RU2620054C2 - Способ получения светостойких пигментов - Google Patents

Способ получения светостойких пигментов Download PDF

Info

Publication number
RU2620054C2
RU2620054C2 RU2014146526A RU2014146526A RU2620054C2 RU 2620054 C2 RU2620054 C2 RU 2620054C2 RU 2014146526 A RU2014146526 A RU 2014146526A RU 2014146526 A RU2014146526 A RU 2014146526A RU 2620054 C2 RU2620054 C2 RU 2620054C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tio
hours
pigments
temperature
pigment
Prior art date
Application number
RU2014146526A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014146526A (ru
Inventor
Михаил Михайлович Михайлов
Original Assignee
Михаил Михайлович Михайлов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Михайлович Михайлов filed Critical Михаил Михайлович Михайлов
Priority to RU2014146526A priority Critical patent/RU2620054C2/ru
Publication of RU2014146526A publication Critical patent/RU2014146526A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2620054C2 publication Critical patent/RU2620054C2/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/06—Treatment with inorganic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/02—Compounds of alkaline earth metals or magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/04—Compounds of zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/04—Compounds of zinc
    • C09C1/043—Zinc oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28—Compounds of silicon
    • C09C1/30—Silicic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/36—Compounds of titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/36—Compounds of titanium
    • C09C1/3607—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/40—Compounds of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/40—Compounds of aluminium
    • C09C1/407—Aluminium oxides or hydroxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в лакокрасочной и химической промышленности, в строительстве, в космической технике. Светостойкие пигменты получают путем смешивания одного из порошков ZnO, TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3, MgAl2O4, Zn2TiO4, BaTiO3 с оксидантами с добавлением дистиллированной воды. Проводят диспергирование в шаровых мельницах или магнитных мешалках до получения однородной пастообразной массы. Затем осуществляют выпаривание не более 6 ч при температуре не более 250°С, перетирание и прогрев не более 4 ч при температуре менее 1000°С. Оксиданты добавляют в смесь в количестве не более 30 мас.%. В качестве оксидантов используют пероксид натрия, или пероксоборат натрия, или пероксоборат калия. Изобретение позволяет повысить светостойкость пигментов, устранить многостадийность и использование сложного и дорогостоящего оборудования, уменьшить время и температуру проведения операций. 1 табл., 6 пр.

Description

Увеличение светостойкости пигментов для эмалей и красок является насущной проблемой лакокрасочной и химической промышленности и строительной индустрии. Ее решение позволит продлить сроки эксплуатации изделий, на которые нанесены такие краски и эмали, а также улучшить их качество и потребительские свойства.
Существуют различные способы увеличения светостойкости пигментов, основанные на различных физических явлениях и процессах. К таким способам относится модифицирование пигментов различными добавками, которые или поглощают часть падающей световой энергии, или образуют мономолекулярные слои вокруг зерен пигментов, предотвращающие разделение первичных продуктов фотолиза, или выступают в роли центров релаксации первичных дефектов.
Способ №1. Известен способ повышения стойкости к облучению пигментного диоксида циркония путем модифицирования силикатом стронция при следующем соотношении компонентов, масс. %: силикат стронция 0,1-10, диоксид циркония 90,0-99,9 [Пигмент на основе двуокиси циркония. Авторское свидетельство СССР №1068449 от 22.09.1983, SU 1068449 по заявке №3418755, 07.01.1983]. При содержании силиката стронция менее 0,1% эффект увеличения стойкости недостаточен с практической точки зрения, а при содержании SrSiO3 более 10% снижается эффект увеличения стойкости, а также может иметь место коагуляция лака - связующего при приготовлении терморегулирующих покрытий. Недостатком данного способа является не высокая эффективность в отношении увеличения стойкости к действию излучений.
Способ №2. Известен способ повышения стойкости к действию излучений пигмента диоксида циркония, заключающийся в модифицировании микродобавкой стронция [Способ получения стабилизированной двуокиси циркония. АС. СССР №5222138 // Б.Н. 1976, №3, с. 66]. Роль микродобавки сводится к захвату и аннигиляции первичных продуктов разложения пигмента при действии излучений. Однако она не достаточно эффективна.
