EA024362B1 - Составы из фосфата или полифосфата алюминия - Google Patents

Abstract

Описаны состав суспензии, включающий аморфный фосфат, полифосфат, ортофосфат, метафосфат алюминия и/или их комбинацию, и диспергирующий агент. Согласно некоторым вариантам осуществления концентрация полифосфата, ортофосфата и/или метафосфата составляет от приблизительно 40 до приблизительно 70 вес.%, а концентрация диспергирующего агента составляет менее приблизительно 3,5 вес.% от общей массы суспензии. Согласно одному варианту осуществления такой состав может быть использован в красках, лаках, печатных красках, различных видах бумаги или пластмассы. Составы могут быть использованы в качестве заменителя диоксида титана для различных целей.

Description

Описаны составы в виде суспензии, включающей фосфат алюминия, ортофосфат алюминия, метафосфат алюминия, полифосфат алюминия или их комбинации и диспергатор. Частицы фосфата алюминия, ортофосфата алюминия, метафосфата алюминия или полифосфата алюминия в суспензии характеризуются наличием одной или более пустот. Также описано применение таких составов в краске и для других целей.

Уровень техники

Пигмент из диоксида титана является наиболее широко используемым белым пигментом в краске благодаря своей сильной способности рассеивать в обратном направлении видимый свет, что, в свою очередь, зависит от его показателя преломления. Делались попытки найти заменители диоксида титана, однако показатели преломления анатаза и рутила диоксида титана по структурным причинам намного выше показателей преломления любого другого белого порошка.

Пигменты из диоксида титана нерастворимы в связующих веществах для покрытий, в которых они диспергированы. Рабочие характеристики таких пигментов из диоксида титана, включая их физические и химические характеристики, определяются размером частиц пигмента и химическим составом его поверхности. Декоративные и функциональные возможности диоксида титана объясняются силой его рассеивания, обеспечивающей высокий спрос на данный пигмент. Следовательно, существует необходимость получения более подходящего заменителя диоксида титана в качестве пигмента.

В соответствующей литературе описано использование частиц аморфного фосфата алюминия в качестве заменителя белого пигмента из диоксида титана в красках и для других целей. Например, см. публикации патентов США № 2006/0211798, 2006/0045831 и 2008/0038556. Описания данных патентных заявок упомянуты здесь в качестве ссылки во всей своей полноте.

Сохраняется необходимость разработки эффективных и экономически выгодных составов из аморфного фосфата алюминия.

Раскрытие изобретения

Описан состав в виде суспензии, включающей частицы фосфата алюминия, ортофосфата алюминия, метафосфата алюминия, полифосфата алюминия или их комбинации и диспергирующее вещество. Частицы фосфата алюминия, ортофосфата алюминия, метафосфата алюминия или полифосфата алюминия в суспензии характеризуются наличием одной или более пустот на частицу аморфного фосфата алюминия, метафосфата алюминия, ортофосфата алюминия или полифосфата алюминия в виде порошка. Согласно одному варианту осуществления частицы фосфата алюминия, метафосфата алюминия, ортофосфата алюминия или полифосфата алюминия в суспензии характеризуются наличием от одной до четырех пустот на частицу аморфного фосфата алюминия, метафосфата алюминия, ортофосфата алюминия или полифосфата алюминия в виде порошка. Согласно некоторым вариантам осуществления аморфный фосфат алюминия, метафосфат алюминия, ортофосфат алюминия или полифосфат алюминия в суспензии характеризуются плотностью скелета, составляющей приблизительно 1,95-2,50 г на кубический сантиметр. Согласно некоторым вариантам осуществления аморфный фосфат алюминия, метафосфат алюминия, ортофосфат алюминия или полифосфат алюминия в суспензии имеет молярное соотношение фосфора к алюминию, составляющее приблизительно от 0,5 до 1,75, от 0,65 до 1,75, от 0,5 до 1,5 или от 0,8 до 1,3. Согласно одному варианту осуществления аморфный фосфат алюминия, метафосфат алюминия, ортофосфат алюминия или полифосфат алюминия в суспензии имеет молярное отношение фосфора к алюминию, составляющее приблизительно от 0,5 до 1,5 или от 0,8 до 1,3. В виде порошка аморфный фосфат алюминия, метафосфат алюминия, ортофосфат алюминия или полифосфат алюминия может иметь средний отдельный размер радиуса частиц, составляющий приблизительно от 5 до 80 нанометров. Согласно некоторым вариантам осуществления аморфный фосфат алюминия, метафосфат алюминия, ортофосфат алюминия или полифосфат алюминия может иметь средний отдельный размер радиуса частиц, составляющий приблизительно от 10 до 80, от 20 до 80, от 30 до 80, от 10 до 50 или от 10 до 40 нанометров, в виде порошка.

Без привязки к какой-либо конкретной теории предполагается, что диспергирующие агенты в составах суспензий позволяют достичь более высоких концентраций нелетучих веществ, например, согласно некоторым вариантам осуществления более приблизительно 40 или 50 вес.% нелетучих веществ от общей массы суспензии, или согласно другим вариантам осуществления более приблизительно 40 или 50 вес.% фосфата алюминия, метафосфата алюминия, ортофосфата алюминия или полифосфата алюминия либо их комбинации от общей массы суспензии. Согласно некоторым аспектам составы суспензий, включающие диспергирующие агенты, имеют вид вязких жидкостей с вязкостью, подходящей для желаемых видов использования, например, для использования суспензионных составов в красках. Согласно некоторым вариантам осуществления дисперсии фосфата алюминия, метафосфата алюминия, ортофосфата алюминия или полифосфата алюминия без диспергирующих агентов имеют низкую вязкость при

- 1 024362 более низких концентрациях нелетучих веществ, например, менее или приблизительно 35 вес.% нелетучих веществ от общей массы суспензии. Согласно другим вариантам осуществления дисперсии фосфата алюминия, метафосфата алюминия, ортофосфата алюминия, или полифосфата алюминия без диспергирующих агентов имеют высокую вязкость при более высоких концентрациях нелетучих веществ, например, более или приблизительно 35 вес.% нелетучих веществ от общей массы суспензии. Такая высоковязкая суспензия не подходит, например, для использования в красках и для других видов использования. Согласно некоторым вариантам осуществления суспензии, содержащие более низкие концентрации нелетучих веществ или более низкие концентрации фосфата алюминия, метафосфата алюминия, ортофосфата алюминия или полифосфата алюминия и их комбинаций, оседают, образуя плотные, с трудом диспергируемые осадки.

Согласно некоторым вариантам аморфный фосфат алюминия, метафосфат алюминия, ортофосфат алюминия или полифосфат алюминия в суспензии дополнительно включает ионы, такие как ионы натрия, лития, кальция, калия, бората, аммония, или их комбинацию. Согласно некоторым вариантам такие ионы выбирают из ионов натрия, калия и лития. Согласно одному варианту осуществления такие ионы представляют собой ионы натрия. Согласно определенному варианту суспензия включает алюминиевонатриевый фосфат, алюминиево-натриевый метафосфат, алюминиево-натриевый ортофосфат или алюминиево-натриевый полифосфат либо их смесь и диспергирующий агент или смесь диспергирующих агентов.

Суспензия, включающая фосфат алюминия, метафосфат алюминия, ортофосфат алюминия или полифосфат алюминия либо их смесь, может быть использована как составная часть краски. Согласно некоторым вариантам суспензию используют вместо (частично или полностью) диоксида титана. Такая суспензия может быть также использована как составная часть лака, печатной краски, бумаги или пластмассы.

Описание чертежей

Фиг. 1 - влияние вида диспергирующего агента и концентрации на 51% вязкость суспензии из фосфата алюминия при 100 8’¹. Пунктирные линии означают интервал низкой вязкости без осаждения (9001150 сР8).

фиг. 2 - иллюстрирует влияние вида диспергирующего агента и концентрации на 51% вязкость суспензии из фосфата алюминия при 100 8^-1 через 3 недели при комнатной температуре (24±2°С).

Описание вариантов осуществления изобретения

В дальнейшей части описания все приведенные числовые данные являются приблизительными, несмотря на сопровождающее или не сопровождающее их слово около или приблизительно.

Они могут колебаться на 1, 2, 5% или иногда на величину от 10 до 20%. При указании числового интервала с верхним пределом К^ъ и нижним пределом, К^и, конкретно подразумеваются все числовые значения, входящие в данный интервал. В частности, конкретно подразумеваются следующие числовые значения в рамках данного интервала: К=К^ъ+к* (К^и-К^ъ), в котором к представляет собой изменяющийся интервал от 1 до 100% с 1% инкрементом, т.е. к равно 1, 2, 3, 4, 5, ..., 50, 51, 52, ..., 95, 96, 97, 98, 99 или 100%. Более того, конкретно подразумевается также любой числовой интервал, ограниченный двумя указанными выше числовыми значениями К.

Описан состав из фосфата алюминия в виде суспензии, включающей фосфат алюминия, ортофосфат алюминия, метафосфат алюминия, полифосфат алюминия или их смесь и диспергирующий агент. Под используемым здесь термином фосфат алюминия подразумеваются фосфат алюминия, ортофосфат алюминия, метафосфат алюминия или полифосфат алюминия и их смеси.

Используемый здесь термин суспензия относится к гомогенной суспензии или дисперсии, содержащей нелетучие частицы, включающие фосфат алюминия, ортофосфат алюминия, метафосфат алюминия или полифосфат алюминия и/или их смесь в растворителе. Согласно некоторым вариантам растворитель включает или представляет собой воду. Согласно некоторым вариантам суспензия содержит более 30, 40, 50, 60 или 70 вес.% нелетучих частиц, включая фосфат алюминия, ортофосфат алюминия, метафосфат алюминия или полифосфат алюминия и/или их смеси, от общей массы суспензии. Согласно некоторым вариантам частицы, суспендированные или диспергированные в растворителе (таком как вода), образуют коллоидный раствор, стабильный в течение относительно длительного периода времени. Коллоидный раствор представляет собой коллоид, содержащий непрерывную жидкую фазу, в которой твердое вещество суспендировано в жидкости.

Используемый здесь термин пустота обычно синонимичен термину полая частица, а также описан здесь как закрытая пустота. Пустота (или закрытая пустота, или полая частица) является частью структуры ядра и оболочки смеси фосфата алюминия. Пустоты могут быть обнаружены и/или охарактеризованы с помощью просвечивающего или растрового электронного микроскопа (ТЭМ или РЭМ). Использование ТЭМ или РЭМ хорошо известно специалистам в данной области техники. Как правило, оптическая микроскопия ограничена, из-за длины волны света, разрешением в диапазоне ста, обычно сотых долей, нанометров. ТЭМ и РЭМ не имеют подобных ограничений и способны обеспечить существенно более высокое разрешение, в интервале нескольких нанометров. В оптическом микроскопе используют оптические линзы для фокусировки световых волн, сгибая их, в то время как в электронном

- 2 024362 микроскопе используют электромагнитные линзы для фокусировки лучей электронов, сгибая их. Лучи электронов обеспечивают большие преимущества по сравнению с лучами света как относительно регулирования степени увеличения, так и четкости получаемого изображения. Растровые электронные микроскопы дополняют просвечивающие электронные микроскопы тем, что они обеспечивают возможность получения трехмерного изображения поверхности образца.

Аморфные (т.е. некристаллические) твердые вещества отличаются от кристаллических веществ, имеющих подобный состав, и такие отличия способны обеспечить полезные свойства. Например, такие отличия могут заключаться в следующем: (ί) некристаллические твердые вещества не диффрагируют рентгеновские лучи при острых углах, а могут вместо них образовывать широкий рассеивающий ореол; (ίί) некристаллические твердые вещества не имеют четкой стехиометрии, поэтому они могут включать широкий диапазон химических составов; (ίίί) изменчивость химического состава допускает возможность введения ионных компонентов, отличных от ионов алюминия и фосфата; (ίν) поскольку аморфные твердые вещества являются термодинамически мета-стабильными, они могут проявлять тенденцию к спонтанным морфологическим, химическим и структурным изменениям; и (ν) химический состав поверхности кристаллических частиц является в высшей степени равномерным, в то время как химический состав поверхности аморфных частиц может иметь большие или небольшие резкие или постепенные различия. Кроме того, в то время как частицы кристаллических твердых веществ проявляют тенденцию к росту согласно хорошо известному механизму созревания Оствальда, некристаллические частицы могут расширяться или набухать и сжиматься (сморщиваться) в результате водной сорбции или десорбции, формируя гелеподобный или пластический материал, легко деформируемый при воздействии сдвигающих, сжимающих или капиллярных сил.

Частицы фосфата алюминия в суспензии характеризуются наличием одной или более пустот на частицу аморфного фосфата алюминия в виде порошка. Согласно одному варианту осуществления частицы фосфата алюминия в суспензии характеризуются наличием от одной до четырех пустот на частицу аморфного фосфата алюминия в виде порошка.

