Середні фосфати міді та продукти їх термообробки як нові пігменти

Винахід належить до галузі неорганічної хімії, а саме до наступних середніх фосфатів міді: Cu3(PO4)2.H2O та Сu3(РO4)2.(2-3)Н2O, перший з яких може бути використаний безпосередньо або після прожарювання, другий-після прожарювання як пігменти зеленого кольору. Запропоновані пігменти можуть бути застосовані у лакофарбовій галузі, при одержанні декоративних покриттів, в промисловості пластичних мас та інших галузях, що пов'язані із використанням пігментних матеріалів. На даний момент ряд речовин застосовується (або запропоновано) як пігменти зеленого кольору. Однак дані матеріали мають ряд недоліків, а саме: складність технологічних процесів виробництва; використання при виробництві пігментів речовин небезпечних для здоров'я людей та навколишнього середовища (SO2, СrO3 та інші), зокрема таких, що мають чітко виражену канцерогенну дію (наприклад, Na2CrO4) [1, ст.74-81, 136-137]. Найбільш близькими є наступні речовини, що застосовуються як пігменти: оксид хрому (III) (Сr2 О3), оксиди цинку-кобальту (CoO. xZnO) та фосфат хрому (III) (СrРO4. хН2 O) [1, ст.74-81, 136-137]. Перший з них має яскравозелений колір і характеризується високою хімічною, термо- та світлостійкістю. Однак, при різних способах його виробництва використовується Nа2СrO4, SO2, СrО3, що є небезпечними для здоров'я людини та навколишнього середовища, зокрема при одержанні Сr2О3 з СrО3 частина оксидів хрому сублімується. Різні способи одержання Сr2О3 вимагають ведення окремих стадій те хнологічного процесу при температурах 700-790, 900 та 1200°С. Пігменти на основі Сr2O3 мають досить високу вартість. [1, ст.74-78]. При синтезі СrРO4.хН2 O також використовуються Nа2СrO4 або Na2Cr2O7 . Фосфат хрому (III) має обмежене використання (лише як антикорозійний пігмент) [1, ст. 13 6-137]. Хімічна стійкість висока, але термостійкість досить помірна. CoO.xZnO (зелені кобальтові пігменти) та пігменти споріднені до них є термо- та світлостійкими. Однак при їх виробництві використовується гетерогенна взаємодія між твердими оксидами. Це спричиняє ряд технологічних проблем, зокрема вимагає довготривалого спікання при високій температурі (1100-1200°С) [1, ст. 78-81]. Застосування середніх фосфа тів міді як пігментів, зокрема пігментів зеленого кольору невідоме. В основу винаходу поставлено задачу застосування середніх фосфатів міді та продуктів їх прожарювання як пігментів, що забезпечило б можливість одержання пігментів зеленого кольору в процесі виробництві яких використовувалися б температури не вище 800°С, були б відсутні стадії гетерогенної взаємодії між твердими фазами, вихідні та побічні продукти процесу виробництва (СuСО3.Сu(ОН)2, СuО, СО2, Н2О) були б більш безпечними, ніж такі як при виробництві Cr2О3 . Поставлена задача досягається шляхом використання Сu3(РO4)2.Н2О, а також продуктів прожарювання Сu3(РO4)2.Н2 О та Сu3(РO4) 2.(2-3)Н2O як пігментів. Середній фосфат міді Сu3(РO4)2.Н2О одержано в гідротермальних умовах з СuНРO4.Н2O [2, ст.155-157]. На даний момент сполука практичного застосування не має. Сu3(РO4)2.Н2О можна також синтезувати реакцією СuСО3.Сu(ОН)2 та Н3РO 4 (у гідротермальних умовах). Сu3(РO4)2.(2-3)Н2O утворюється при взаємодії СuСО3.Сu(ОН)2 та Н3РO4 при 60-90°С [3, ст. 1259-1261]. Сполука є метастабільною фазою в системі СuО- Н2О- P2O5 і відзначається певною нестехіометричністю складу, що дало підставу ряду авторів приписувати їй формулу 8СuО.3Р2 O5.8Н2O [2, ст. 157-158]. Метастабільність та певна нестехеометричність не перешкоджають синтезу та застосуванню даного фосфату. Він вип ускався промисловістю (згідно ТУ 6-09-01-532-78, кваліфікація продукта "Ч") і використовується як хімічний реактив. Застосування Сu3(РO4)2.Н2O, а також продуктів прожарювання Сu3(РO4)2.Н2О та Сu3(РO4)2.(2-3)Н2O як пігментів дозволяє одержати пігменти зеленого кольору з застосуванням при їх виробництві температур не вище 800°С (тобто таких температур, що не вимагають ускладненого обладнання для нагріву) та використанням як сировини речовин, менш токсичних ніж сполуки хрому (VI). Одержання даних пігментів є екологічно безпечним за умови рециклу маточного розчину (що утворюється при синтезі Сu3(РO4)2.Н2O або Сu3(РO4)2.(2-3)Н2O та уловлення його аерозолю; процеси синтезу не включають стадій гетерогенної взаємодії між двома або кількома твердими фазами. Суть винаходу пояснюється конкретними прикладами: Приклад 1. Середній фосфат міді Сu3(РO4)2.(2-3)Н2O одержують взаємодією фосфорної кислоти з основним карбонатом міді. Продукт відділяють від маточного розчину, промивають водою сушать та прожарюють. В процесі прожарювання до 500°С відбувається незворотній перехід забарвлення вихідного матеріалу від блакитного до світло-зеленого. Забарвлення лишається незмінним до температури 700°С. Одержаний пігмент розмелюють та просіюють. Він характеризується світло- та термостійкістю. В іншому способі вихідний кристалогідрат нагрівають до 750-800°С. При цьому він спікається набуваючи зеленого кольору з холодним відтінком (бірюзового), даний відтінок переважно зникає при наступному розмелюванні. Одержаний матеріал просіюють. Він також є термостійким та світлостійким пігментом, зокрема може служити складовою частиною декоративних покриттів, що отримують методом спікання. Приклад 2. Середній фосфат міді Сu3(РO4)2.Н 2О синтезують реакцією розчину фосфорної кислоти концентрації 28% з основним карбонатом міді в гідротермальних умовах при температурі 170°С. Для реагентів молярне співвідношення P/Cu складає 2,5. Одержаний продукт після фільтрування промивання та сушіння є пігментом світло-зеленого кольору, що має високу світлостійкість. При прожарюванні останнього до температури 800°С утворюється інший пігмент сірувато-зеленого кольору, що характеризується світло- та термостійкістю. 1. Корсунський Л. Ф. И др. Неорганические пигменты: Справ, изд.-СПб.: Химия, 1992. 2. Y. Cudennec, A. Lecerf, A. Riou, Y. Gerault// Соmр. Rend. Acad. Sci. Paris.Ser. П.-1984- Т 299, №1-8-155-158. 3. Л.Н. Ще гров, В.А Копилевич//Укр. хим. журн. 1987-Т.53, №12-с.1259-1261.