Способ №3. Известен способ повышения светостойкости пигмента ZrO2, заключающийся в выборе более эффективной по сравнению с выше приведенным примером микродобавкой SrSiO3, которая при высокотемпературном прогреве взаимодействует с диоксидом циркония с образованием цирконата стронция по реакции
Figure 00000001
Такая реакция обеспечивает лучший контакт между поверхностью зерен и гранул ZrO2 и диоксидом кремния. Но диоксид кремния в этом случае не играет роли защитного слоя [Известия АН СССР Неорганические материалы, 1988, т. 24, №6, с. 960-963]. Недостатком данного способа является то, что цирконат стронция в этом случае является дефектом по отношению к основному пигменту и при облучении могут образовываться катионы стронция, являющиеся дефектами и центрами поглощения в решетке ZrO2.
Способ №4. Известен способ повышения светостойкости пигмента ZrO2, заключающийся в выборе модификатора на основании измерений диэлектрической проницаемости соединений, в качестве которых могут выступать порошки Al2O3, SrO, MgO, SiO2, SrNO3 [Способ выбора модификатора для пигментов светоотражающих покрытий. Патент РФ №2160295 от 107.11.2000 по заявке №98114045 от 10.07.1998. RU 2160295]. Этот способ расширяет возможности способа №3, так как позволяет обоснованно выбрать тип модификатора, но основной недостаток при этом не устраняется.
Способ №5. Известен способ повышения стойкости к действию излучений пигментного диоксида циркония путем модифицирования диоксидом кремния со средним размером гранул 5-110 мкм при следующем соотношении компонентов, масс. %: диоксид кремния 1-7, диоксид циркония 93-99 [Пигмент для светоотражающих покрытий. Патент РФ №2144932 от 27.01.2000, RU 2144932 по заявке №98110024 от 27.05.2008]. Эффект повышения стойкости к действию излучений обусловлен тем, что на поверхности зерен и гранул ZrO2 образуется защитная аморфная пленка SiO2+nH2O за счет разложения тетрахлорида кремния
Figure 00000002
Недостатками данного способа является сложности его осуществления и получения пленок с высокой сплошностью.
Способ №6. Такой же эффект достигается путем нанесения на поверхность зерен и гранул ZrO2 методом мономолекулярного наслаивания монослоя SiO2 в реакции разложении SiCl4 [Известия АН СССР Неорганические материалы, 1990, т. 26, №9, с. 1889-1892].
Недостатком данного способа являются технологические сложности его осуществления, поскольку получение частиц SiO2 осуществляется в две стадии: разложение тетрахлорида кремния по реакции (2); дегидратация полученного диоксида кремния путем прогрева при температуре 670°С по реакции:
Figure 00000003
Кроме того, при наращивании нескольких слоев нарушается сплошность пленки во время дегидратации по реакции (3), что понижает радиационную стойкость пигмента.
Способ №7. Известен способ повышения светостойкости частиц диоксида титана путем нанесения на них частиц диоксида циркония гидролизом на поверхности полиэстерной пленки [Titanium dioxide pigment for poyester film filling and film blended therewith (11-Aug-1998), Publication Number: JP 10-212423 A, Publish Date: 11-Aug-1998, Application Number: JP 09-29750, Japanese Application Publication Inventors: YAMAMOTO KENJI. Applicants: TEIKA CORP. International: C09C 1/36; C08J 5/18; C08K 3/20; C08K 9/02; C08L 67/03. Priority: JP (1997)-29750 A 28-Jan-1997.]. В этом способе для получения модифицированного пигмента используется полимерная пленка в качестве центров адсорбции, позволяющая без нагрева осуществлять осаждение частиц диоксида циркония на поверхности диоксида титана. Принцип повышения светостойкости заключается в том, что частицы диоксида циркония, поглощают часть квантов света и тем самым защищают частицы диоксида титана, т.е. они частично экранируют их от излучения.