Согласно некоторым вариантам осуществления частицы фосфата алюминия в суспензии характеризуются плотностью скелета, составляющей приблизительно 1,73-2,40 г/см³. Согласно одному варианту осуществления плотность скелета составляет менее 2,40 г/см³. Согласно другому варианту осуществления плотность скелета составляет менее 2,30 г/см³. Согласно следующему варианту осуществления плотность скелета составляет менее 2,10 г/см³. Согласно очередному варианту осуществления плотность скелета составляет менее 1,99 г/см³. Согласно одному варианту осуществления аморфный фосфат алюминия в суспензии характеризуются плотностью скелета, составляющей около 1,95, 1,98, 2,00 или 2,25 г на кубический сантиметр.

Согласно одному варианту осуществления аморфный фосфат алюминия в суспензии имеет молярное отношение фосфора к алюминию, составляющее от приблизительно 0,5 до 1,5. Согласно другому варианту осуществления аморфный фосфат алюминия в суспензии имеет молярное отношение фосфора к алюминию, составляющее от приблизительно 0,8 до 1,3. Согласно некоторым вариантам осуществления молярное отношение фосфора к алюминию составляет около 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4 или 1,5. Согласно дальнейшим вариантам осуществления молярное отношение фосфора к алюминию составляет около 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2 или 1,3.

В виде порошка аморфный фосфат алюминия может иметь средний отдельный размер радиуса частиц, составляющий от приблизительно 5 до 80 нм. Согласно некоторым вариантам осуществления аморфный фосфат алюминия может иметь средний размер радиуса отдельной частицы, составляющий от приблизительно 5 до 40, от 10 до 80, от 10 до 40, от 20 до 80 и от 20 до 40 нм.

Согласно некоторым вариантам осуществления в том случае, если фосфат, полифосфат, ортофосфат и/или метафосфат алюминия имеет вид порошка, образцы, подвергнутые дифференциальной сканирующей калориметрии, демонстрируют два различных эндометрических пика, при этом пики обычно возникают при температуре, обычно составляющей от 90 до 250°С. Согласно одному варианту осуществления первый пик возникает приблизительно в диапазоне температур, составляющих от приблизительно 96 до 116°С, а второй пик возникает приблизительно в диапазоне температур, составляющих от 149 до 189°С. Согласно другому варианту осуществления два пика возникают в диапазоне температур, составляющих от приблизительно 106 до 164°С.

Согласно некоторым вариантам осуществления описываемые здесь составы суспензий содержат от приблизительно 40 до приблизительно 70% нелетучих веществ в расчете на массу, измеренных согласно ΑδΤΜ Ό280. Согласно некоторым вариантам осуществления суспензия содержит от приблизительно 40 до приблизительно 60 вес.% нелетучих веществ в расчете на общую массу. Согласно одному варианту осуществления суспензия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес.% нелетучих веществ в расчете на общую массу. Согласно другим вариантам осуществления суспензия содержит около 20, 30, 40, 45, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 или 60 вес.% или более нелетучих веществ в расчете на общую массу. Согласно другому варианту осуществления суспензия содержит около 51, 53 или 58 вес.% нелетучих веществ в расчете на общую массу.

- 3 024362

Согласно некоторым вариантам осуществления суспензия содержит от приблизительно 25 до 70 вес.% фосфата алюминия в расчете на массу. Согласно некоторым вариантам осуществления суспензия содержит от приблизительно 40 до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия в расчете на общую массу. Согласно одному варианту осуществления суспензия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия в расчете на общую массу. Согласно другому варианту осуществления суспензия содержит 20, 30, 40, 45, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 или 60 вес.% или более фосфата алюминия в расчете на общую массу. Согласно одному варианту осуществления суспензия содержит около 51, 53 или 58 вес.% фосфата алюминия в расчете на общую массу.

Согласно некоторым вариантам осуществления описываемая здесь суспензия фосфата алюминия имеет вязкость, составляющую от приблизительно 300 до приблизительно 3500 сР8, измеренную при скоростях сдвига, равных 100-500 8^-1 (измеренных, как описано в примере 3, при помощи реометра РНсо1егт 115). Согласно другим вариантам осуществления описываемая здесь суспензия фосфата алюминия имеет вязкость, составляющую от приблизительно 550 до приблизительно 3000 сР§ при скорости сдвига, равной 100 8'¹. Согласно одному варианту осуществления описываемая здесь суспензия фосфата алюминия имеет вязкость, составляющую от приблизительно 900 до приблизительно 1150 сР§ при скорости сдвига, равной 100/с. Согласно другому варианту осуществления описываемая здесь суспензия фосфата алюминия имеет вязкость, составляющую приблизительно 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2600, 2800 или 3000 сР8, измеренную при скоростях сдвига, равных 100-500 8¹.

Диспергирующий агент в описываемой здесь суспензии фосфата алюминия выбран из фосфатных диспергирующих агентов, включающих неорганические и органические фосфаты, боратных диспергирующих агентов, силикатных диспергирующих агентов, алюминатных диспергирующих агентов, любых анионных или неионных поверхностно-активных веществ либо растворимых полимеров или олигомеров и любых их комбинаций, известных специалистам в данной области техники.

Согласно некоторым вариантам осуществления диспергирующий агент выбран из тетранатрийпирофосфата (Т8РР), натрийгексаметафосфата, пентанатрийтрифосфата, додекагидрата тринатрийфосфата, тетракалийпирофосфата (ТКРР), натрийкалийтрифосфата или их комбинации. Согласно одному варианту осуществления концентрация диспергирующего агента в описываемой здесь суспензии фосфата алюминия составляет менее приблизительно 3,5 вес.% от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления концентрация диспергирующего агента в описываемой здесь суспензии фосфата алюминия составляет менее приблизительно 3, 2,5, 2, 1,5 или 1 вес.% от общей массы суспензии. Согласно одному варианту осуществления состав описываемой здесь суспензии фосфата алюминия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес. % фосфата алюминия и менее приблизительно 3, 2,5, 2, 1,5 или 1 вес.% диспергирующего агента от общей массы суспензии.

Согласно одному варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит додекагидрат тринатрийфосфата в концентрации, составляющей от приблизительно 0,10 до приблизительно 1,00 вес.% от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит додекагидрат тринатрийфосфата в концентрации, составляющей от приблизительно 0,20 до приблизительно 0,75 вес.% от общей массы суспензии. Согласно следующему варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит додекагидрат тринатрийфосфата в концентрации, составляющей от приблизительно 0,20 до приблизительно 0,50 вес.% от общей массы суспензии. Согласно очередному варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит додекагидрат тринатрийфосфата в концентрации, составляющей приблизительно 0,20, 0,22, 0,24, 0,27, 0,30, 0,35, 0,40, 0,45, 0,50, 0,55, 0,60 или 0,75 вес.% от общей массы суспензии.

Согласно одному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия и менее приблизительно 2 или менее приблизительно 1 вес.% додекагидрата тринатрийфосфата от общей массы суспензии. Согласно одному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия и менее от приблизительно 0,20до приблизительно 0,75 вес.% додекагидрата тринатрийфосфата от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит около 51, 53 или 58 вес.% фосфата алюминия и около 0,24 или около 0,50 вес.% додекагидрата тринатрийфосфата от общей массы суспензии. Согласно очередному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит около 51 вес.% фосфата алюминия и около 0,24 или около 0,50 вес.% додекагидрата тринатрийфосфата от общей массы суспензии.

Согласно другому варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит тетранатрийпирофосфат в концентрации, составляющей от приблизительно 0,10 до приблизительно 1,50 вес.% от общей массы суспензии. Согласно одному варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии из фосфата алюминия содержит тетранатрийпирофосфат в концентрации, составляющей от приблизительно 0,25 до приблизи- 4 024362 тельно 1,00 вес.% от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит тетранатрийпирофосфат в концентрации, составляющей около 0,25, 0,27, 0,30, 0,35, 0,45, 0,50, 0,75, 0,97 или 1,00 вес.% от общей массы суспензии.

Согласно одному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия и менее приблизительно 2 или менее приблизительно 1 вес.% тетранатрийпирофосфата (Т8РР) от общей массы суспензии. Согласно одному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия и от приблизительно 0,2 до приблизительно 1,00 вес.% тетранатрийпирофосфата от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит около 51, 53 или 58 вес.% фосфата алюминия и около 0,25, 0,27, 0,50, 0,97 или 1,00 вес.% тетранатрийпирофосфата от общей массы суспензии. Согласно следующему варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит около 51 вес.% фосфата алюминия и около 0,25, 0,50 или 1,00 вес.% тетранатрийпирофосфата от общей массы суспензии.

Согласно одному варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит пентанатрийтрифосфат в концентрации, составляющей от приблизительно 0,10 до приблизительно 3,00 вес.% от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит пентанатрийтрифосфат в концентрации, составляющей от приблизительно 0,10 до приблизительно 1,60 вес.% от общей массы суспензии. Согласно следующему варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит пентанатрийтрифосфат в концентрации, составляющей от приблизительно 0,25 до приблизительно 1,00 вес.% от общей массы суспензии. Согласно очередному варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит пентанатрийтрифосфат в концентрации, составляющей приблизительно 0,25, 0,30, 0,50, 0,53, 0,75, 0,99, 1,00 или 1,50 вес.% от общей массы суспензии.

Согласно одному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия и менее приблизительно 2, менее приблизительно 1,5 или менее приблизительно 1 вес.% пентанатрийтрифосфата от общей массы суспензии. Согласно одному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия и от приблизительно 0,10 до приблизительно 1,50 вес.% пентанатрийтрифосфата от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит около 51, 53 или 58 вес.% фосфата алюминия и около 0,50 вес.% пентанатрийтрифосфата от общей массы суспензии. Согласно следующему варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит около 51 вес.% фосфата алюминия и около 0,50 вес.% пентанатрийтрифосфата от общей массы суспензии.

Согласно одному варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит тетракалийпирофосфат (ТКРР) в концентрации, составляющей от приблизительно 0,10 до приблизительно 2,00 вес.% от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит тетракалийпирофосфат в концентрации, составляющей от приблизительно 0,10 до приблизительно 1,75 вес.% от общей массы суспензии. Согласно следующему варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит тетракалийпирофосфат в концентрации, составляющей от приблизительно 0,25 до приблизительно 1,55 вес.% от общей массы суспензии. Согласно очередному варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит тетракалийпирофосфат в концентрации, составляющей приблизительно 0,25, 0,30, 0,50, 0,51, 0,75, 0,99, 1,00, 1,50 или 1,54 вес.% от общей массы суспензии.

Согласно одному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит от приблизительно 50до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия и менее приблизительно 2 или менее приблизительно 1% вес. тетракалийпирофосфата от общей массы суспензии. Согласно одному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия и от приблизительно 0,50 до приблизительно 1 вес.% тетракалийпирофосфата от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит около 51, 53 или 58 вес.% фосфата алюминия и около 1 вес.% тетракалийпирофосфата от общей массы суспензии. Согласно очередному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит около 51 вес.% фосфата алюминия и около 1 вес.% тетракалийпирофосфата от общей массы суспензии.

Согласно одному варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит натрийкалийтрифосфат в концентрации, составляющей от приблизительно 0,10 до приблизительно 3,50 вес.% от общей массы суспензии. Согласно другому варианту

- 5 024362 осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит натрийкалийтрифосфат в концентрации, составляющей от приблизительно 0,10 до приблизительно 3,10 вес.% от общей массы суспензии. Согласно следующему варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит натрийкалийтрифосфат в концентрации, составляющей от приблизительно 0,25 до приблизительно 1,55 вес.% от общей массы суспензии. Согласно очередному варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит натрийкалийтрифосфат в концентрации, составляющей приблизительно 0,10, 0,24, 0,25, 0,30, 0,50, 0,52, 0,75, 0,99, 1,0 0 или 1,50 вес.% от общей массы суспензии.

Согласно одному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия и менее приблизительно 2 или менее приблизительно 1 вес.% натрийкалийтрифосфата от общей массы суспензии. Согласно одному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия и около 1 вес.% натрийкалийтрифосфата от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит около 51, 53 или 58 вес.% фосфата алюминия и около 1 вес.% натрийкалийтрифосфата от общей массы суспензии. Согласно очередному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит около 51 вес.% фосфата алюминия и около 1 вес.% натрийкалийтрифосфата от общей массы суспензии.

Согласно одному варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит натрийгексаметафосфат в концентрации, составляющей от приблизительно 0,10 до приблизительно 3,50 вес. % от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии из фосфата алюминия содержит натрийгексаметафосфат в концентрации, составляющей от приблизительно 0,10 до приблизительно 3,10 вес.% от общей массы суспензии. Согласно одному варианту осуществления диспергатор в описываемом здесь составе суспензии из фосфата алюминия содержит натрийгексаметафосфат в концентрации, составляющей от приблизительно 0,25 до приблизительно 1,55 вес.% от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления диспергирующий агент в описываемом здесь составе суспензии фосфата алюминия содержит натрийгексаметафосфат в концентрации, составляющей приблизительно 0,10, 0,25, 0,29, 0,50, 0,75, 0,99, 1,00 или 1,50 вес.% от общей массы суспензии.

