имеют красно-оранжевый оттенок.

Недостатками пигментов данного состава являются его высокая стоимость, обусловленная значительными энергетическими затратами при его получении, и ограниченная цветовая гамма.

Задачей изобретения является упрощение способа и получение интенсивно окрашенного неорганического пигмента широкой цветовой гаммы.

Поставленная задача достигается тем, что неорганический пигмент в качестве основы содержит природный кремнеземистый минерал - маршалит с размером частиц менее 10 мкм, а в качестве соединения, окрашенного катионом переходного металла, сорбируемого на поверхности маршалита, используют гетерополисоединение - молибдо-, вольфрамофосфаты, молибдо-, вольфрамосиликаты одного или нескольких переходных металлов из ряда: железо, кобальт, никель, медь, марганец, хром при следующем соотношении компонентов, мас.%:

маршалит 50-90
гетерополисоединение,
окрашенное одним или несколькими
переходными металлами из ряда:
железо, кобальт, никель, марганец,
хром, медь 10-50

Сорбируемый пигмент наносят на маршалит (размер частиц менее 10 мкм) следующим способом: проводят осаждение гетерополисоединений переходных металлов MenHm[XY12O40]·hH2O, MenHm[XY11O39]·hH2O, MenHm[(PO4)2Y5O15]·hH2O, MenHm[XY6O24]·hH2O [где Me=Fe(II,III), Co(II), Ni(II), Cr(III), Mn (II), Cu(II); X=P, Si; Y=Mo, W; n, m≥1] из 1-50%-ных растворов при температурах 30-60°С в течение 15-30 минут. В кислой среде осаждаются MenHm[XY12O40]·hH2O, в слабокислой - MenHm[XY11O39]·hH2O в нейтральной - MenHm[(PO4)2Y5O15]·hH2O, MenHm[XY6O24]·hH2O.

В растворах могут также существовать анионы со структурой Доусона, стабильные до рН~6. Они получаются путем добавления к раствору молибдата (вольфрамата) натрия избытка H3XO4, имеют структуру общей формулы [X2Y18O62]n, образованную из двух частей, каждая из которых получается из структуры 12-молибдо(вольфрамо)-гетерополианиона при удалении трех анионов YO6. При дальнейшем увеличении рН анионы распадаются, образуя серию лакунарных форм, которые еще полностью не изучены.

При концентрации раствора менее 1% количество осажденного пигмента незначительно и не приводит к заметному окрашиванию композиции. При высоких концентрациях (свыше 50%) и температурах выше 60°С идет кристаллизация примесных компонентов водного раствора. При температуре меньше 30°С интенсивность процесса осаждения низка.

После осаждения суспензию (осадок) известными приемами фильтруют и сушат при температуре 120-180°С.

Пример 1. Оксид вольфрама WO3 в количестве 1.5 г сплавляют с 0.6 г NaOH в тигле. Полученный сплав растворяют в 50 мл Н2О, приливают к нему 10 мл 1%-ного раствора силиката натрия Na2SiO3 и 10 мл 5%-ного раствора хлорида железа FeCl3. С помощью соляной кислоты раствор доводят до рН=5-6 и нагревают до 40-60°С. После чего добавляют 5 г мелкодисперсного маршалита, (дисперсность менее 10 мкм). Взаимодействие компонентов осуществляется в течение 15 мин. После этого суспензию фильтруют, осадок переносят в керамическую емкость и сушат при 120-180°С.

Получают интенсивно окрашенный пигмент желтого цвета на основе маршалита и вольфрамосиликата железа.

Пример 2. Берут 50 мл 5%-ного раствора молибдата натрия Na2MoO4, приливают к нему 10 мл 1%-ного раствора гидрофосфата натрия Na2HPO4 и 10 мл 5%-ного раствора хлорида хрома CrCl3. С помощью соляной кислоты раствор доводят до рН=5-6 и нагревают до 40-60°С. После чего добавляют 5 г мелкодисперсного маршалита (размер частиц менее 10 мкм). Взаимодействие компонентов осуществляется в течение 15 мин. После этого суспензию фильтруют, осадок переносят в керамическую емкость и сушат при 120-180°С. Получают интенсивно окрашенный пигмент зеленого цвета на основе маршалита и молибдофосфата хрома.