Способ №8. Известен способ повышения светостойкости пигментов диоксида титана, заключающийся в его прогрева в кислороде [Михайлов М.М. О возможности повышения фото- и радиационной стойкости порошков TiO2 (рутил) прогревом в кислороде // РАН. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2007, №35, с. 102-106]. Для его осуществления образцы пигмента TiO2 квалификации Р 02 помещали в вакуумную установку, которую откачивали до не более 10-4 Па, напускали кислород до давления 0,2-760 мм рт. ст и прогревали при температуре 110-150°С, в течение 17-120 мин. Стойкость к облучению определяли по изменению спектров диффузного отражения и интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения до и после облучения. Недостатком данного способа является большие трудовые и энергетические затраты, связанные с необходимостью получения высокого вакуума, напуска кислорода и прогрева порошков в его атмосфере. При этом эффективность способа не очень высокая.
Способ №9. Другим подобным способом повышения светостойкости пигмента TiO2, является его обработка ультрафиолетом в кислороде [Михайлов М.М. О возможности повышения фото- и радиационной стойкости порошков TiO2. Обработка ультрафиолетом в кислороде // РАН. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2007, №8, с. 82-88.]. Эффект уменьшение концентрации анионных вакансий и повышения светостойкости в обработанных порошках может проявляться за счет диссоциация кислорода по реакции
Figure 00000004
сорбции атомарного кислороде на поверхности пигмента, его диффузии в поверхностные слои зерен и взаимодействии с анионными вакансиями. Этот кислород служит поставщиком кислорода взамен уходящего при облучении, он будет замещать вновь образованные вакансии при облучении пигмента.
Данный способ является эффективным, но обладает существенным недостатком, связанным с необходимостью размещения порошков в вакуумной камере, в которой после получения вакуума следует создать атмосферу кислорода напуском через специальное устройство - натекатель и в ней облучать порошки ультрафиолетом. Материальные и энергетические затраты для реализации данного способа заключаются в необходимости приобретения и эксплуатации высоковакуумной система и источника ультрафиолетового излучения.
Способ №10. Указанные в способе №9 недостатки частично устраняются в способе повышения светостойкости порошков TiO2, основанном на обработке ультрафиолетом на воздухе [Михайлов М.М. О возможности повышения радиационной стойкости порошков TiO2 при обработке УФ-облучением на воздухе // РАН. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2007, №10, с. 68-72]. Экспериментальное оборудование в этом способе значительно упрощается, так как не требуется вакуумной камеры, необходим только источник ультрафиолетового излучения для насыщения порошков диоксида титана кислородом. Но и эффективность обработки существенно снижается по сравнению со способом №8.
Помимо указанных способов повышения фото- и радиационной стойкости путем насыщения решетки пигментов кислородом, к настоящему времени разработаны способы, основанные на создании на поверхности зерен и гранул слоев других соединений, выполняющих роль центров релаксации первичных продуктов фотолиза и радиолиза и поглощающих часть энергии излучений, падающих на диоксид титана - роль защитных слоев.
Способ №11. Известен способ повышения светостойкости пигментов, путем создания слоев оксидов циркония и алюминия на поверхности пигмента диоксида титана [Реферат №2135536]. Частицы TiO2 диспергируют в воде, добавляют диспергатор (гексаметафосфат натрия), полученную суспензию нагревают до 46,11-50°С. Добавляют раствор H2SO4 для поддержания рН от 7 до 9. Вводят раствор сульфата циркония. Осаждают 0,1-2,5% гидроксида циркония от массы TiO2 в пересчете на ZrO2. Добавляют водный раствор NaOH для поддержания рН от 7 до 9. Вводят водный раствор алюмината натрия. Осаждают 3,5-4% гидроксида алюминия от массы TiO2 в пересчете на Al2O3. Полученный продукт отфильтровывают, промывают водой и сушат при 110°С. Измельчают. Пигментный композит имеет улучшенные оптические свойства, такие, как рассеяние, блеск, яркость и цвет, а также стойкость. Недостатком способа является сложность осуществления, заключающаяся его в многостадийности и необходимости использования различных реактивов.
Способ №12. Известен способ повышения светостойкости пигментов диоксида титана является создание на его поверхности слоев, состоящих из диоксида церия в количестве 0,01-1 мас. % и аморфного диоксида кремния в количестве 1-8 мас. % от количества диоксида титана [Реферат №2099372]. Пигмент может быть дополнительно покрыт гидроксидом алюминия в количестве 2-4 мас. % от количества диоксида титана. Далее добавляют водорастворимый силикат в количестве 1-6 мас. % и минеральную кислоту для осаждения, по крайней мере, при рН 8 плотного аморфного диоксида кремния, при этом шлам непрерывно перемешивают и поддерживают температуру 60-100°С на протяжении всего процесса осаждения. Дополнительно к шламу добавляют водный раствор алюмината натрия и серную кислоту для осаждения гидроксида алюминия. Пигмент по изобретению обладает улучшенной прочностью, улучшенной устойчивостью к фотохимическому разложению. Недостатком способа является сложность осуществления, заключающаяся его в многостадийности и необходимости использования различных реактивов.