Согласно одному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия и менее приблизительно 2 или менее приблизительно 1 вес.% натрийгексаметафосфата от общей массы суспензии. Согласно одному варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит от приблизительно 50 до приблизительно 60 вес.% фосфата алюминия и от приблизительно 0,25 до приблизительно 1 вес.% натрийгексаметафосфата от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит около 51, 53 или 58 вес.% фосфата алюминия и от приблизительно 0,25 до приблизительно 1 вес.% натрийгексаметафосфата от общей массы суспензии. Согласно другому варианту осуществления описываемый здесь состав суспензии фосфата алюминия содержит около 51 вес.% фосфата алюминия и около 0,25 или около 1 вес.% натрийгексаметафосфата от общей массы суспензии.

Дальнейшие иллюстративные диспергирующие агенты перечислены в табл. 1а-1е.

- 6 024362

Таблица 1а. Фосфатные диспергирующие агенты

Название группы	Общая формула	Примеры
Монофосфат или ортофосфат	РСД'.аДО а = от 0 до 12	ЫазРОо тринатрийфосфат Са(Н2Р04)2, дигидрофосфат кальция
Полифосфаты (цепочечная форма)	Ρ„03η+ι,п+21 ’	ЫаНз.Р2О7, натрийтригидропирофосфат (мононатрийпирофосфат) Ыа2Н2Р2О7, динатрийдигидропирофосфат (кислый пирофосфат натрия) ЫазНРзСЪ, тринатрийгидропирофосфат (тринатрийпирофосфат) ^4Ρ2θ7, тетранатрийпирофосфат (Т5РР) КН2Р2О7, калийтригидропирофосфат К2Н2Р2О7< дикалийдигидропирофосфат (кислый пирофосфат калия) К3НР2О7, трикалийгидропирофосфат
		К4Р2О7, тетракалийпирофосфат СаН2Р2О7, кальцийдигидропирофосфат Иа^РзОю, натрийтриполифосфат (5ТР) ИахКуРзОю, (х=1-4, у=5-х) натрийкалийтриполифосфат К$РзОю, калийтриполифосфат (КТР) Са5РзОюг кальцийтрифосфат (ЫР0з)п* литийполифосфат (ЫаРОз)х, натрийполифосфат №2Н < Р03) з] п, динатрийгидрополифосфаты (КРОз) ц, калийполифосфаты (ΝΗ4ΡΟ)η или (ΝΗ4) п+2РпОзп+17 аммонийполифосфат [Са (РОз) 2] пл кальцийполифосфат [СиК2 (РОз) 2] п, калийполифосфат меди [0υΝΗ4 (РОз) 2] п, аммонийполифосфат меди [А1 (РОз) ь] п, алюминийполифосфат (ЕЬРОз) пл руОидийполифосфат (СзРОз) п» цезийполифосфат
Поперечносшитые или ультрафосфаты	РпОз-!1-2'-	СаР4С>1,7 Са2РбО17
Метафосфаты	(Р03-) „	Иаз (РОз) зг натрийтриметафосфат Иа^ (РОз) б, натрийгексаметафосфат

где п=2, 3, 4

- 7 024362

Таблица 1Ь. Органические фосфаты

Название группы	Общая формула	Примеры
Глицерин- фосфаты	СзН7О5Р2' М+ М+=катион металла	Глицерин 1-фосфаты Глицерин 2-фосфат
Сложные эфиры фосфатов	0 ЯО-Р-ОХ о с II ЙО-Р-он ί ох О II РО—р—ОХ 1 ох Е = алкильная цепь, незамещенная или замещенная одной или более группами, выбранными из ОН, галогена и амино Х=катион металла или Н	Сложный эфир фосфата Тг131:угуЕ11епо1 РОЕ 16, свободная кислота Сложный эфир фосфата Тг13ДугуРЬепо1 РОЕ 16, К соль Сложный эфир фосфата С8-10, кислота Сложный эфир фосфата 2- этилгексанола, кислота Сложный эфир фосфата 2- этилгексанола РОЕ 2, К соль Сложный эфир фосфата нонилфенола РОЕ 4, кислота Сложный эфир фосфата нонилфенола РОЕ б, кислота Сложный эфир фосфата нонилфенола РОЕ 6, К соль Сложный эфир фосфата нонилфенола РОЕ 9, кислота Сложный эфир фосфата нонилфенола РОЕ 10, кислота Сложный эфир фосфата динонилфенола РОЕ 8, кислота Сложный эфир фосфата изодецилспирта РОЕ 6, кислота Сложный эфир фосфата изодецилспирта РОЕ 6, К соль Сложный эфир фосфата тридецилспирта РОЕ б,
		кислота Сложный эфир фосфата С12, К соль Сложный эфир фосфата С1215, кислота Сложный эфир фосфата С12-15 РОЕ 5, кислота Сложный эфир фосфата С12-15 РОЕ 5, К соль Сложный эфир фосфата С12-18 РОЕ 3, кислота Сложный эфир фосфата С12-14 РОЕ 6, кислота Сложный эфир фосфата С12-18 РОЕ 9, Ыа соль Сложный эфир фосфата С16-18 РОЕ 5, кислота Сложный эфир фосфата [углеродная цепь спирта][моли ЕО][соль]

- 8 024362

Таблица 1с. Силикатные диспергирующие агенты

Вид силиката	Структуры звеньев	Примеры
Ортосиликат	5ίΟ?'	N^2^10/,
Метасиликат	5ίΟ3 2“	Ыа2ЗЮз
Ди силикат	ЗРгОг3	Ν325ί205
Тетрасиликат	зцо/-	ЫагЗЦОд

Таблица 16. Боратные диспергирующие агенты

Название группы	Формула	примеры
Бораты	М2О. Ώ.Β2Ο3 · аН2О	Ыа2О.2В205. ЮН20, динатрий тетраборатдекагидрат Ыа2О.4Β2Ο3«4Н20г динатрий октабораттетрагидрат
	М=катион	Иа2О.5В2О3 ♦ 10Н2О, натрий
	металла п=1-5 и а=0-10	пентаборатпентагидрат Ы20.2В205.4Н20 Ь12О.В2О2*4Н2О Иа20.5В2О3. ЮН20 Ма2О.2В2О3*10Н2О Ыа20.В203,4Н2О К2О,5В2О3♦8Н2О К20.2В205.4Н2О К2О.В2О2.2,5Н2О КЬ2О.5В2О3.8Н20 Со20.5В26з,8Н20 Сз20.В2О3.7Н2О (ЫЩ) 2О . 2В2О3.4Н2О (ΝΗί} 20.5В2О3.8Н2О

Таблица 1е. Алюминатные диспергирующие агенты

Название группы	Примеры
Алюминаты	ЫаАЮг, Ма2О.А12Оз или На2А12О4 ВаО.6А12О2 ВаО.А12О3 ЗВаО. А1202

Способы получения аморфных частиц фосфата алюминия

Аморфные частицы фосфата алюминия, используемые в суспензии, могут быть получены любыми способами, известными специалисту в данной области техники. Иллюстративные способы описаны здесь и в публикациях патентов США № 2006/0211798 и 2006/0045831, а также в заявке США № 11/891510. Описания данных патентных заявок приведены здесь в качестве ссылки во всей своей полноте.

Согласно одному варианту осуществления способ получения полых частиц из фосфата алюминия, полифосфата алюминия, метафосфата алюминия, ортофосфата алюминия (или их комбинаций), используемых в составах суспензий, включает следующие общие стадии. Специалисту в данной области техники понятно, что некоторые стадии могут быть изменены или вовсе опущены. Данные стадии включают получение основных реагентов, используемых в процессе, таких как разбавленный раствор фосфорной кислоты, разбавленный раствор сульфата алюминия и разбавленный раствор гидроксида натрия, карбоната натрия, гидроксида калия или гидроксида аммония; одновременное и контролируемое добавление реагентов в реактор, оборудованный системой для разбавления с целью поддержания гомогенности смеси во время процесса; контроль, во время добавления реагентов в реактор, температуры и рН (кислотности) смеси и, в основном, продолжительности реакции; фильтрация суспензии с получением приблизительно 8,0% твердых веществ и разделение твердой и жидкой фаз с использованием соответствующего оборудования; вымывание загрязняющих примесей, присутствующих в фильтровальной лепешке, слегка щелочным водным раствором; диспергирование промытой лепешки, содержащей приблизительно 20- 9 024362

30% твердых веществ, в соответствующем диспергаторе; сушка диспергированной пульпы в турбосушилке; тонкое измельчение высушенного продукта до средней гранулометрии, составляющей от 5,0 до 10 мкм; и полимеризация высушенного продукта посредством термической обработки фосфата алюминия в кальцинаторе.

Существует несколько способов получения основных реагентов для данного процесса. Одним источником фосфора для получения фосфата алюминия является фосфорная кислота, предназначенная для удобрений, после ее осветления и обесцвечивания. Например, коммерческая фосфорная кислота, содержащая приблизительно 54% Р₂О₅, может быть обработана химическим способом и/или разбавлена обработанной водой, обеспечивающей 20% содержание Р₂О₅. Также в качестве альтернативы данному процессу (вместо предназначенной для удобрений фосфорной кислоты) могут быть использованы соли фосфора, такие как ортофосфаты, полифосфаты или метафосфаты.

Другим реагентом для данного процесса является коммерческий сульфат алюминия. Сульфат алюминия может быть получен в результате реакции между глиноземом (гидратный оксид алюминия) с концентрированной серной кислотой (98% Н₂§О₄), которую затем осветляют и хранят при 28% содержании А1₂О₃. Для придания реакции положительной кинетики сульфат алюминия разбавляют водой, обработанной 5,0% А1₂О₃. В качестве альтернативы данному процессу, источником алюминия может служить любая другая соль алюминия, а также гидроксид алюминия или алюминий в металлическом виде.

Нейтрализацию реакционной смеси осуществляют раствором гидроксида натрия, который может быть приобретен на рынке в различных концентрациях. Может быть приобретен раствор, имеющий 50% концентрацию ЫаОН, затем подвергнутый разбавлению. Например, в первой фазе реакции при смешивании исходных реагентов гидроксид натрия может быть использован в концентрации, составляющей 20% ЫаОН. Во второй фазе реакции из-за необходимости точного получения кислотности продукта может быть использован раствор гидроксида натрия с 5,0% ЫаОН. В качестве альтернативного нейтрализатора может быть использован гидроксид аммония или карбонат натрия (кальцинированная сода).

Согласно одному аспекту химическая реакция обеспечивает формирование гидроксиалюминийортофосфатов, чистых или смешанных (например, А1 (ОН)₂ (Н₂РО₄) или А1 (ОН) (НРО₄)). В соответствии с описанием реакцию осуществляют, смешивая три реагента, т.е. раствор фосфорной кислоты, раствор сульфата алюминия и раствор гидроксида натрия. Определенное количество реагентов загружают в реактор, обычно снабженный системой для разбавления, в течение 30 мин. Во время добавления реагентов в реактор рН смеси поддерживают на уровне от 1,4 до 4,5 и при реакционной температуре, составляющей от 35 до 40°С. Реакцию завершают через 15 мин смешивания реагентов. На данном этапе рН смеси может быть доведен до 3,0-5,0 в результате добавления более разбавленного гидроксида натрия. Согласно данному варианту температура предпочтительно составляет ниже приблизительно 40°С. В конце реакции молярное отношение элементарного фосфора к алюминию в полученной суспензии должно составлять от 1,1 до 1,5.

После формирования ортофосфата алюминия суспензию, содержащую от приблизительно 6,0 до 10,0% твердых веществ, максимальная приблизительная температура которой составляет 45°С, а плотность - от 1,15 до 1,25 г/см³, перекачивают в обычный фильтр-пресс. В фильтр-прессе жидкую фазу (иногда называемую жидкость) отделяют от твердой фазы (часто называемой лепешкой). Влажную лепешку, содержащую от приблизительно 18 до 45% твердых веществ и все еще возможно загрязненную раствором сульфата натрия, держат в фильтре для осуществления цикла промывки. Профильтрованный концентрат, по существу, представляющий собой концентрированный раствор сульфата натрия, удаляют из фильтра и хранят для дальнейшего использования.