Пример 3. Берут 50 мл 5%-ного раствора молибдата натрия Na2MoO4, приливают к нему 10 мл 1%-ного раствора гидрофосфата натрия Na2HPO4, 10 мл 1%-ного раствора бихромата калия K2Cr2O7, нагревают и выдерживают при температуре 40-60°С и рН~2 один час (кислотность регулируют соляной кислотой). С помощью щелочи раствор доводят до рН=5-6, приливают 10 мл 5%-ного раствора хлорида меди CuCl2. После чего добавляют 5 г мелкодисперсного маршалита (размер частиц менее 10 мкм). Взаимодействие компонентов осуществляется в течение 15 мин. После этого суспензию фильтруют, осадок переносят в керамическую емкость и сушат при 120-180°С.

Примеры 1-3 и другие приведены в таблице.

Использование незначительного количества хромофора, а именно катиона переходного металла (железа, кобальта, никеля, меди, марганца, хрома) приводит к интенсивному окрашиванию кремнезема. Нанесение и распределение молибдофосфатов, молибдосиликатов, вольфрамофосфатов, вольфрамосиликатов переходных металлов на кремнезем значительно снижает стоимость пигмента из-за низкой стоимости основы.

Получаемые пигменты широкой цветовой гаммы могут также применяться в качестве красителей водоэмульсионных и масляных красок, лаков, сухих смесей. Наличие месторождения в Новосибирской области, в 200 км от Томска, позволяет организовать производство вышеупомянутой продукции с низкой себестоимостью.

Таблица 1
Характеристика пигмента, осажденного на маршалит, в зависимости от состава и режима синтеза
Гетерополисоедине-ние, мас.% Маршалит, мас.% рН Цвет
1 2 3 4
молибдофосфат железа - 30 70 кислая желтый
молибдосиликат железа - 30 70 кислая желтый
вольфрамофосфат железа - 30 70 кислая желтый
вольфрамосиликт железа - 30 70 кислая желтый
молибдофосфат железа - 20 80 нейтральная светло-бежевый
молибдофосфат кобальта - 40 60 кислая сиреневый
вольфрамофосфат кобальта - 40 60 кислая розовый
молибдосиликат кобальта - 40 60 кислая розовый
молибдосиликат кобальта - 40 60 нейтральная сиреневый
вольфрамосиликат кобальта - 25 75 кислая светло-розовый
вольфрамосиликат кобальта - 25 75 нейтральная светло-сиреневый
молибдофосфат никеля - 10 90 кислая светло-бирюзовый
молибдофосфат меди - 50 50 слабокислая ярко-бирюзовый
молибдосиликат меди - 30 70 слабокислая бирюзовый
вольфрамосиликат меди - 30 70 слабокислая бирюзовый
молибдофосфат марганца - 50 50 слабокислая шоколадный
молибдофосфат хрома - 30 70 слабокислая зеленый
1 2 3 4
молибдосиликат хрома - 30 70 слабокислая зеленый
вольфрамосиликат хрома - 30 70 слабокислая зеленый
молибдохромофос-
фат меди - 40
60 слабокислая салатный

1. Неорганический пигмент на основе кремнезема, включающий соединение, окрашенное катионом переходного металла, отличающийся тем, что в качестве основы он содержит маршалит, а в качестве соединения, окрашенного катионом одного или нескольких переходных металлов - гетерополисоединение, представляющее собой молибдофосфат, вольфрамофосфат, молибдосиликат, вольфрамосиликат одного или нескольких переходных металлов из ряда железо, кобальт, никель, марганец, хром, медь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

маршалит 50-90
гетерополисоединение 10-50

2. Способ получения неорганического пигмента на основе кремнезема, отличающийся тем, что на поверхность основы, в качестве которой берут маршалит с размером частиц менее 10 мкм, осаждают гетерополисоединение, представляющее собой молибдофосфат, вольфрамофосфат, молибдосиликат, вольфрамосиликат одного или нескольких переходных металлов из ряда железо, кобальт, никель, марганец, хром, медь, из 1-50%-ных растворов соответствующих солей при температуре 30-60°С, после чего суспензию фильтруют, полученный осадок сушат.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению гидрофобного пирогенетического диоксида кремния и к его применению в силиконовом каучуке. .