Общим недостатком способов №10-№12 является многоступенчатость химических реакций и большое число реагентов, необходимых для их осуществления, а также отсутствие данных по качеству наносимых слоев на поверхность зерен порошков диоксида титана, что не позволяет определить целесообразность нанесения последующих слоев, после нанесения предыдущих. Например, в способе №5 после нанесения слоя CeO2 фото- и радиационная стойкость полученной композиции не определялась и не была доказана необходимость нанесение еще слоя SiO2, а в способе №6 после нанесения слоя ZrO2 фото- и радиационная стойкость полученной композиции не определялась и не была доказана необходимость нанесение еще слоя Al2O3.
Известны также другие способы повышения светостойкости пигментов и красок, изготовленных на их основе, заключающиеся в использовании для этих целей наночастиц.
Способ №13. Известен способ повышения светостойкости краски, в которой в качестве пигмента используют смесь смесь наночастиц оксидов металла ZrO2 (30-55 мас. %) и MgO (25-35 мас. %) с размером частиц 80-120 нм, в качестве связующего - жидкое стекло (20-25 мас. %) [REFLECTIVE COATING COMPOSITION. Application: 2008150546/15, 19.12.2008. Effective date for property rights: 19.12.2008. Inventor(s):Zhabrev V.A., Kuznetsova L.A., Efimenko L.P. et.al. Proprietor(s):Uchrezhdenie Rossijskoj akademii nauk Institut khimiisilikatov imeni I.V. Grebenshchikova (IKhS RAN)] Недостатком данной композиции является то, что пигмент полностью на 100% состоит из наночастиц, стоимость которых во много раз превышает стоимость этих же соединений с частицами микронных размеров. Нанопорошки используются не эффективно с точки зрения повышения светостойкости, поскольку для этих целей достаточно несколько процентов наночастиц от массы пигмента, который они обволакивают, создавая слои, выступающие в качестве центров релаксации первичных дефектов, образованных квантами света.
Способ №14. В данном способе устранен недостаток способа №13 тем, что в качестве пигмента используют не на 100% нанопорошки, а смесь содержащую 5-7 мас. % нанопорошка ZrO2 и 93-95 мас. % микропорошка ZrO2, которую перемешивают в магнитной мешалке с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°С в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°С в течение 2 час [Пигмент на основе смесей микро и нанопорошков диоксида циркония Михайлов М.М. Положительное решение от 19.06.2014 по заявке на изобретение №2013101193/05 (001497) от 10.01.2013]
Способ №15. Известен способ повышения светостойкости пигмента TiO2 путем получения смеси, содержащей от 0,5 до 5,0 мас. % нанопорошка ZrO2 и от 95,0 до 99,5 мас. % микропрошка TiO2, которую перемешивают с добавлением дистиллированной воды, полученный раствор выпаривают в сушильном шкафу при 150°С в течение 6 часов, перетирают в агатовой ступке и прогревают при температуре 800°С в течение 2 час [Пигмент на основе модифицированного порошка диоксида титана. Михайлов М.М. Решение на выдачу патента на изобретение от 20.05.2014 по заявке №2012143246/04 (069397) от 09.101.2012]. Данный способ выбран в качестве прототипа.
Указанные в перечисленных выше способах недостатки в предлагаемом изобретении отсутствуют из-за устранения многостадийности химических реакций, применения различных реактивов, прогрева при высокой температуре, использовании сложного и дорогостоящего оборудования, трудоемкости и больших времен проведения операций. Ниже приведены примеры осуществления предлагаемого способа.