Согласно одному варианту осуществления промывание влажной лепешки, осуществляемое в самом фильтре, включает три рабочие стадии. При первой промывке (заместительной промывке) удаляют большую часть профильтрованного вещества, загрязняющего лепешку. Стадию промывки осуществляют, заливая лепешку обработанной водой со скоростью потока, составляющей 6,0 м³ воды/т высушенной лепешки. Вторая стадия промывки, также с использованием обработанной воды со скоростью потока, составляющей 8,0 м³ воды/т высушенной лепешки, может быть осуществлена с целью дальнейшего снижения, если не устранения, загрязняющих веществ. И, наконец, третья стадия промывки может быть осуществлена с использованием слегка щелочного раствора. Такая третья стадия промывки может быть осуществлена с целью нейтрализации лепешки и поддержания ее рН на уровне 7,0. В финале лепешка может быть подвергнута продуванию сжатым воздухом в течение определенного периода времени. Согласно некоторым вариантам осуществления влажный продукт включает от 35 до 45% твердых веществ.

Согласно одному варианту осуществления дисперсия из лепешки может быть обработана таким образом, что фильтровальную лепешку, влажную, промытую и содержащую приблизительно 35% твердых веществ, удаляют из пресс-фильтра с помощью конвейерной ленты и переносят в реактор/диспергатор. К дисперсии из лепешки добавляют разбавленный раствор тетранатрийпирофосфата.

После стадии диспергирования продукт сушат, перекачивая грязь из фосфата алюминия, содержащую от 18 до 50% твердых веществ, в установку для сушки. Согласно одному варианту осуществления вода может быть удалена из материала с помощью оборудования для сушки, такого как турбосу- 10 024362 шилка, посредством инжектирования через образец потока горячего воздуха при температуре от 135 до 140°С. Конечная влажность продукта предпочтительно составляет от 10 до 20% воды.

На следующей стадии ортофосфат сухого алюминия в виде А1(Н₂РО₄)₃ конденсируют посредством термической обработки, получая полый полифосфат алюминия, т.е. (А1(_п+₂)_/3 (РпО(_3п+1)), где п может быть равно любому целому числу больше 1, предпочтительно п больше или равно 4. Согласно некоторым вариантам осуществления п больше или равно 10. Согласно другим вариантам осуществления п больше или равно 20, меньше 100 или меньше 50. Данная стадия процесса может быть осуществлена посредством нагревания фосфата алюминия в распылительной сушке при температурном интервале, составляющем от 500°С до 600°С. После полимеризации продукт может быть быстро охлажден и отправлен в установку для тонкого измельчения. На данном этапе может быть осуществлена стадия тонкого измельчения продукта. И, наконец, полученный продукт, покидающий сушку, направляют в установку для измельчения и чистовой обработки, измельчают в установке для тонкого измельчения/сортировки, поддерживая его гранулометрию на уровне 99,5% ниже 400 меш.

Согласно другому аспекту стадии процесса получения фосфата алюминия, используемого в составах суспензий, включают получение основных реагентов, используемых в процессе, таких как раствор фосфорной кислоты, твердого гидратированного гидроксида алюминия и раствор алюмината натрия; загрузку реагентов в реактор, оборудованный системой для разбавления, с целью поддержания гомогенности смеси во время процесса; регулирование во время загрузки реагентов в реактор температуры и рН смеси, а также продолжительности реакции; фильтрацию суспензии; вымывание загрязняющих примесей, присутствующих в фильтровальной лепешке; диспергирование промытой лепешки в соответствующем диспергаторе; сушку диспергированной пульпы в турбосушилке или распылительной сушилке; тонкое измельчение высушенного продукта до средней гранулометрии, составляющей от 1,0 до 10 мкм; и полимеризацию высушенного продукта посредством термической обработки фосфата алюминия в кальцинаторе. Согласно некоторым вариантам осуществления такой процесс включает стадию предварительного смешивания растворов фосфорной кислоты и сульфата алюминия до их загрузки в реактор. Согласно некоторым вариантам осуществления фосфат или полифосфат алюминия в пигментах может быть получен и использован в виде пульпы суспензии (дисперсия с высоким содержанием твердых веществ, текущая под действием силы тяжести или насосов низкого давления) с 20-60 вес.% или более нелетучих веществ; приблизительно 10-30%, согласно некоторым вариантам осуществления, 10, 12, 15, 17, 20, 25 или 30% влажностью в состоянии после сушки и тонкого измельчения фосфата алюминия; а также в виде полимера в состоянии после кальцинирования и тонкого измельчения фосфата алюминия.

Согласно одному варианту осуществления аморфный фосфат алюминия получают в результате взаимодействия между фосфорной кислотой и гидроксидом алюминия. Такой процесс может дополнительно включать стадию нейтрализации. Стадия нейтрализации может быть осуществлена с использованием алюмината натрия.

Согласно некоторым вариантам осуществления способ получения аморфного фосфата или полифосфата алюминия включает взаимодействие фосфорной кислоты, гидроксида алюминия и алюмината натрия.

Согласно одному варианту осуществления способ получения аморфного фосфата или полифосфата натрия включает взаимодействие фосфата алюминия и алюмината натрия.

Согласно одному варианту осуществления такое взаимодействие включает две стадии. На первой стадии фосфорная кислота взаимодействует с гидроксидом алюминия с получением фосфата алюминия с кислотной рН. Согласно одному варианту осуществления фосфат алюминия получают в виде растворимого в воде фосфата алюминия. Согласно некоторым вариантам осуществления рН растворимого в воде фосфата алюминия составляет менее приблизительно 3,5. Согласно некоторым вариантам осуществления рН составляет около 3, 2,5, 2, 1,5 или 1. Согласно некоторым вариантам осуществления фосфат алюминия получают в виде тонкой твердо-жидкой дисперсии с более высоким рН. Согласно одному варианту осуществления рН составляет около 3, 4, 5 или 6.

На второй стадии кислый водный раствор или дисперсию фосфата алюминия с первой химической стадии подвергают взаимодействию с алюминатом натрия. Согласно некоторым вариантам осуществления алюминат натрия используют в виде водного раствора, имеющего рН более приблизительно 10. Согласно одному варианту осуществления рН водного раствора алюмината натрия составляет около 11, 12 или 13. Согласно одному варианту осуществления рН водного раствора алюмината натрия составляет более приблизительно 12. Фосфат алюминия-натрия получают в виде твердого осадка. Согласно одному варианту осуществления твердый фосфат алюминия-натрия имеет молярное отношение Р/А1=0,85 и молярное отношение Να/Λ1=0.50. Согласно одному варианту осуществления твердый фосфат алюминиянатрия имеет молярное отношение Р/А1=1,0 и молярное отношение Να/Λ1=0.76. Согласно некоторым вариантам осуществления в результате такой же методики могут быть получены молекулы с другими соотношениями состава.

Согласно одному варианту осуществления твердый гидратированный гидроксид алюминия добавляют к фосфорной кислоте на первой химической стадии. Согласно другому варианту осуществления

- 11 024362 твердый гидратированный гидроксид алюминия добавляют к очищенному жидкому раствору алюмината натрия для получения коллоидального раствора. Согласно другому варианту осуществления твердый гидратированный гидроксид алюминия добавляют непосредственно в виде твердой или твердо-жидкой суспензии в воде на второй стадии взаимодействия. Согласно некоторым вариантам осуществления взаимодействие осуществляют в виде одной стадии.

Согласно некоторым вариантам реактор для осуществления второй стадии взаимодействия, т.е. реакции кислого водного раствора или дисперсии фосфата алюминия с первой химической стадии с алюминатом натрия, имеет очень высокие характеристики напряжения смешивания и сдвига для смешивания реагентов и получения твердого осадка с желаемым гранулометрическим составом. Согласно некоторым вариантам осуществления характеристики диспергирования в реакторе могут соответствовать требованиям, предъявляемым к процессу сушки распылением. Согласно одному варианту осуществления реактор представляет собой С8-ТК (корпусной реактор с непрерывным перемешиванием).

Раствор алюмината натрия, используемый в описываемом здесь процессе, может быть получен способами, известными специалистам в данной области техники. Согласно одному варианту осуществления раствор алюмината натрия представляет собой стандартный химический продукт, получаемый в результате осуществления первой стадии процесса Бауэра экстрагирования оксида алюминия (А1₂О₃) из бокситовой руды, часто называемый очищенным насыщенным раствором натрия. Полученный жидкий водный раствор алюмината натрия насыщают при температуре окружающей среды и стабилизируют гидроксидом натрия, ΝαΟΗ. Обычные составы включают от 58 до 65 вес.% алюмината натрия (от 25 до 28 вес.% А1₂О₃) и от 3,5 до 5,5 вес.% гидроксида натрия (от 2,5 до 4 вес.% свободного Να₂Ο). Согласно некоторым вариантам осуществления молярное отношение Να/Α1 является низким и составляет от приблизительно 1,10 до 2,20, равно как и содержание загрязняющих примесей (в зависимости от происхождения боксита: Ре=40 м.д., тяжелые металлы = 20 м.д., и небольшое количество анионов, С1^- и §О₄ ^2-). Согласно некоторым вариантам осуществления водный раствор алюмината натрия имеет молярное отношение Ыа/А1, равное около 1,10, 1,15, 1,20, 1,25, 1,30, 1,35, 1,40, 1,45, 1,50, 1,55, 1,60, 1,65, 1,70, 1,75, 1,80, 1,85, 1,90, 1,95, 2,0, 2,05, 2,10, 2,15 или 2,2. Согласно некоторым вариантам осуществления раствор имеет янтарный цвет. Согласно некоторым вариантам осуществления вязкость раствора равна приблизительно 100 сР. Согласно некоторым аспектам раствор алюмината натрия очищают полировальной фильтрацией. Согласно некоторым вариантам осуществления раствор алюмината натрия регенерируют из твердого гидроксида алюминия и гидроксида натрия.

Твердый гидратированный гидроксид алюминия получают способами, известными специалисту в данной области техники. Согласно одному варианту осуществления гидроксид алюминия представляет собой промышленное химическое вещество, получаемое в результате осуществления процесса Бауэра. Твердый гидратированный гидроксид алюминия может быть получен из очищенного насыщенного раствора алюмината натрия посредством осаждения, осуществляемого в результате охлаждения раствора. Согласно одному варианту осуществления полученный таким образом алюминат натрия имеет низкий уровень загрязняющих веществ и переменную величину влажности (содержание катионов составляет около 70 м.д., хлоратов - около 0,85 вес.% и сульфатов - около 0,60 вес.% (содержание данных загрязняющих примесей определяют по уровню очистки очищенного насыщенного раствора алюмината натрия)), при этом общее содержание воды, присутствующее благодаря гидратации и влажности, составляет от приблизительно 22,0 до 23,5 вес.%. Согласно одному варианту осуществления оба сырьевых материала представляют собой стандартные первичные промышленные продукты с первой и второй стадий обработки боксита (продукты широкого потребления), получаемые в огромных количествах в установках по обработке боксита.

Согласно одному варианту осуществления химическая реакция приводит к образованию фосфата алюминия-натрия (Α1(ΟΗ)₀,₇(Να₀,-(ΡΟ₄)· 1,7Н₂О). После образования фосфата алюминия-натрия суспензию, содержащую от приблизительно 6,0 до 10,0% твердых веществ, с максимальной приблизительной температурой, составляющей 45°С, и плотностью, составляющей от 1,15 до 1,25 г/см³, перекачивают в обычный фильтр-пресс. Согласно одному варианту осуществления суспензия содержит около 5-30%, 1030% или 15-25% твердых веществ. Согласно одному варианту осуществления суспензия содержит около 15-25% твердых веществ. Согласно одному варианту осуществления плотность суспензии составляет от 1 до 1,3 или от 1,10 до 1,20 г/см³. В фильтр-прессе жидкую фазу (иногда называемую жидкостью) отделяют от твердой фазы (иногда называемой лепешкой). Влажную лепешку, содержащую от приблизительно 35 до 45% твердых веществ, согласно некоторым вариантам осуществления - около 35, 40 или 45% твердых веществ, держат в фильтре для осуществления цикла промывки.

Согласно одному варианту осуществления промывку влажной лепешки, включающую две или три стадии, осуществляют в самом фильтре. При первой промывке (промывка методом замещения) удаляют большую часть фильтруемого вещества, загрязняющего лепешку. Стадию промывки осуществляют, заливая лепешку обработанной водой со скоростью потока, составляющей 6,0 м³ воды/тонну высушенной лепешки. Вторая стадия промывки, также с использованием обработанной воды со скоростью потока, составляющей 8,0 м³ воды/т высушенной лепешки, может быть осуществлена для снижения содержа- 12 024362 ния загрязняющих примесей. И, наконец, третья стадия промывки может быть осуществлена для дальнейшего снижения содержания загрязняющих примесей. В конце концов, лепешка может быть подвергнута продуванию сжатым воздухом в течение определенного периода времени. Влажный продукт должен содержать от 35 до 45% твердых веществ.

Затем согласно данному конкретному варианту осуществления дисперсия лепешки может быть обработана таким образом, чтобы обеспечить удаление фильтровальной лепешки, влажной и промытой, из фильтр-пресса при помощи конвейерной ленты и ее подачу в реактор/диспергатор.

Согласно некоторым вариантам осуществления диспергирование лепешки облегчают, добавляя диспергирующий агент, такой как раствор полифосфата натрия.