Изобретение относится к модифицированному силаном оксидному или силикатному наполнителю, к способу его получения и применению. .

Изобретение относится к модифицированному силаном оксидному или силикатному наполнителю для каучуковых смесей. .

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для эффективного получения кремнеземов, модифицированных органическими и кремнийорганическими соединениями (органокремнеземов).
Изобретение относится к способу получения наполнителя, используемого при производстве полимерных композиционных материалов для изготовления деталей конструкционного и триботехнического назначения.

Изобретение относится к технологии получения неорганических материалов, в частности пигментов, используемых в лакокрасочной промышленности. .

Изобретение относится к области физической химии, а конкретно к способам химической модификации поверхностей высокодисперсных материалов для придания им селективного и защитного, и антипиренного действия.

Изобретение относится к зернистым материалам с многослойным полимерным покрытием и способу его получения

Изобретение относится к покрытым полимером дисперсным материалам для использования в качестве наполнителя для искусственного газона и к способу их получения
Изобретение может быть использовано при изготовлении глазурей, термостойких красок и эмалей, наполнителей полимеров, для объемного и поверхностного декорирования строительной керамики и фарфорово-фаянсовых изделий. Для получения керамического алюмокобальтоксидного пигмента на основе наноразмерного мезопористого синтетического ксонотлита готовят реакционный раствор, содержащий кальций (II), силикат и высокомолекулярное поверхностно-активное вещество класса четвертичных аммониевых солей, из этого раствора осаждают при перемешивании гидросиликат кальция. Затем добавляют в приготовленную суспензию алюмокобальтовую фазу, отделяют образовавшийся прекурсор, промывают, сушат при 60°С на воздухе и прокаливают при 800-960°С. Алюмокобальтовую фазу получают путем извлечения и концентрирования ионов кобальта (II) и алюминия из водных растворов их солей с применением монокарбоновых кислот и последующим приготовлением водной эмульсии смеси карбоксилатов кобальта и алюминия. Изобретение позволяет получить экологически безопасные, интенсивно окрашенные алюмокобальтоксидные пигменты со среднемассовым размером частиц 200-70 нм, обладающие более высокими показателями по укрывистости. 7 з.п. ф-лы, 4 пр.
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. Противокоррозионный пигмент получают на основе отхода электропечей литейного производства - аспирационной пыли, содержащей, мас.%: Fe2O3 63,9-70,0, FeO 7,0-11,32, SiO2 8,9-16, Al2O3 1,45-3,12. Аспирационную пыль смешивают в сухом виде с доломитовой мукой, содержащей двойную углекислую соль кальция и магния в количестве 80-95 мас.%, при соотношении аспирационная пыль:доломитовая мука, мас.%, равном 60-40:40-60 соответственно. Полученную смесь прокаливают в течение 3-5 ч при температуре 700-800°C. Изобретение позволяет упростить получение противокоррозионного пигмента, снизить температуру прокаливания. 1 табл., 28 пр.
Изобретение относится к цветопеременному пигменту, способу его получения и применению такого пигмента. Цветопеременный пигмент содержит подложку пластинчатой формы с однородной толщиной слоя, которая имеет, по крайней мере, толщину от 80 нм и до 5 мкм и размер частиц между 2 и 250 мкм и состоит, по крайней мере, из 80 мас.% от общей массы подложки, диоксида кремния и/или гидрата диоксида кремния и электропроводящего слоя, окружающего подложку. Электропроводящим слоем является слой, содержащий оксид олова, легированный сурьмой. Способ получения цветопеременного пигмента включает: a) необязательно покрытие подложки пластинчатой формы с однородной толщиной слоя, которая имеет по крайней мере толщину от 80 нм и до 5 мкм и размер частиц между 2 и 250 мкм и состоит по крайней мере из 80 мас.