Пример 1. К одному из пигментов ZnO, TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3, MgAl2O4, Zn2TiO4, BaTiO3 добавляют в необходимых в пропорциях оксиданты и дистиллированную воду, диспергируют в шаровых мельницах или магнитных мешалках необходимое количество времени до получения однородной пастообразной массы. Полученную пасту выпаривают не более 6 час при температуре не более 250°С, после выпаривания перетирают и прогревают не более 4 час при температуре не более 1000°С. Полученный порошок запрессовывают в металлические чашечки под давлением 1 МПа и измеряют спектр диффузного отражения в области 220-2500 нм. Затем облучают светом ксеноновой дуговой лампы в течение 10 час с интенсивностью, равной интенсивности излучения солнца в этом диапазоне, измеряют спектр диффузного отражения после облучения, рассчитывают изменение интегрального коэффициента поглощения Δas после облучения.
Пример 2. К одному из пигментов ZnO, TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3, MgAl2O4, Zn2TiO4, BaTiO3 добавляют в необходимых в пропорциях оксиданты и дистиллированную воду, диспергируют в шаровых мельницах или магнитных мешалках необходимое количество времени до получения однородной пастообразной массы. Полученную пасту выпаривают не более 6 час при температуре не более 250°С, после выпаривания перетирают и прогревают не более 4 час при температуре менее 1000°С. Полученный порошок запрессовывают в металлические чашечки под давлением 1 МПа и измеряют спектр диффузного отражения в области 220-2500 нм. Затем облучают светом ксеноновой дуговой лампы в течение 20 час с интенсивностью, равной интенсивности излучения солнца в этом диапазоне, измеряют спектр диффузного отражения после облучения, рассчитывают изменение интегрального коэффициента поглощения Δas после облучения.
Пример 3. К одному из пигментов ZnO, TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3, MgAl2O4, Zn2TiO4, BaTiO3 добавляют в необходимых в пропорциях оксиданты и дистиллированную воду, диспергируют в шаровых мельницах или магнитных мешалках необходимое количество времени до получения однородной пастообразной массы. Полученную пасту выпаривают не более 6 час при температуре не более 250°С, после выпаривания перетирают и прогревают не более 4 час при температуре менее 1000°С. Полученный порошок запрессовывают в металлические чашечки под давлением 1 МПа и измеряют спектр диффузного отражения в области 220-2500 нм. Затем облучают светом ксеноновой дуговой лампы в течение 30 час с интенсивностью, равной интенсивности излучения солнца в этом диапазоне, измеряют спектр диффузного отражения после облучения, рассчитывают изменение интегрального коэффициента поглощения Δas после облучения.
Пример 4. К одному из пигментов ZnO, TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3, MgAl2O4, Zn2TiO4, BaTiO3 добавляют в необходимых в пропорциях оксиданты и дистиллированную воду, диспергируют в шаровых мельницах или магнитных мешалках необходимое количество времени до получения однородной пастообразной массы. Полученную пасту выпаривают не более 6 час при температуре не более 250°С, после выпаривания перетирают и прогревают не более 4 час при температуре менее 1000°С. Полученный порошок запрессовывают в металлические чашечки под давлением 1 МПа и измеряют спектр диффузного отражения в области 220-2500 нм. Затем облучают светом ксеноновой дуговой лампы в течение 40 час с интенсивностью, равной интенсивности излучения солнца в этом диапазоне, измеряют спектр диффузного отражения после облучения, рассчитывают изменение интегрального коэффициента поглощения Δas после облучения.
Пример 5. К одному из пигментов ZnO, TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3, MgAl2O4, Zn2TiO4, BaTiO3 добавляют в необходимых в пропорциях оксиданты и дистиллированную воду, диспергируют в шаровых мельницах или магнитных мешалках необходимое количество времени до получения однородной пастообразной массы. Полученную пасту выпаривают не более 6 час при температуре не более 250°С, после выпаривания перетирают и прогревают не более 4 час при температуре менее 1000°С. Полученный порошок запрессовывают в металлические чашечки под давлением 1 МПа и измеряют спектр диффузного отражения в области 220-2500 нм. Затем облучают светом ксеноновой дуговой лампы в течение 50 час с интенсивностью, равной интенсивности излучения солнца в этом диапазоне, измеряют спектр диффузного отражения после облучения, рассчитывают изменение интегрального коэффициента поглощения Δas после облучения.