Согласно одному варианту осуществления после стадии диспергирования продукт подвергают сушке после перекачивания суспензии фосфата алюминия, содержание твердых веществ в которой составляет от 30 до 50%, в сушильную установку. Согласно другому варианту осуществления вода может быть удалена из материала с использованием сушильного оборудования, такого как турбосушилка, включающая инжектирование потока горячего воздуха, или распылительная сушилка при температуре от 80 до 350°С, используя образец. Конечная влажность продукта может составлять от 10 до 20% воды.

Согласно некоторым вариантам осуществления следующая стадия процесса включает кальцинирование продукта. На данной стадии ионы ортофосфата сухого фосфата алюминия подвергают конденсации до ионов полифосфата (дифосфата, трифосфата, тетрафосфата, η-фосфата, где п может быть равно любому целому числу больше 1; согласно некоторым вариантам осуществления η больше или равно 4). Согласно одному варианту осуществления η больше или равно 10. Согласно другому варианту осуществления η больше или равно 20. Согласно одному варианту осуществления η больше или равно 100. Согласно другому варианту осуществления η больше или равно 50. Данную стадию процесса осуществляют, нагревая фосфат алюминия в кальцинаторе при температуре от 500 до 600°С. После полимеризации продукт может быть быстро охлажден и подан в установку для тонкого измельчения. На данном этапе может быть осуществлена стадия тонкого измельчения продукта.

И, наконец, полученный продукт, выходящий из кальцинатора, подают в установку для измельчения и окончательной обработки, измельчают в устройстве для тонкого измельчения/сортировки, поддерживая 99,5% его гранулометрии на уровне ниже 400 меш.

Согласно некоторым вариантам осуществления тонкое измельчение высушенного продукта осуществляют до средней гранулометрии, составляющей от 5,0 до 10 мкм или от приблизительно 0,1 до приблизительно 5 мкм.

Способы получения составов суспензии фосфата алюминия

Составы суспензии фосфата алюминия, включающие аморфный фосфат алюминия и один или более диспергирующих агентов, могут быть получены любыми способами, известными специалисту в данной области техники. Согласно одному варианту осуществления состав суспензии, включающий от приблизительно 40 до приблизительно 70 вес.% фосфата алюминия от общей массы композиции, получают, смешивая ί) базовую суспензию, содержащую около 30 вес.% фосфата алюминия; ίί) порошок фосфата алюминия, например, полученный описанным выше способом; и ίίί) диспергирующий агент.

Согласно одному варианту осуществления базовая суспензия содержит около 30-40 вес.% аморфного фосфата алюминия. Базовая суспензия может быть получена, например, описанными выше способами.

Согласно некоторым вариантам осуществления состав суспензии, включающий фосфат алюминия и один или более диспергирующих агентов, получают, смешивая ί) порошок аморфного фосфата алюминия, ίί) диспергирующий агент или смесь диспергирующих агентов и ίίί) растворитель. Согласно некоторым вариантам осуществления растворитель представляет собой воду. Порошок аморфного фосфата алюминия может быть получен, например, описанными выше способами. Суспензионную смесь перемешивают в течение 10-15 мин в подходящем диспергаторе, например диспергаторе Со>1с5. при соответствующей скорости перемешивания, например, составляющей 730±30 об/мин, для получения гомогенной дисперсии. Иллюстративные составы суспензий описаны в примере 3.

Применение составов суспензий фосфата алюминия

Частицы фосфата алюминия в описываемых здесь составах композиций проявляют улучшенные свойства в различных отношениях. Например, при сушке частиц, например, при комнатной температуре или при температуре до 130°С в частицах фосфата алюминия появляются пустоты. Согласно одному варианту осуществления в частицах появляются пустоты при сушке при температуре от 40 до 130°С. Согласно другому варианту осуществления в частицах появляются пустоты при сушке при температуре от 60 до 130°С. Согласно некоторым вариантам осуществления в частицах появляются пустоты при сушке при температуре от 80 до 120°С. Кроме того, частицы фосфата алюминия имеют структуру, состоящую из ядра и оболочки. Иными словами, такие частицы имеют оболочки, химически отличающиеся от их ядер. Данное свойство подтверждается несколькими различными наблюдениями. Прежде всего, на неупругих электронных изображениях с отфильтрованной энергией на плазмонном участке (10-40 еУ), исследуемых под просвечивающим электронным микроскопом, видны яркие линии, окружающие большую часть частиц. Измерения наноиндентации, осуществляемые под числовым микроскопом с импульсным

- 13 024362 усилием (ΌΡΡΜ), показывают, что поверхности частиц жестче их внутренней части.

При высыхании дисперсии таких частиц на воздухе при комнатной температуре или при температуре до 120°С формируются частицы, имеющие наноразмеры и структуру, состоящую из ядра и оболочки. Частицы, имеющие наноразмеры, частично соединяются в агрегаты микронных размеров неправильной формы. Такие частицы могут быть исследованы с помощью аналитической электронной микроскопии. Более того, такие частицы содержат множество пустот, диспергированных в их внутренней части в виде закрытых пустот. Ядра частиц более пластичны, чем соответствующие оболочки частиц. Это явление подтверждается ростом пустот при нагревании, при этом периметр оболочек остается по существу неизменным.

Описываемые здесь составы фосфата алюминия могут быть использованы как заместители диоксида титана (т.е. ΤίΟ₂). Диоксид титана представляет собой стандартный белый пигмент, используемый в настоящее время почти всеми производителями, выпускающими латексные краски. Оптические измерения пленок, полученных из краски, содержащей обычное количество диоксида титана, и краски, в которой пятьдесят процентов диоксида титана были заменены аморфным фосфатом алюминия, показывают, что фосфат алюминия может заменить диоксид титана при получении пленок, сохраняя при этом оптические свойства пленки.

Фосфат алюминия, используемый в описываемых здесь композициях, имеет относительно небольшой размер частиц. Такой небольшой размер позволяет частицам экстенсивно распределяться в пленке и тесно ассоциироваться со смолой, неорганическими наполнителями и самими частицами, тем самым создавая скопления, которые являются участками интенсивного формирования пустот при высыхании краски. Согласно некоторым вариантам осуществления частицы фосфата или полифосфата алюминия по существу свободны от открытых пор и включают некоторое количество закрытых пор. В результате в таких вариантах осуществления объем макропор, по существу, составляет менее 0,1 см ³/г.

Глушение пленок из краски на основе воды с использованием фосфата алюминия согласно некоторым вариантам осуществления придает им уникальные свойства. Влажная покрывающая пленка представляет собой вязкую дисперсию из полимера, фосфата алюминия, диоксида титана и частиц наполнителя. После отливания и сушки такой дисперсии в виде пленки ее поведение отличается от поведения обычной краски (ниже критической концентрации объема пигмента, СРУС). В обычной краске смола с низкой температурой стеклования (Тд) является пластичной при комнатной температуре и коалесцирует таким образом, что пленка смолы заполняет поры и пустоты. Однако краска с фосфатом алюминия может вести себя по другому. Как описано здесь, формируются закрытые поры, способствующие кроющей способности пленки.

Различные краски могут быть сформулированы с использованием составов фосфатов алюминия, описанных здесь в различных вариантах осуществления, по отдельности или в комбинации с другим пигментом, таким как диоксид титана. Краска включает один или более пигментов и один или более полимеров в качестве связующего (иногда называемого связующим полимером), а также, необязательно, различные добавки. Существуют исходные водные краски и не исходные водные краски. Обычно исходная водная краска состоит из четырех основных компонентов: связующее, водный носитель, пигмент (пигменты) и добавка (добавки). Связующее представляет собой нелетучий смолистый материал, диспергированный в водном носителе с образованием латекса. После испарения водного носителя связующее формирует пленку из краски, связывающую вместе частицы пигмента и другие нелетучие компоненты состава исходной водной краски. Составы исходных водных красок могут быть сформулированы согласно способам и компонентам, описанным в патенте США № 6646058, с модификациями или без них. Описание данного патента приведено здесь в качестве ссылки во всей своей полноте. Составы из фосфата алюминия, описанные здесь в различных вариантах осуществления, могут быть использованы для формулирования исходных водных красок, по отдельности или в комбинации с диоксидом титана.

Обычная краска представляет собой латексную краску, включающую связующий полимер, кроющий пигмент и, необязательно, загуститель и другие добавки. Опять же, составы из фосфата алюминия, описанные здесь в различных вариантах осуществления, могут быть использованы для формулирования латексных красок в виде пигмента, отдельно или в комбинации с диоксидом титана. Другие компоненты для изготовления латексной краски описаны в патентах США № 6881782 и № 4782109, приведенных здесь в качестве ссылки во всей своей полноте. В качестве иллюстрации соответствующие компоненты и способы изготовления латексных красок вкратце описаны ниже.

Согласно некоторым вариантам осуществления соответствующие связующие полимеры включают эмульсионные, сополимеризованные, этиленненасыщенные мономеры, содержащие от 0,8 до 6% акрилата или метакрилата жирной кислоты, такого как лаурилметакрилат и/или стеарилметакрилат. В расчете на массу сополимеризованных этиленовых мономеров полимерное связующее содержит от 0,8 до 6% метакрилата или акрилата жирной кислоты, при этом предпочтительные композиции содержат от 1 до 5% сополимеризованного акрилата или метакрилата жирной кислоты, имеющего цепь алифатической жирной кислоты, содержащую от 10 до 22 атомов углерода. Согласно одному варианту осуществления сополимерные композиции имеют основу из сополимеризованного метакрилата жирной кислоты. Согласно другому варианту осуществления используют лаурилметакрилат и/или стеарилметакрилат. Со- 14 024362 гласно одному варианту осуществления выбранным мономером является лаурилметакрилат. Другие применимые метакрилаты жирных кислот включают миристилметакрилат, децилметакрилат, пальмовый метакрилат, олеиновый метакрилат, гексадецилметакрилат, цетилметакрилат и эйкозилметакрилат, а также подобный прямоцепочечный алифатический метакрилат. Метакрилаты или акрилаты жирных кислот обычно содержат коммерческие жирные масла, подвергнутые взаимодействию с метакриловой кислотой или акриловой кислотой для получения, прежде всего, доминантного метакриалата остатка жирной кислоты с небольшими количествами других акрилатов или метакрилатов жирных кислот.

Полимеризуемые этиленненасыщенные мономеры имеют ненасыщенность типа углерод-углерод и включают виниловые мономеры, акриловые мономеры, аллиловые мономеры, акриамидные мономеры, а также моно- и дикарбоновые ненасыщенные кислоты. Сложные виниловые эфиры включают винилацетат, винилпропионат, винилбутираты, винилбензоаты, винилизопропилацетаты и подобные сложные виниловые эфиры; винилгалогениды включают винилхлорид, винилфторид и винилиденхлорид; виниловые ароматические углеводороды включают стирол, метилстиролы и подобные низшие алкилстиролы, хлорстирол, винилтолуол, винилнафталин и дивинилбензин; виниловые алифатические углеводородные мономеры включают альфа-олефины, такие как этилен, пропилен, изобутилен и циклогексен, а также конъюгированные диены, такие как 1,3-бутадиен, метил-2-бутадиен, 1,3-пиперилен, 2,3-диметилбутадиен, изопрен, циклогексан, циклопентадиен и дициклопентадиен. Простые винилалкиловые эфиры включают простой метилвиниловый эфир, простой изопропилвиниловый эфир, простой нбутилвиниловый эфир и простой изобутилвиниловый эфир.

Акриловые мономеры включают мономеры, такие как низшие сложные алкиловые эфиры акриловой или метакриловой кислоты, имеющие алкиловый сложноэфирный участок, содержащий от 1 до 12 атомов углерода, а также ароматические производные акриловой и метакриловой кислоты. Применимые акриловые мономеры включают, например, акриловую и метакриловую кислоту, метилакрилат и метакрилат, этилакрилат и метакрилат, бутилакрилат и метакрилат, пропилакрилат и метакрилат, 2этилгексилакрилат и метакрилат, циклогексилакрилат и метакрилат, децилакрилат и метакрилат, изодецилакрилат и метакрилат, бензилакрилат и метакрилат, а также различные реакционные продукты, такие как бутилфенил, и простые эфиры крезилглицидила, подвергнутые взаимодействию с акриловой и метакриловой кислотами, гидроксилалкилакрилаты и метакрилаты, такие как гидроксиэтил и гидроксипропилакрилаты и метакрилаты, а также аминоакрилаты и метакрилаты. Акриловые мономеры могут содержать очень небольшие количества акриловых кислот, включая акриловую и метакриловую кислоту, этакриловую кислоту, альфа-хлоракриловую кислоту, альфа-цианоакриловую кислоту, кротоновую кислоту, бета-акрилоксипропионовую кислоту и бета-стирилакриловую кислоту.

