Способ получения красок из вод-ных пигментных суспензий

 

(1ц 8l 9140

О П И CA Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.06.78 (21) 2641301/23-05 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

С 09D 7/14 (43) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13 (45) Дата опубликования описания 07.04.81 (53) УДК 667.632 (088.8) по делам изобретений и открытий

Р(.Я ", @у „ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

А. Д. Яковлев, И. А. Козлов и А. И. Кожокар

Ленинградский ордена Октябрьской Революции и

Трудового Красного Знамени технологический ии им. Ленсовета (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРАСОК ИЗ ВОДНЫХ

ПИГМЕНТНЫХ СУСПЕНЗИЙ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к получению жидких лакокрасочных композиций путем непосредственного перевода пигмента из водной среды в фазу пленкообразующего, минуя стадию сушки, и может быть использовано в лакокрасочной промышленности.

Процесс сушки в большинстве случаев необходим ввиду сильного различия гидрофильных свойств воды и пленкообразующего. Стадия сушки энергоемкий процесс, приводящий к агрегированию частиц пигмента, что затрудняет дальнейшее его распределение в среде пленкообразующего. В связи с этим экономически более выгоден непосредственный перевод пигмента из водной суспензии в связующее.

Известен способ перевода пигмента из водной малоконцентрированной суспензии в связующее путем смешения суспензии со связующим и получения масляных или пластифицированных гранул органических пигментов для изготовления красок (1).

Однако процесс обладает следующими недостатками: ограниченность в выборе пленкообразующих в каждом конкретном случае и необходимость подбора оптимального соотношения между связующим и водчой суспензией, длительность и сложность процесса.

Известен также способ получения пигментных дисперсий путем перемешивания пигмента в органическом растворителе с добавкой поверхностно-активного вещества с последующим смешением с пленкообра5 зующим (2). Этот способ предназначен для . получения дисперсий сухих пигментов в органических растворителях, является очень длительным и энергоемким.

Наиболее близкий к изобретению по тех1р нической сущности и достигаемому результату способ получения красок из водных пигментных суспензий путем многократного промывания водной пасты спиртом с целью замены воды на спирт (3).

15 Этот метод обладает рядом преимуществ: путем многократной промывки полностью удаляется вода с поверхности пигмента, не происходит агрегирования пигментных частиц, что обусловливает получение лакокрасочных систем с высокими малярно-техническими свойствами. Однако способ обладает и рядом существенных недостатков: длительность процесса, расход большого количества спирта, возможность приготовления из полученных пигментных паст только спиртовых красок, т, е. композиций с резко ограниченным набором пленкообразующих, высокая стоимость процесса. В большинстве случаев по этому методу не30 обходимо использовать пигменты с опре819140

20 взаимном объемном соотношении от 0,25: 1 до 2: 1 соответственно при температуре 4>

20 — 25 С и перемешивании со скоростью

20 — 80 об/мин в течение 2 — 5 мин. В результате этой операции модифицированный пигмент переходит в фазу органического растворителя, и после выключения мешалки в течение 5 — 7 мин происходит расслаивание системы на воду, которая находится в верхней части смесителя, и суспензию пигмента в растворителе, находящуюся внизу. Образовавшийся слой воды отделяют, а полученную суспензию диспергируют в течение 1 — 2 мин на скоростной мешалке (2000 — 3000 об/мин).

Последняя стадия заключается в приготовлении красок путем смешения (скорость @, перемешивания 50 — 150 об/мин) суспензии пигмента с пленкообразующими и, в случае необходимости, с дополнительным растворителем. Варьируя полярность растворителей и их смесей, можно использовать 66

3 деленной степенью гидрофобности поверхности (органические пигменты), что также является его существенным недостатком.

Длительность процесса примерно 10 ч.

Цель изобретения — сокращение длительности процесса и упрощение технологической схемы.

Поставленная цель достигается тем, что по способу получения красок из водных пигментных суспензий путем добавления при перемешивании к суспензии пигмента органического растворителя с последующим удалением воды и совмещением с пленкообразующим перед добавлением органического растворителя водную пигментную сус пензию обрабатывают поверхностноактивным веществом общей формулы

Су б ОН 4Х и

0 2f. где Х вЂ” остаток минеральной кислоты;

М вЂ” металл, а в качестве органического растворителя используют углеводороды с плотностью 1,1 — 1,5.

Процесс перевода пигмента из водной суспензии в лакокрасочную систему включает ряд стадий.

Первая стадия заключается в получении необходимой степени гидрофобности пигмента путем адсорбции поверхностно-активного вещества (ПАВ) из водного раствора при постоянном перемешивании в следующих оптимальных условиях: скорость мешалки 20 — 80 об/мин; концентрация ПАВ составляет 0,1 — lo по отношению к весу пигмента; температура 20 — 50 С; длительность процесса 10 — 20 мин.

Вторая стадия заключается в введении в водную суспензию модифицированного пигмента органического растворителя при

4 широкий ассортимент пленкообразующих .

Общая длительность процесса 18 — 34 мин.

Необходимым условием самопроизвольного перевода пигмента из водной среды в среду органического растворителя является большое различие плотности воды и органического растворителя, а также практическая несмешиваемость этих двух сред. Наиболее приемлемыми в качестве органических растворителей являются хлорированные углеводороды, позволяющие подобрать необходимую полярность среды, и смешивающиеся с водой в количестве менее 1 /, В качестве органического растворителя используют четыреххлористый углерод, хлороформ, трихлорэтилен, этилендихлорид, этилидендихлорид и др. Однако наиболее целесообразно применение четыреххлористого углерода и хлороформа вследствие их доступности и способности смешиваться с такими растворителями, как ксилол, уайтспирит, толуол, сольвент, которые в настоящее время имеют наибольшее применение в лакокрасочной промышленности и служат для получения различных лаков на основе синтетических и природных смол.

