Спосіб одержання світлого наповнювача

Изобретение относится к способам получения наполнителей на основе сульфата кальция, преимущественно светлых, используемых в резинотехнической, лакокрасочной, кабельной, полимерной, целлюлозно-бумажной, строительстве и других отраслях промышленности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения наполнителя из шлама фосфорной кислоты [1]. Согласно данному способу проводят взаимодействие фосфогипса и кальцийсодержащего соединения в твердой фазе, а полученный продукт сушат при 400-900°С. В качестве кальцийсодержащего материала используют мел или известь. Так, 500г фосфогипса с содержанием Р2О5 0,5-1,5% смешивают с 5-15г мела, высушивают при температуре от 400 до 900°С, размалывают в шаровой мельнице и сепарируют. Получаемый по известному способу дегидратированный гипсовый наполнитель характеризуется следующими параметрами: белизна - 84,8-86,7%, влагосодержание - 0,1-19,5%, маслоемкость - 20,0-25,0г/100г наполнителя. Большой разброс значений влагосодержания и сравнительно невысокая белизна продукта ограничивают эффективное использование наполнителя в других, кроме целлюлозно-бумажной, отраслях промышленности, так как использование наполнителей в полимерных и лакокрасочных композициях возможно при их влагосодержании не более 0,5%. Наполнитель по данному способу, как и другие неорганические наполнители (мел, каолин, диоксид титана, литопон), характеризуется недостаточной стабильностью физико-химических параметров при длительном хранении в условиях повышенной влажности. После 30 суток выдержки при относительной влажности 98±2% белизна наполнителя понижается с 84,8% до 82,0%, влагосодержание увеличивается с 0,1% до 7,9%, маслоемкость повышается от 20,0 до 30,5г/100г наполнителя. Задачей изобретения является разработка способа получения светлого наполнителя из техногенного гипса, который обеспечил бы получение наполнителя с высокими физико-химическими свойствами и их стабильностью во времени, что позволило бы эффективно использовать его в композиционных материалах различного технического назначения. Достигается этот результат путем модифицирования частиц наполнителя и условиями его реализации. Для решения поставленной задачи предложен способ получения светлого наполнителя, включающий обработку техногенного гипса кальцийсодержащим соединением, сушку и измельчение, в котором, согласно изобретению, обработанный кальцийсодержащим соединением техногенный гипс модифицируют в воздушной или в водной средах синтетическими жирными кислотами в количестве 0,5-5,0 мас.% от массы гипса, процесс сушки осуществляют при температуре £95°С, при этом используют синтетические жирные кислоты фракций С 10С25 или кубовые остатки их производства, а модифицирование проводят в течение 5-90мин. Установлено, что механохимическое модифицирование синтетическими жирными кислотами продукта взаимодействия технического гипса с кальцийсодержащим соединением в воздушной или водной средах обеспечивает эффективную лиофилизацию поверхности частиц, которая предотвращает поглощение ими влаги при длительном хранении. При этом получают наполнитель с высокими физико-химическими свойствами: белизна - 86,0-95,0%, влагосодержание - 0,15-0,40%, маслоемкость - 15,0-20,0г/100г наполнителя, стабильными во времени, что характеризуется их практической неизменностью после 30 суток экспозиции в условиях 98±2%ной относительной влажности (белизна - 86,0-94,5%, влагосодержание - 0,2-0,5%, маслоемкость - 15,0-20,5г/100г наполнителя. Способ реализуется следующим образом. Техногенный гипс с любой технологической влажностью (5-40%) обрабатывают кальцийсодержащим соединением при тщательном перемешивании, продолжительность которого в зависимости от природы и агрегатного состояния реагирующих компонентов изменяются от 10 до 60мин. Затем полученный продукт подвергают модифицированию в воздушной среде или водной средах синтетическими жирными кислотами в количестве 0,5-5,0 мас.