Согласно другим вариантам осуществления полимеры, применяемые в качестве компонента (а), связующего полимера, латексных красок представляют собой продукты сополимеризации смеси сомономеров, включающие мономеры, выбранные из стирола, метилстирола, винила или их комбинаций. Согласно одному варианту осуществления сомономеры включают по меньшей мере 40 мол.% мономеров, выбранных из стирола, метилстирола или их комбинаций, и по меньшей мере 10 мол.% одного или более мономеров, выбранных из акрилатов, метакрилатов и акрилонитрила. Согласно другому варианту осуществления акрилаты и метакрилаты содержат от 4 до 16 атомов углерода, таких как, например, 2этилгексилакрилат и метилметакрилаты. Мономеры могут быть использованы в такой пропорции, чтобы конечный полимер имел температуру стеклования (Тд) более 21°С и менее 95°С. Согласно одному варианту осуществления полимеры имеют средневесовую молекулярную массу, равную по меньшей мере 100000.

Согласно одному варианту осуществления связующий полимер содержит сополимеризованные звенья, полученные из 2-этилгексилакрилата. Согласно другому варианту осуществления связующий полимер содержит полимеризованные звенья, содержащие от 50 до 70 мол.% звеньев, полученных из стирола, метилстирола или их комбинаций; от 10 до 30 мол.% звеньев, полученных из 2-этилгексилакрилата; и от 10 до 30 мол.% звеньев, полученных из метилакрилата, акрилонитрила или их комбинаций.

Иллюстративные примеры соответствующих связующих полимеров включают сополимер, сополимеризованные звенья которого получены из приблизительно 49 мол.% стирола, 11 мол.% альфаметилстирола, 22 мол.% 2-этилгексилакрилата и 18 мол.% метилметакрилатов, имеющих Тд, равную приблизительно 45°С (выпускаемых в виде полимерной эмульсии №осту1 ХА-6037 1С1 Атепеак, 1пс., Вгобдс\\а1сг. N.1.); сополимер, сополимеризованные звенья которого получены из приблизительно 51 мол.% стирола, 12 мол.% α-метилстирола, 17 мол.% 2-этилгексилакрилата и 19 мол.% метилметакрилатов, имеющих Тд, равную приблизительно 44°С (выпускаемых в виде полимерной эмульсии 1опсту1 537 8.С. 1о1и15оп & §оп8, Касте, \νίδ.); и терполимер, сополимеризованные звенья которого получены из приблизительно 54 мол.% стирола, 23 мол.% 2-этилгексилакрилата и 23 мол.% акрилонитрила, имеющего Тд, равную приблизительно 44°С (выпускаемого в виде полимерной эмульсии СагЬохеО ТМ. ХРИ1468 В.Р СообпсН Со.). Согласно одному варианту осуществления связующий полимер представляет собой 1опсту1. ТМ. 537.

Как описано выше, описываемые здесь составы фосфата алюминия могут быть использованы для

- 15 024362 формулирования латексных красок в виде пигмента, отдельно или в комбинации с другим пигментом.

Соответствующие дополнительные кроющие (укрывистые) пигменты включают белые заглушающие (придающие непрозрачность) кроющие пигменты и цветные органические и неорганические пигменты. Характерные примеры белых заглушающих кроющих пигментов включают диоксиды титана рутила и анатаза, литопон, сульфид цинка, титанат свинца, оксид сурьмы, оксид циркония, сульфат бария, белый свинец, оксид цинка, содержащие свинец цинковые белила и т.п., а также их смеси. Согласно одному варианту осуществления белый органический кроющий пигмент представляет собой диоксид титана рутила. Согласно другому варианту осуществления белый органический кроющий пигмент представляет собой диоксид титана рутила, имеющий средний размер частиц приблизительно от 0,2 до 0,4 мкм. Примеры цветных органических пигментов включают фтало синий и ганза желтый. Примеры цветных неорганических пигментов включают красный оксид железа, коричневый оксид, различные виды охры и умбры.

Наиболее известные латексные краски содержат загустители с целью модификации реологических свойств краски, обеспечивающих хорошие свойства по их распределению, транспортировке и применению. Соответствующие загустители включают нецеллюлозный загуститель, согласно одному варианту осуществления - сочетаемый загуститель; согласно другому варианту осуществления - уретановый сочетаемый загуститель.

Сочетаемые загустители, такие как, например, гидрофобно модифицированные щелочные набухающие акриловые сополимеры и гидрофобно модифицированные уретановые сополимеры, обычно придают более сильную ньютоновскую реологию эмульсионным краскам по сравнению с традиционными загустителями, такими как, например, целлюлозные загустители. Характерные примеры соответствующих сочетаемых загустителей включают полиакриловые кислоты (выпускаемые, например, Ко1т & Наак Со., Р1й1айс1р1иа. Ра., Άοήδοί КМ-825 и модификатор реологии СК-708) и активированный аттапульгит (выпускаемый ЕпдеШагй, ΙδοΙίη, N.1., в виде Лйадс1 40).

Пленки из латексной краски формируют посредством коалесценции, формируя связующую матрицу при использовании краски при температуре окружающей среды для формирования твердой, неотлипающей пленки. Коалесцирующие растворители способствуют коалесценции пленкообразующего связующего, снижая температуру образования пленки. Латексные краски предпочтительно содержат коалесцирующий растворитель.

Характерные примеры соответствующих коалесцирующих растворителей включают 2феноксиэтанол, простой бутиловый эфир диэтиленгликоля, дибутилфталат, диэтиленгликоль, 2,2,4триметил-1,1,3-пентандиолмоноизобутират и их сочетания.

Согласно одному варианту осуществления коалесцирующий растворитель представляет собой простой бутиловый эфир диэтиленгликоля (бутилкарбитол) (выпускаемый 81дта-А1йгюЬ, МКтаикее, ^ίδ.) или 2,2,4-триметил-1,1,3-пентандиолмоноизобутират (выпускаемый Еак!тап СНет1са1 Со., Кшдкрой, Тепп. в виде Техапо1) либо их комбинации.

Коалесцирующий растворитель предпочтительно используют в количестве, составляющем от приблизительно 12 до 60 г или около 40 г коалесцирующего растворителя на литр латексной краски или от приблизительно 20 до 30 вес.% от массы твердых полимерных веществ в краске.

Краски, полученные согласно различным описанным здесь вариантам осуществления, могут дополнительно включать традиционные добавки, используемые в красках, такие как, например, пластификатор, противопенная добавка, пигментный наполнитель, регулятор рН, тонирующая добавка и биоцид. Подобные типичные ингредиенты перечислены, например, в ТесЬпо1оду о£ РаюК УагшкЬек апй Ьасдиегк, изданной С.К. Майепк, К.Е. Кгещег РиЪЬкЫпд Со., р. 515 (1974).

Краски обычно получают с функциональными наполнителями с целью улучшения кроющей способности, снижения стоимости, обеспечения долговечности, изменения внешнего вида, контроля реологии и влияния на другие желаемые свойства. Примеры функциональных наполнителей включают, например, сульфат бария, карбонат кальция, глину, гипс, диоксид кремния и тальк.

Наиболее обычными функциональными наполнителями для красок, предназначенных для внутренней отделки квартир, являются глины. Г лины имеют ряд свойств, которые делают их привлекательными. Недорогие кальцинированные глины, например, могут быть использованы для контроля низкой сдвиговой вязкости и имеют большую площадь внутренней поверхности, что способствует сухой кроющей способности. Однако такая площадь поверхности также может удерживать пятна.

Из-за их способности к поглощению пятен кальцинированные глины в красках предпочтительно используют только в небольших количествах, необходимых для регулирования реологии, например, обычно в количестве, составляющем менее приблизительно половины от общей массы наполняющего пигмента, или не используют вовсе. Иллюстративные наполнители, которые могут быть использованы в описываемых здесь красках, включают карбонаты кальция, которые согласно некоторым вариантам осуществления представляют собой ультратонкоизмельченные карбонаты кальция, такие как, например, ОрасипПе (выпускаемый ЕСС Шетайопа! 8у1асаида, А1а.), 8ирегтйе (выпускаемый 1тегук, Кок^еИ, Са.) или другие наполнители, имеющие размер зерен приблизительно от 1,0 до 1,2 мкм. Ультратонкоизмельченный карбонат кальция способствует оптимальному распределению диоксида титана, обеспечи- 16 024362 вающему кроющую способность (см., например, К.А. Наадепкоп, ТНе ейес! о£ ех1епкет ратйс1е δι/с оп 1Нс Ыкшд ргорегйек о£ ап иНепог 1а1ех Да! райи, Атепсап ΡαίπΙ & СоаДпдк 1оигпа1. Арг. 4, 1988, рр. 89-94).

Кроющие композиции, содержащие суспензию по изобретению, могут содержать только водные растворители, но полярные, неполярные и органический растворители, обычно используемые в данной области техники.

Латексные краски, полученные согласно описанным здесь различным вариантам осуществления, могут быть получены с использованием традиционных способов. Например, некоторые из ингредиентов краски обычно смешивают вместе с большим сдвигом, получая смесь, обычно называемую составителями измельченная масса. Консистенция такой смеси сравнима с консистенцией грязи, необходимой для эффективного диспергирования ингредиентов в мешалке с большим сдвигом. Во время получения измельченной массы энергию сильного сдвига используют для дробления агломерированных частиц пигмента.

Ингредиенты, не включенные в измельченную массу, обычно называют остатками. Остатки, как правило, имеют намного более меньшую вязкость, чем измельченная масса, поэтому их обычно используют для разбавления измельченной массы с целью получения конечной краски, имеющей нужную консистенцию.

Большая часть полимерных латексов не обладает сопротивлением сдвигу, поэтому их не используют в качестве компонента измельченной массы. Введение не обладающих сопротивлением сдвигу латексов в измельченную массу может вызвать коагуляцию латекса, что приводит к образованию комков в краске, лишая ее пленкообразующей способности или ухудшая такую способность. Поэтому краски обычно получают, добавляя латексный полимер в остаток. Однако некоторые краски, полученные согласно описанным здесь различным вариантам осуществления, содержат латексные полимеры, обычно обладающие сопротивлением сдвигу. Поэтому латексные краски могут быть получены в результате введения части или всего латексного полимера в измельченную массу. Согласно одному варианту осуществления в измельченную массу вводят по меньшей мере часть латексного полимера.

Примеры составов согласно вышеописанным различным вариантам осуществления представлены ниже. Опять же, для специалиста в данной области техники понятны варианты, которые могут быть использованы относительно описанных здесь составов. Следующие примеры представлены с целью иллюстрации различных вариантов заявленного предмета изобретения. Все числовые величины являются приблизительными. Что касается числовых диапазонов, подразумевается, что варианты, включающие использование величин, находящихся за пределами указанных диапазонов, могут, тем не менее, входить в объем настоящего изобретения. Конкретные подробности, описанные в каждом примере, не должны рассматриваться как необходимые отличительные признаки настоящего изобретения.

Примеры

Пример 1. Получение порошка из фосфата алюминия

791 г фосфорной кислоты (81,9 вес.% Н₃РО₄ или 59,3 вес.% Р₂О₅) подвергают взаимодействию со 18 9 г гидратированного гидроксида алюминия (85,3% вес. А1(ОН)₃ или 58,1 вес.% А1₂О₃) в 210 г воды при 80°С в течение часа (конечное молярное отношение Р/А1=2,99), получая кислый раствор фосфата алюминия. На второй стадии 1155 г коммерческого очищенного раствора алюмината натрия (9,7 вес. % А1 и 11,2 вес.% Ыа или 18,3 вес.% А1₂О₃ и 15,7 вес.% Ыа₂О, конечное Ыа/А1=1,36) добавляют одновременно с кислым раствором фосфата алюминия в сосуд с перемешиванием, содержащий 1500 г воды при комнатной температуре.

Конечный рН реакции составляет 7,1, а температуру во время реакции поддерживают на уровне 45°С. Полученную дисперсию центрифугируют (30 мин, 2500 об/мин - относительная центробежная сила: 1822 г) с целью удаления реакционной жидкости и формирования лепешки, которую промывают один раз водой (1000 г промывочной воды), получая белую влажную лепешку (3300 г), содержащую 27,0 вес.% нелетучих веществ (902 г в расчете на сухую массу согласно А8ТМ Ό 280) и имеющую рН, равный 7,3. Взвесь подвергают сушке распылением, получая 1090 г порошка фосфата алюминия (содержание нелетучих веществ составляет приблизительно 83%).

Пример 2. Получение порошка из фосфата алюминия

В данном примере получают 535,0 кг фосфата алюминия. Влажный продукт сушат в турбосушилке, после чего соотношение полых частиц Р:А1 (фосфор:алюминий) при 15% влажности составляет 1:1,50.

Используют 940,0 кг фосфорной кислоты для удобрения, содержащей 55,0 вес.% Р₂О₅. В первоначальной фазе подготовки осуществляют обесцвечивание кислоты, продолжающееся приблизительно 30 мин, при температуре 85°С. Для осуществления данной фазы к кислоте добавляют раствор с 8,70 кг пероксида водорода, содержащего около 50% Н₂О₂. Затем кислоту разбавляют 975,0 кг технологической воды, охлаждают до температуры 40°С и хранят при концентрации Р2О5, составляющей 27,0%.