Пример 6. К одному из пигментов ZnO, TiO2, SiO2, ZiO2, Al2O3, MgAl2O4, Zn2TiO4, BaTiO3 добавляют в необходимых в пропорциях оксиданты и дистиллированную воду, диспергируют в шаровых мельницах или магнитных мешалках необходимое количество времени до получения однородной пастообразной массы. Полученную пасту выпаривают не более 6 час при температуре не более 250°С, после выпаривания перетирают и прогревают не более 4 час при температуре менее 1000°С. Полученный порошок запрессовывают в металлические чашечки под давлением 1МПа и измеряют спектр диффузного отражения в области 220-2500 нм. Затем облучают светом ксеноновой дуговой лампы в течение 60 час с интенсивностью, равной интенсивности излучения солнца в этом диапазоне, измеряют спектр диффузного отражения после облучения, рассчитывают изменение интегрального коэффициента поглощения Δas после облучения.
Выбор изменений интегрального коэффициента поглощения Δas после облучения в качестве меры светостойкости обусловлен тем, что коэффициент поглощения as характеризует изменения по всему спектру диффузного отражения для любой эмали и краски относительно спектра излучения Солнца согласно выражения
Figure 00000005
где Rs - интегральный коэффициент диффузного отражения эмалей солнечного излучения, рассчитанный как среднеарифметическое значение коэффициента диффузного отражения по 24 точкам, расположенным на равноэнергетических участках спектра излучения Солнца;
ρλ - спектральная отражательная способность, Iλ - спектр излучения Солнца, λ1÷λ2 диапазон Солнечного спектра (в области 0,24÷2,5 мкм Солнце излучает 98% всей энергии), n - количество равноэнергетических участков солнечного спектра, равное 24.
Значения Δas после облучения каждой конкретной эмали иди краски рассчитывали по выражению:
Figure 00000006
где as0 - значение as до облучения, ast - значение as после времени облучении t.
По полученным на основании выполненных экспериментальных исследований и расчетов значениям Δas определяют эффективность модифицирования (К) отношением изменений коэффициента поглощения не модифицированных пигментов ZnO, TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3, MgAl2O4, Zn2TiO4, BaTiO3 (ΔaSH) к значениям изменений коэффициента поглощения пигментов, модифицированных оксидантами (ΔaSM) при концентрации оксидантов С≤30 мас. %. Значения эффективности модифицирования приведены в таблице для времени облучения 10, 20, 30, 40, 50, 60 часов.
Figure 00000007
Данные таблицы показывают, что при всех значениях времени облучения светом лампы солнечного спектра эффективность модифицирования значительно больше единицы, что свидетельствует о более высокой светостойкости модифицированных пигментов по сравнению со светостойкостью соответствующих не модифицированных пигментов.

Claims (1)

  1. Способ получения светостойких пигментов, заключающийся в том, что пигменты получают путем смешивания одного из порошков ZnO, TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3, MgAl2O4, Zn2TiO4, BaTiO3 с оксидантами с добавлением дистиллированной воды, диспергирования в шаровых мельницах или магнитных мешалках необходимое количество времени до получения однородной пастообразной массы, выпаривания не более 6 ч при температуре не более 250°С, перетирания и прогревания не более 4 ч при температуре менее 1000°С, отличающийся тем, что в смеси ингредиентов добавляют оксиданты в количестве не более 30 мас.%, в качестве которых используют одно из следующих соединений: пероксид натрия, пероксоборат натрия, пероксоборат калия.