Для гидрофильных пигментов самопроизвольный переход из водной среды в среду хлорированных углеводородов невозможен, несмотря на большой удельный вес пигментов. Поэтому для них применяются поверхностно-активные вещества, которые позволяют провести гидрофобизацию поверхности и перевод в среду органического растворителя.

В качестве ПАВ используют стеарилхромилхлорид (хромолан), стеарилалюминийнитрат (алюмолан), стеарилтитанилхлорид (титанолан), стеарилхромилсульфат, стеар ил хром илнитр ат и др.

В качестве пленкообразующего используют пентафталевые, глифталевые, мочевино-, меламино- и фенолформальдегидные, эпоксидные пленкообразователи, а также природные и синтетические масла: льняное, дегидратированное касторовое, офсетное полимеризованное масло и др.

В качестве пигментов применяют изумрудную зелень, ультрамарин, хромовые пигменты, красные и желтые железоокисные пигменты и др.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1. В водную суспензию двуокиси титана анатазной модификации (75 /ц воды) при температуре 50 С и перемешивании со скоростью 60 об/мин добавляют поверхностно-активное вещество хромолан из расчета 0,5 / на вес пигмента. По истечении 15 мин прекращают нагрев, добавляют к суспензии четыреххлористый углерод при взаимном объемном соотношении

1: 1 и продолжают перемешивание 3 мин.

После этого в течение 6 мин происходит расслаивание системы на воду и суспензию

8!9!40

Номер состава

Контрольный состав

25

70

80

30 — 50

30 — 50

30 — 50

30 — 50

Глянцевое

Глянцевое

Глянцевое

3,23

15

58

3,02

116

49

3,16

10

0,3

0,5

0,3

0,35

Способ получения красок из водных пигментных суспензий путем добавления при

20 перемешивании к суспензии пигмента органического растворителя с последующим удалением воды и совмещением с пленкообразующим, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения длительности процес25 са и упрощения технологической схемы, перед добавлением органического растворителя водную пигментную суспензию обрабатывают поверхностно-активным веществом общей формулы

5 пигмента в растворителе. Образовавшийся слой воды отделяют, а полученную суспензию диспергируют на скоростной мешалке (2500 об/мин) в течение 2 мин. ,5

Пример 2. Процесс проводят аналогично примеру 1, но в качестве ПАВ исполь= зуют алюмолан, органической среды смесь четыреххлбристого углерода с хлороформом в объеМноМ соОТнОшенин 1: 3, а 10 в кйчестве пигмента — красный железоокисный пигмент.

После приготовления суспензий пигмента в среде органических растворителей их совмещают с пленкообразующими или их 15

Состав краски (в мас. М ) и свойство

Двуокись титана (анатаз)

Красный железоокисный пигмент

Хлороформ

Четыреххлористый углерод

Лак масляно-глифталевый

Лак масляно-пентафталевый

Лак мочевиноформальдегидный

Вязкость по вискозиметру ВЗ-4 при

20 С, с

Внешний вид покрытия

Прочность пленки на разрыв, кгс/смя

Паропроницаемость, мг/смя, сут

Модуль растяжения, кгс/см

Дисперсность по Клину

Стойкость покрытия к действию воды при 20 С, ч

Твердость пленки по маятниковому прибору, усл. ед.

Покрытия на основе описываемых композиций после испытаний в течение 45 сут при +50 С и относительной влажности

98+2е/ц в гидростате остаются без видимых изменений. На контрольном образце при выдерживании в тех же условиях наблюдаются точечные очаги коррозии.

По сравнению с известным способом длительность процесса получения красок по предлагаемому способу значительно сокращается. Способ по изобретению позволяет исключить дорогостоящее и энергоемкое диспергирующее оборудование, улучшить малярно-технические свойства красок и физико-механические свойства покрытий на их основе, а также дает возможность применять пигменты с различной природой по.верхности. растворами при нормальной температуре и перемешивании в течение 2 мин со скоростью 50 об/мин.

В таблице приведены составы, полученные по описываемому способу, которые представляют собой обычные применяемые в промышленности эмалевые композиции, и физико-технические свойства получаемых из них покрытий, а также свойства контрольного состава и покрытия, получаемых непосредственным распределением сухого пигмента в связующем с предварительным диспергированием его в четыреххлористом углероде в тех же условиях, что и в приведенных выше примерах.

Сорное с крупными частицами пигмента

3,98

29

Формула изобретения с,о — м

Су б . 0Н 4Х

О Иr

Составитель О. Оболонская

Техред И. Заболотнова

Корректоры: Е. Осипова и 3. Тарасова

Редактор Л. Ушакова

Заказ 741/4 Изд. № 335 Тираж 694 Подписное

HIIO «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография. пр, Сапунова, 2 где Х вЂ” остаток минеральной кислоты;

М вЂ” металл, а в качестве органического растворителя используют угЛеводороды с плотностью 1,1 — 1,5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 82175, кл. С 09D 17/00, 1940.

2. Патент США № 3577254, кл. 106 — 308, опублик. 1971.

5 3. Авторское свидетельство СССР № 179405, кл. С 09D 7/14, 1962 (прототип).