Источником алюминия в данном виде использования является раствор коммерческого сульфата алюминия, содержащий 28% А1₂О₃. Раствор фильтруют и разбавляют технологической водой. В частности, 884,30 кг раствора сульфата алюминия и 1776,31 кг технологической воды объединяют, получая раствор, содержащий приблизительно 9,30% А12О3.

- 17 024362

В данном эксперименте используют разбавленный раствор коммерческого гидроксида натрия, содержащего 20,0% ΝαΟΗ в качестве нейтрализующего реагента. В частности, смешивают 974,0 раствора гидроксида натрия с 50% ΝαΟΗ и 1461,0 кг технологической воды. Конечную смесь охлаждают до 40°С.

Три реагента смешивают одновременно в течение приблизительно 30 мин в реакторе емкостью 7500 л. Во время добавления реагентов в реактор температуру смеси поддерживают в интервале от 40 до 45°С, а рН контролируют на уровне, составляющем от 4,0 до 4,5. В конце добавления реагентов смесь оставляют для колебания поверхности жидкости в течение приблизительно 15 мин. рН в данный момент регулируют на уровне приблизительно 5,0, добавляя раствор гидроксида натрия, содержащий 5,0% ΝαΟΗ. Получают приблизительно 7000 кг суспензии плотностью 1,15 г/см³, содержащую 6,5% твердых веществ, составляющих около 455,0 кг осадка.

Затем суспензию фильтруют в фильтр-прессе, получая 1300 кг влажной лепешки и 5700 кг фильтрата. Фильтрат состоит в основном из раствора сульфата натрия (Ν;·ι₂δΟ₂). Лепешка состоит из приблизительно 35% твердых веществ. Лепешку промывают, непосредственно в пресс-фильтре, 3860 л технологической воды при комнатной температуре, при этом соотношение промывки составляет приблизительно 8,5 см³ промывочного раствора на тонну сухой лепешки. Фильтрат, образующийся после промывки лепешки, хранят с целью возможного будущего использования или для обработки потока. Лепешку, экстрагированную из фильтра, около 1300 кг, затем загружают в диспергатор (емкостью приблизительно 1000 л) с помощью конвейерного полотна. Дисперсия, содержащая приблизительно 35% твердых веществ, имеет плотность, равную 1,33 г/см³, вязкость - 80-200 сР8, и может быть использована в качестве суспензии для изготовления краски.

Диспергированную суспензию фосфата алюминия, содержащую приблизительно 35% твердых веществ, затем перекачивают в турбосушилку. Продукт нагревают потоком горячего воздуха до температуры 135°С. Получают приблизительно 535,0 кг ортофосфата алюминия, влажность которого составляет 15%. Конечный продукт подвергают тонкому измельчению, доводя его гранулометрию до уровня, составляющего менее 400 меш. В результате окончательного анализа сухого продукта получают следующие результаты: содержание фосфора в продукте составляет приблизительно 20,2%; содержание алюминия составляет приблизительно 13,9%; содержание натрия составляет приблизительно 6,9%, и рН водной дисперсии составляет приблизительно 7,0; содержание воды составляет приблизительно 15%; плотность скелета составляет 2,20 г/см³, а средний диаметр частиц порошка составляет от 5 до 10 мкм.

Пример 3. Получение суспензии фосфата алюминия, содержащей 51 вес.% фосфата алюминия, и измерения вязкости

Для получения суспензии фосфата алюминия, содержащей 51 вес.% и >51 вес.% фосфата алюминия, используют основную суспензию, содержащую 37,2 вес.% нелетучих веществ и основной порошок фосфата алюминия, содержащий 85,5 вес.% нелетучих веществ, с добавлением различных количеств следующих диспергирующих агентов:

ί )Тетранатрийпирофосфат (Т8РР), Να.·Ρ₂Οίί) Натрийгексаметафосфат, Να(ΡΟ₃,),._:. Ыис1еаг. ίίί) Пентанатрийтрифосфат, Να₅Ρ₃Οι₀, Мегск. ίν) Додекагидрат тринатрийфосфата, Να₃ΡΟ₄, Мегск. ν) Тетракалийпирофосфат (ТКРР), Ι<₂Ρ₂Ο-.

νί) Натрийкалийтрифосфат, ^^5^0,^^1,3, полученный из (ίίί) с использованием ионообменной смолы (Эотеех 50\νΧ4-400).

Растворимость фосфатных диспергирующих агентов в воде (вес.%) при 20-25°С указана ниже в табл. 2.

Таблица 2. Растворимость фосфатных диспергирующих агентов в воде

Диспергирующий агент

Растворимость в воде (% вес.) при 20-25°С

Тетранатрийпирофосфат	5-б|а|
Натрийгексаметафосфат	20-30“
Пентанатрийтрифосфат	13-15“
Додекагидрат тринатрийфосфата	25 (Ь)
Тетракалийпирофосфат

(a) Энциклопедия промышленной химии Ульмана.

(b) Определено с использованием стандартных методов.

Приготовление суспензии

Α) 51% вес. суспензия фосфата алюминия без диспергирующего агента

52,0 г основного порошка фосфата алюминия медленно добавляют к 140,0 г основной суспензии фосфата алюминия. Смешивание осуществляют в диспергаторе Соте1е8 со скоростью перемешивания, составляющей 730±30 об/мин; добавление порошка занимает около 25 мин, и конечную смесь дополнительно перемешивают в течение 15 мин.

- 18 024362

В) 51 вес.% суспензия фосфата алюминия с диспергирующим агентом

Основные растворы диспергирующих агентов получают, растворяя каждую фосфатную соль в дистиллированной воде для получения следующих концентраций:

5,0 вес.% тетранатрийпирофосфата вес.% натрийгексаметафосфата вес.% пентанатрийтрифосфата

7,7 вес.% додекагидрата тринатрийфосфата вес.% тетракалийпирофосфата и вес.% натрийкалийтрифосфата.

Растворы фосфатного диспергирующего агента добавляют к основной суспензии фосфата алюминия для получения желаемой концентрации диспергирующего агента. Затем порошок фосфата алюминия добавляют к суспензии алюминофосфатного диспергирующего агента. Количества всех компонентов, используемых для получения 51 вес.% суспензии фосфата алюминия, указаны в табл. 3 и 4.

Таблица 3. Составы суспензий фосфата алюминия с различными диспергирующими агентами

Диспергирующий агент	Концентрация диспергирующего агента в 51% вес. суспензии фосфата алюминия (% вес.)	Основная суспензия фосфата алюминия	Количество раствора диспергирующего агента (г)	Количество порошка фосфата алюминия (0	Общая масса (г)
Г1Э3РО4	0,24	150.00	7,50	82,50	240,00
	0,50	200,00	23,00	129,00	352,00 :
№.Р2О,	ΰ,ιο	ΐΰΰ,οο	3,00	49,00	152,00 ί
	0,27	140,00	12.00	70,00	222,00 I
	0,50	140,00	26,00	94,00	260,00
	0,97	140,00	70,00	150,00	350,00
	1,49	70,00	100,00	165,00	335,00
ка Р2О?	0,25	100,00	0,72	46,00	146,72
	0,51	100,00	1,50	47,00	148,50
	0,99	100,00	3,00	49,00	152,00
	1,54	100,00	4,80	51,50	156,30
На=,Р3Ою	о.ю	100,00	1,50	47,00	148,50
	0,25	150,00	5,50	80,00	235,50
	0,53	150,00	12,50	95,00	257,50
	0,99	150,00	26,00	110,00	286,00
	1,52	100,00	31,50	94,50	226,00
	3,06	20,00	34,00	57,00	ιιι,θΰ
	0,10	юо.оо	47,00	1,20	148,20
	0,24	100,00	49,00	з.ю	152,10
	0,52	100,00	55,00	7,00	162,00
	0,99	100,00	66,00	15,00	181,00
	1,51	100,00	31,00	26,00	207,00
	3,02	50,00	87,00	46,00	183,00
№(РО3),	о.ю	135,00	1,00	63,00	199,00
	0,29	140,00	2,60	34,00	176,60
	0,49	140,00	5,00	60,00	205,00
	1,00	140,00	11,00	70,00	221,00
	1,51	140.00	18,00	80,00	238,00
	3.04	юо,оо	35,00	95,00	230,00

Таблица 4. Составы суспензий фосфата алюминия со смесями диспергирующих агентов

Смесь дисперги- рующих агентов	Концентрация диспергирующего агента в 51% вес суспензии фосфата алюминия (% вес.)	Основная суспензия фосфата алюминия	Количество раствора диспергирующего агента (г)	Количество порошка фосфата алюминия (г)	Общая масса (г)
		Ш(Р0Щ			Νπ(ΡΟΛ
А	0,98	0,49	100,00	20,00	5,00	80,00	205,00
В	0,50	0,99	100,00	9,40	9,40	71,00	189,80

Таблица 5. Составы суспензий с >51 вес.% фосфата алюминия

Концентрация фосфата алюминия в конечной суспензии (% вес.)	Концентрация диспергирующего агента в суспензии фосфата алюминия (% вес.)	Количество основной суспензии фосфата алюминия (г)	Количество раствора диспергирующего агента (г)	Количество порошка фосфата алюминия (г)	Общая масса (г)
54,17	0,99	100,00	21,00	90,50	211,50
53,85	1,51	100,00	39,00	119,00	258,00
55,71	0,98	100,00	19,70	99,00	218,70
55,45	1,51	100,00	37,00	129,00	266,00

- 19 024362

Вязкость составов 51% суспензий фосфата алюминия измеряют при помощи реометра ВНсоЮгт 115 (Соп1га\'С5). Образцы 51% суспензий фосфата алюминия перемешивают в течение 15 мин в диспергаторе Со\\'1с5 со скоростью перемешивания, составляющей 730±30 об/мин. Затем образец помещают в сосуд с коаксиальной цилиндрической геометрией и внутри сосуда устанавливают шпиндель. Образец оставляют на час при 25°С. Снятые затем показания вязкости при скоростях сдвига 100, 300 и 500 8^-1 были внесены в табл. 6 и 7.

Таблица 6. Данные по вязкости и осаждению составов 51% суспензий фосфата алюминия, полученных с различными диспергирующими агентами

Диспергирующий агент	Концентрация диспергирующего агента (% вес.)	51% суспензия
Осаждение (%М	Вязкость (СР$)
100 а’	300 в1	500 5 '
Отсутствует	0	0	2064 + 177	1334 + 103	1084 ±167
Иа3РОа	0,25	0	1780	1130	982
0,5	0	2064	1273	1024
Иа^РгО,	0,10	0	1805	1068	871
0,25	0	1406 ±411	877 + 225	705 ± 206
0,5	0	1406 +193	813 + 102	609±101
1 = 0	0	1813 ± 378	1050 ± 93	698 ±27
1,5	0	1890 + 186	1017 ± 44	697 + 6
К„Р;О,	0,25	0	2139	1343	1097
0.5	0	1888	1183	939
1=о	0	1312	670	553
1=5	0	2774	1396	1051
	0,10	0	1963	1174	966
0,25	0	1361 ±165	843 ± 89	649 + 89
0,5	0	927 + 224	662 + 81	508 ± 50
1,0	60	760	462	393
1,5	55	576	583	425
3,0	96	585	465	376
βδΝβο^Ρ} Οω	0,10	0	2164	1219	954
0,25	0	1629	956	797
0,5	0	1855	961	662
1,0	0	927	704	561
1.5	24	801	633	509
3.0	74	727	575	460
	0,10	0	2047	П55	893
0,25	0	1152 ±44	802 + 58 [ 680 + 47
0,5	0	965+ 135	604 + 81	475 ± 54
Диспергирующий агент	Концентрация диспергирующего агента (% вес)	51% суспензия
Осаждение (%)'2	Вязкость (сР®,
ТОО $ ’	300 в1	500 В ’
1,о	0	1044 ± 295	660 + 196	500 + 152
1,5	0	973 ± 76	591 + 67	456 ±40
3,0	0	2523	1236	893
Ма5Р3О10 + №{РО3)„	А	1,5 (общая)	0	1161	852	681
в	1,5 (общая)	0	1872	1359	1023

¹ Через 3 ч выдерживания при комнатной температуре (23±2°С).

² % высоты осадка.

³ ЖРэОю (0,98 вес.%) и Να(ΡΘ3)_χ (0,49 вес.%).

⁴ ЖРэОю (0,50 вес.%) и Να(ΡΘ₃)_χ (0,99 вес.%).