RU2014146526A 2014-11-19 2014-11-19 Способ получения светостойких пигментов RU2620054C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014146526A RU2620054C2 (ru) 2014-11-19 2014-11-19 Способ получения светостойких пигментов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014146526A RU2620054C2 (ru) 2014-11-19 2014-11-19 Способ получения светостойких пигментов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014146526A RU2014146526A (ru) 2016-06-10
RU2620054C2 true RU2620054C2 (ru) 2017-05-22

Family

ID=56114877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014146526A RU2620054C2 (ru) 2014-11-19 2014-11-19 Способ получения светостойких пигментов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2620054C2 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3981737A (en) * 1973-02-20 1976-09-21 Kemira Oy Process for producing lightproof titanium dioxide pigment
SU1407941A1 (ru) * 1986-10-08 1988-07-07 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Отделения Химии Поверхности Института Физической Химии Им.Л.В.Писаржевского Способ поверхностной обработки пигментного диоксида титана
US7264672B1 (en) * 2006-10-31 2007-09-04 National Titanium Dioxide Co. Ltd. (Cristal) Titanium dioxide pigment composite and method of making same
JP2008069193A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Tayca Corp 微粒子二酸化チタン組成物およびその製造方法
CN103113762A (zh) * 2013-02-25 2013-05-22 南京钛白化工有限责任公司 一种用于高耐光性装饰层压纸钛白粉的制备方法
RU2527262C2 (ru) * 2012-10-09 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Пигмент на основе модифицированного порошка диоксида титана

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3981737A (en) * 1973-02-20 1976-09-21 Kemira Oy Process for producing lightproof titanium dioxide pigment
SU1407941A1 (ru) * 1986-10-08 1988-07-07 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Отделения Химии Поверхности Института Физической Химии Им.Л.В.Писаржевского Способ поверхностной обработки пигментного диоксида титана
JP2008069193A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Tayca Corp 微粒子二酸化チタン組成物およびその製造方法
US7264672B1 (en) * 2006-10-31 2007-09-04 National Titanium Dioxide Co. Ltd. (Cristal) Titanium dioxide pigment composite and method of making same
RU2527262C2 (ru) * 2012-10-09 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Пигмент на основе модифицированного порошка диоксида титана
CN103113762A (zh) * 2013-02-25 2013-05-22 南京钛白化工有限责任公司 一种用于高耐光性装饰层压纸钛白粉的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014146526A (ru) 2016-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Braun et al. TiO2 pigment technology: a review
Veronovski et al. The influence of surface-treated nano-TiO2 (rutile) incorporation in water-based acrylic coatings on wood protection
AU2006202179A1 (en) Lower-energy process for preparing passivated inorganic nanoparticles
Anupriya et al. Facile synthesis of ceria nanoparticles by precipitation route for UV blockers
Ruszala et al. Low carbon footprint TiO2 substitutes in paint: A review
Grzmil et al. Preparation and characterization of single-modified TiO2 for pigmentary applications
RU2527262C2 (ru) Пигмент на основе модифицированного порошка диоксида титана
Moongraksathum et al. CeO 2–TiO 2 mixed oxide thin films with enhanced photocatalytic degradation of organic pollutants
AU2019263099A1 (en) Nitrogen-doped TiO2 nanoparticles and the use thereof in photocatalysis
Eshaghi et al. Preparation and photo-induced superhydrophilicity of composite TiO2–SiO2–In2O3 thin film
Zhang et al. Photocatalytic effects of wool fibers modified with solely TiO2 nanoparticles and N-doped TiO2 nanoparticles by using hydrothermal method
Khataee et al. Self-cleaning acrylic water-based white paint modified with different types of TiO2 nanoparticles
Mikhailov et al. Effect of modifying TiO2 powdert with SiO2 and ZrO2 nanoparticles on its composition, structure, optical properties, and on the alteration of these parameters under solar spectrum quanta
Tulli et al. Photocatalytic efficiency tuning by the surface roughness of TiO2 coatings on glass prepared by the doctor blade method
Caldas et al. Fabrication of CN-HAp heterostructures from eggshells with improved photocatalytic performance in degrading of mixing dyes under sunlight
RU2677173C1 (ru) Пигмент на основе порошка BaSO4, модифицированного наночастицами SiO2
RU2620054C2 (ru) Способ получения светостойких пигментов
RU2620386C2 (ru) Способ получения светостойких эмалей и красок
RU2678272C1 (ru) ПИГМЕНТ ДЛЯ ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКА BaSO4, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ ZrO2
US3412944A (en) Process for producing titanium dioxide pigments
Gleń et al. Effect of CeO2 and Sb2O3 on the phase transformation and optical properties of photostable titanium dioxide
El-Toni et al. Synthesis and silica coating of calcia-doped ceria/mica nanocomposite by seeded polymerization technique
RU2555484C2 (ru) Пигмент на основе порошка диоксида титана, модифицированного наночастицами
JP2010090011A (ja) 酸化チタン粉末、分散液及び酸化チタン粉末の製造方法
Gunnarsson Self cleaning paint: Introduction of photocatalytic particles into a paint system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161120