% от общей массы подложки, диоксида кремния и/или гидрата диоксида кремния, с по крайней мере одной упаковкой слоями, содержащей диэлектрический слой, имеющий индекс преломления n≥1.8, и диэлектрический слой, имеющий индекс преломления n<1.8, где слой, имеющий индекс преломления n≥1.8, нанесен непосредственно на подложку и необязательно дополнительно на слой, имеющий индекс преломления n<1.8, при условии, что в каждом случае слой, имеющий индекс преломления n<1.8, непосредственно нанесен под электропроводящим слоем, давая пластинку подложки, b) покрытие пластинки подложки, полученной на этапе а) со всех сторон электропроводящим слоем, которым является слой, содержащий оксид олова, легированный сурьмой. Технический результат - получение цветопеременного пигмента высокой электропроводности для применения в красках, покрытиях, пластмассах, пленках и так далее. 3 н. и 6 з. п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к производству модифицированных добавок для бетонов, строительных растворов, сухих строительных смесей, теплоизоляционных материалов. Способ включает предварительное размельчение и растирание в агатовой ступке до состояния пудры просушенного и прокаленного в муфельной печи диатомита массой 5-8 г, растирание в фарфоровой ступке 6-кратного количества щелочного плавня, состоящего из смеси безводных карбонатов калия и натрия, перемешивание диатомита и щелочного плавня в алундовом или корундовом тигле, сплавление полученной смеси в муфельной печи в тигле в течение 40-50 мин с последующим выливанием плава на силикатную основу, перенесение его в жаростойкий стакан, выделение кремниевой кислоты вначале выщелачиванием плава дистиллированной водой, а затем, после проведения контролирования рН среды титрованием 0,1 M-ным раствором гидроксида калия с метиловым оранжевым, обработкой его 100-200 мл дистиллированной воды до полного обезвоживания кремниевой кислоты. Осаждение кремниевой кислоты производят добавлением 30-40 мл концентрированного раствора соляной кислоты и после замедления реакции выпаривают раствор на песчаной бане до прекращения выделения углекислого газа. Обработку осадка проводят добавлением по 10-20 мл концентрированного раствора соляной кислоты, затем приливают 100-200 мл дистиллированной воды, а после выпаривания раствора на водяной бане в течение 5 мин до полного обезвоживания гидратированного оксида кремния (IV) и контролирования рН среды титрованием 0,1 M-ным раствором гидроксида калия с метиловым оранжевым проводят отделение оксида кремния (IV) фильтрованием, собирая фильтрат через неплотный беззольный фильтр в стакан и промывая осадок 0,5%-ным раствором соляной кислоты до отрицательной реакции на ионы железа (III) с роданидом. Проводят контролирование pH среды титрованием 0,1 M-ным раствором гидроксида калия с метиловым оранжевым. Сушку осадка производят на фильтре, затем в чашке Петри в сушильном шкафу при температуре 90-120°C. Изобретение позволяет снизить трудоемкость процесса выщелачивания плава из тигля, что является экономичным и энергосберегающим фактором, а также увеличить выход тонкодисперсного аморфного микрокремнезема.
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. Противокоррозионный пигмент получают на основе отхода электропечей литейного производства - аспирационной пыли, содержащей, мас.%: Fe2O3 63,9-70,0, FeO 7,0-11,32, SiO2 8,9-16, Al2O3 1,45-3,12. Аспирационную пыль смешивают в сухом виде с бруситом, природным минералом гидроксида магния, при соотношении аспирационная пыль:брусит, мас.%, равном 60-40:40-60, соответственно. Полученную смесь прокаливают в течение 3,5-5 ч при температуре 550-650°С. Изобретение позволяет повысить противокоррозионные свойства противокоррозионного пигмента и снизить энергетические затраты на его получение за счет уменьшения температуры прокаливания. 1 табл., 28 пр.

Изобретение относится к композиции модифицированного филлосиликата для армирования полимеров, содержащей смесь модифицирующих агентов, к способу ее получения и ее применениям. Композиция содержит модифицирующий агент, который включает ионы гексадецилтриметиламмония, интеркалированные между слоями филлосиликата, и дополнительный модифицирующий агент, выбранный из группы, состоящей из ионов ацетилхолина и холина. При этом ацетилхолин или холин присутствует в концентрации, составляющей 0,10-1,00 от значения катионообменной емкости (КОЕ) филлосиликата мэкв./100 г, а ионы гексадецилтриметиламмония присутствуют в концентрации, составляющей 0,4-9,9 от значения катионообменной емкости филлосиликата мэкв./100 г. Предложенные композиции обладают улучшенными термическими свойствами. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.
Наверх