- 20 024362

Таблица 7. Данные по вязкости и осаждению составов суспензий, содержащих > 51% фосфата алюминия, полученного с диспергирующими агентами из пентанатрийтрифосфата

Концентрация фосфата алюминия в конечной суспензии (% вес.)	Концентрация диспергирующего агента в суспензии фосфата алюминия (% вес.)	Осаждение %	Вязкость (сРб)
100 з-1	300 з-1	500 з' 1
54, 17	0, 99	0	2874	1682	1218
53, 85	1,51	0	1308	914	757
55,71	0, 98	0	3693	1926	1437
55,45	1,51	0	5623	2405	1687

Как показывают данные, приведенные в табл. 6-7 и на фиг. 1, диспергирующие агенты из натрийгексаметафосфата и пентанатрийтрифосфата обеспечивают более низкую вязкость 51 вес.% суспензии фосфата алюминия. В большей части образцов после выдерживания образовались гели, однако сформировавшиеся гели были намного слабее геля, сформировавшегося в 51 вес.% суспензии фосфата алюминия без диспергирующего агента. Сформировавшиеся гели не текли под действием силы тяжести, но они легко разжижались при сдвиге. Натрийкалийтрифосфат, К₄,₆₅Ма₀,₃₅Р₃О1₀, также обеспечивает низкую вязкость 51% суспензии фосфата алюминия с двумя преимуществами: (ί) отсутствие осаждения при концентрации 1 вес.% и (ίί) сформировавшийся гель намного слабее суспензии с пентанатрийтрифосфатом. При использовании 51 вес.% суспензии фосфата алюминия с ШШОн, и Κ₄,₆₅Ναο,₃5Ρ₃Οι₀ и более высокой концентрацией диспергирующего агента происходит слишком сильное снижение вязкости, вызывающее формирование уплотненного осадка.

Повышение содержания твердых веществ в составе суспензии с помощью Ш-ШОн,, скорее всего, позволяет избежать осаждения, однако вязкость существенно повышается и суспензия превращается в гель, с трудом поддающийся разжижению. Согласно некоторым вариантам осуществления наивысшая целесообразная концентрация фосфата алюминия в суспензии, содержащая приблизительно 1,5 вес.% №₅Р₃О1₀, составляет около 54 вес.% (вторая строка, табл. 7).

Большая часть подвергнутых анализу 51 вес.% суспензий показала повышение вязкости после ускоренных испытаний на старение (7 дней при 54°С), однако все-таки самой высокой оказалась вязкость суспензии без диспергирующего агента. Существенного повышения вязкости после испытания на старение составов суспензий с 1,0 и 1,5 вес.% Να (РО₃)_Х не происходит. Через 3 недели при комнатной температуре (см. фиг. 2) суспензии не показывают никакой корреляции с ускоренными испытаниями в печи (7 дней при 54°С).

Вязкость 51 вес.% состава суспензии без диспергирующего агента после получения снижается, а суспензии с более низкой концентрацией диспергирующего агента (0,25 и 0,50%) проявляют тенденцию к повышению своих вязкостей со временем, за исключением №₅Р₃О1₀, сохраняющего свое первоначальное значение. С другой стороны, вязкости 51 вес.% суспензий с тетранатрийпирофосфатом и Να (РО₃)_Х при более высоких концентрациях (1,0 и 1,5%) проявляют тенденцию к снижению по сравнению с их первоначальной величиной.

Согласно некоторым вариантам осуществления диапазон вязкости, необходимый для получения 51% суспензии фосфата алюминия, составляет от 900 до 1150 сР§. При таком диапазоне в суспензиях при хранении образуется слабый гель и осаждения не наблюдается.

В обычной сухой пленке из краски частицы пигмента и наполнителя диспергированы в смоляной пленке. Кроющая способность в большой степени зависит от показателей преломления и размеров частиц. Как упомянуто выше, диоксид титана является в настоящее время стандартным белым пигментом благодаря своему высокому показателю преломления и отсутствию поглощения света на видимом участке. Сухая пленка из краски, включающая составы из фосфата алюминия согласно описанным здесь некоторым вариантам осуществления, имеет несколько отличий от обычной сухой пленки из краски. Вопервых, пленка с фосфатом алюминия представляет собой не просто пленку из смолы. Она сформирована из смеси смолы и фосфата алюминия. Таким образом, она представляет собой нанокомпозитную пленку, объединяющую две взаимопроникающие фазы с различными свойствами, обеспечивающими синергетические преимущества, касающиеся механических свойств пленки и ее стойкости к воде и другим агрессивным агентам. Во-вторых, хорошую кроющую способность пленки получают при низких содержаниях диоксида титана, поскольку такая пленка имеет большое количество закрытых пор, рассеивающих свет. Более того, в том случае, если частица диоксида титана расположена рядом с одной из таких пустот, она рассеивает свет намного сильнее, чем если бы она была полностью окружена смолой, благодаря более высокому градиенту показателя преломления. Это обеспечивает синергизм между новым фосфатом алюминия и диоксидом титана, насколько это касается кроющей способности.

В испытаниях по сравнению обычной сухой пленки из краски с пленкой, содержащей фосфат алюминия, выбирают обычный рыночный состав полуматовой акриловой краски, постепенно заменяя диок- 21 024362 сид титана фосфатом алюминия. Содержание воды и других компонентов краски регулируют нужным образом. Некоторые модификации формулы согласно данному варианту осуществления связаны с использованием меньшего количества модификатора разжижения/реологии, диспергирующего агента, акриловой смолы и коалесцирующего агента.

Как показано выше, описанные здесь варианты осуществления обеспечивают получение составов, включающих суспензию из фосфата алюминия, содержащую приблизительно 40-70% нелетучих веществ и один или более диспергирующих агентов.

Несмотря на то, что предмет изобретения был описан относительно ограниченного числа вариантов осуществления, отдельные характерные признаки одного варианта осуществления не должны приписываться другим вариантам осуществления настоящего изобретения. Ни один отдельный вариант осуществления не характеризует все аспекты настоящего изобретения. Согласно некоторым вариантам осуществления составы или способы могут включать многочисленные, не упомянутые здесь соединения или стадии. Согласно другим вариантам осуществления составы или способы не включают или по существу свободны от любых не упомянутых здесь соединений или стадий. Существуют разновидности и модификации описанных вариантов осуществления. Способ получения смол или пигментов описан как включающий ряд действий или стадий. При отсутствии иных указаний такие стадии или действия могут быть осуществлены в любой последовательности или порядке. И, наконец, любое приведенное здесь числовое значение должно рассматриваться как приблизительное, вне зависимости от того, сопровождается ли оно словом около или приблизительно. Предполагается, что прилагаемая формула изобретения включает все подобные модификации и варианты как входящие в объем настоящего изобретения.

Claims (38)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Суспензия пигмента, содержащая частицы аморфного фосфата алюминия и диспергирующий агент, концентрация фосфата алюминия в которой составляет от 40 до 70 вес.%, а концентрация диспергирующего агента составляет менее 3,5 вес.% от общей массы суспензии, в которой диспергирующий агент выбран из группы, состоящей из тетранатрийпирофосфата, гексаметафосфата натрия, пентанатрийтрифосфата, додекагидрата тринатрийфосфата, тетракалийпирофосфата, натрийкалийтрифосфата и их комбинации.
2. 2. Суспензия по п.1, концентрация диспергирующего агента в которой составляет менее 2 вес.% от общей массы суспензии.
3. 3. Суспензия по п.1, концентрация диспергирующего агента в которой составляет менее 1 вес.% от общей массы суспензии.
4. 4. Суспензия по п.1, концентрация диспергирующего агента в которой составляет от 0,1 до 1 вес.% от общей массы суспензии.
5. 5. Суспензия по п.1, концентрация диспергирующего агента в которой составляет от 0,25 до 1 вес.% от общей массы суспензии.
6. 6. Суспензия по п.1, концентрация диспергирующего агента в которой составляет около 0,25, 0,5, 0,75 или 1 вес.% от общей массы суспензии.
7. 7. Суспензия по п.1, концентрация фосфата алюминия в которой составляет от 50 до 60 вес.% от общей массы суспензии.
8. 8. Суспензия по п.1, концентрация фосфата алюминия в которой составляет около 50, 51, 52, 53, 54, 55 или 56 вес.% от общей массы суспензии.
9. 9. Суспензия по п.1, концентрация фосфата алюминия в которой составляет около 51 вес.%, а концентрация диспергирующего агента составляет менее 1,5 вес.% от общей массы суспензии.
10. 10. Суспензия по п.1, имеющая вязкость от 300 до 3500 сРз, измеренную при скорости сдвига, составляющей 100 8’¹.
11. 11. Суспензия по п.10, вязкость которой составляет от 900 до 1150 сР8, измеренная при 100 8'¹.
12. 12. Суспензия по п.1, в которой частицы фосфата алюминия имеют плотность скелета, составляющую от 1,73-2,40 г/см³.
13. 13. Суспензия по п.1, в которой частицы фосфата алюминия имеют плотность скелета, составляющую менее 1,95, 1,98, 2,00 или 2,25 г/см³.
14. 14. Суспензия по п.1, в которой молярное отношение фосфора к алюминию в фосфате алюминия составляет от 0,65 до 1,75.
15. 15. Суспензия по п.1, в которой молярное отношение фосфора к алюминию в фосфате алюминия составляет от 0,5 до 1,5.
16. 16. Суспензия по п.1, в которой молярное отношение фосфора к алюминию в фосфате алюминия составляет от 0,8 до 1,3.
17. 17. Суспензия по п.1, в которой молярное отношение фосфора к алюминию в фосфате алюминия составляет около 1.
18. 18. Суспензия по п.1, в которой средний размер радиуса отдельной частицы фосфата алюминия составляет от 5 до 80 нм.

    - 22 024362
19. 19. Суспензия по п.1, в которой фосфат алюминия дополнительно включает ион натрия.
20. 20. Суспензия по п.1, в которой фосфат алюминия дополнительно включает ионы кальция, калия, бората или аммония.
21. 21. Кроющая композиция, включающая растворитель и суспензию по любому из пп.1-20.
22. 22. Композиция по п.21, дополнительно включающая диоксид титана.
23. 23. Композиция по п.21, в которой растворитель включает воду.
24. 24. Композиция по п.21, в которой растворитель включает полярный растворитель.
25. 25. Композиция по п.21, в которой растворитель включает неполярный растворитель.
26. 26. Композиция по п.21, в которой растворитель включает органический растворитель.
27. 27. Способ получения стабильного состава суспензии фосфата алюминия по любому из пп.1-20, включающий:

    a) смешивание

    ί) базовой суспензии, содержащей около 30 вес.% аморфного фосфата алюминия от общей массы суспензии;

    ίί) порошка аморфного фосфата алюминия и ίίί) диспергирующего агента, и

    b) перемешивание полученной смеси в диспергаторе со скоростью, составляющей 500-2000 об/мин.
28. 28. Способ по п.27, в котором аморфный фосфат алюминия получают, объединяя фосфорную кислоту с гидроксидом алюминия для получения фосфата алюминия и объединяя фосфат алюминия с алюминатом натрия для получения аморфного фосфата алюминия.
29. 29. Способ по п.28, в котором до стадии объединения с алюминатом натрия фосфат алюминия получают в виде кислого раствора, имеющего рН менее 3.
30. 30. Способ по п.29, в котором алюминат натрия получают в виде раствора, имеющего рН более 10.
31. 31. Способ по п.27, в котором аморфный фосфат алюминия получают, объединяя фосфорную кислоту с гидроксидом алюминия и алюминатом натрия.
32. 32. Способ получения стабильного состава суспензии фосфата алюминия по любому из пп.1-20, включающий:

    a) смешивание

    ί) аморфного порошка фосфата алюминия, ίί) диспергирующего агента или смеси диспергирующих агентов и ίίί) воды, и

    b) перемешивание полученной смеси в диспергаторе со скоростью, составляющей 500-2000 об/мин.
33. 33. Способ по п.32, в котором аморфный фосфат алюминия получают, объединяя фосфорную кислоту с гидроксидом алюминия для получения фосфата алюминия и объединяя фосфат алюминия с алюминатом натрия для получения аморфного фосфата алюминия.
34. 34. Способ по п.32, в котором аморфный фосфат алюминия получают, объединяя фосфорную кислоту с гидроксидом алюминия и алюминатом натрия.
35. 35. Способ получения стабильного состава суспензии фосфата алюминия по любому из пп.1-20, включающий смешивание:

    ί) базовой суспензии, содержащей менее 30 вес.% аморфного фосфата алюминия от общей массы суспензии;

    ίί) диспергирующего агента или смеси диспергирующих агентов и ίίί) воды, в котором суспензия имеет вязкость, равную от приблизительно 900 до приблизительно 1150 сРк при 100 8'¹.
36. 36. Способ по п.35, в котором аморфный фосфат алюминия получают, объединяя фосфорную кислоту с гидроксидом алюминия для получения фосфата алюминия и объединяя фосфат алюминия с алюминатом натрия для получения аморфного фосфата алюминия.
37. 37. Способ по п.35, в котором аморфный фосфат алюминия получают, объединяя фосфорную кислоту с гидроксидом алюминия и алюминатом натрия.
38. 38. Применение суспензии по любому из пп.1-20 в качестве белого пигмента в краске, лаке, печатной краске, бумаге или пластмассе.