% от массы гипса. При модифицировании в воздушной среде продукт взаимодействия гипса с кальцийсодержащим материалом предварительно высушивают при температуре £95°С до постоянной массы. Сушку можно осуществлять на воздухе или в любых сушильных агрегатах. Высушенный продукт помещают, например, в шаровую мельницу, вводят добавку СЖК и измельчают. При модифицировании в водной среде продукт взаимодействия техногенного гипса с кальцийсодержащим соединением используют в виде водной суспензии с концентрацией твердой фазы 10-40%, обеспечивающей необходимую текучесть системы. Суспензию помещают, например, в шаровую мельницу, вводят добавку СЖК и диспергируют. Модифицирование в воздушной и водной средах проводят в течение 5-90мин., что обеспечивает как полноту модифицирования поверхности частиц продукта, так и дисперсность частиц, требуемую технологией использования наполнителя. Примеры реализации способа. Пример 1. 500г фосфогипса с влажностью 20 мас.% тщательно смешивают с 18г извести молотой в течение 60мин. на лабораторных бегунах. Полученную смесь сушат на воздухе при температуре 23±1°С в течение 60мин. до постоянной массы. Высушенный продукт массой 378г помещают в лабораторную шаровую мельницу, вносят 11,34г СЖК фракции С17-С20, что составляет 3,0 мас.% от массы гипса и модифицируют в течение 60мин. Наполнитель характеризуется следующими параметрами: белизна 94,0%, влагосодержание - 0,2%, маслоемкость -16,0г/100г наполнителя, средний размер частиц - 15мкм (табл., пр.4). После экспозиции в течение 30 суток при относительной влажности 98±2% основные физико-химические свойства наполнителя практически не изменились: белизна - 94,0%, влагосодержание -0,3%, маслоемкость -16,2г/100г наполнителя, средний размер частиц - 20мкм. Пример 2. 500г борогипса с влажностью 20 мас.% тщательно смешивают с 22г извести-пушонки в течение 30мин. в механической ступке. Получаемую смесь сушат в лабораторном термошкафу при температуре 95°С в течение 120мин. до постоянной массы. Высушенный продукт массой 422г помещают в лабораторную шаровую мельницу, вносят 12,66г СЖК фракции С17-С20, что соответствует 3,0% от массы гипса и модифицируют в течение 90мин. Наполнитель характеризуется следующими параметрами: белизна - 95,0%, маслоемкость - 15,0г/100г наполнителя, влагосодержание - 0,15%, средний размер частиц - 10мкм (табл. пр.6). После экспозиции в течение 30 суток при относительной влажности 98+2% наполнитель имеет следующие показатели; белизна - 94,5%, влагосодержание - 0,2%, маслоемкость - 15,0г/100г наполнителя, средний размер частиц - 10мкм. Пример 3. 500г фосфогипса с влажностью 30 мас.% тщательно смешивают с 27г извести-пушонки и 600г воды в течение 10мин. в лабораторной шаровой мельнице. В полученную суспензию с содержанием твердой фазы 29,5% вводят 10,5г СЖК фракции С21-С25, что составляет 3,0% от массы гипса, и модифицируют в течение 20мин. Полученную суспензию сушат в лабораторном термошкафу при температуре 95°С в течение 8 час до постоянной массы. Наполнитель характеризуется следующими параметрами: белизна - 90,0%, влагосодержание - 0,4%, маслоемкость -18,0г/100г наполнителя, средний размер частиц -10мкм (табл., пр.9). После экспозиции в течение 30 суток при относительной влажности 98+2% основные физико-химические свойства наполнителя практически не изменились: белизна - 89,0%, влагосодержание - 0,45%, маслоемкость 18,5г/100г наполнителя, средний размер частиц - 10мкм. Установлено, что заявляемые условия модифицирования, химическая природа модификаторов при использовании гипсов и кальцийсодержащих соединений различной природы выбраны из условий, обеспечивающих получение светлых наполнителей с высокими физико-химическими свойствами, стабильными во времени. Результаты приведены в таблице. Приведенные в таблице данные свидетельствуют, что предложенный способ обеспечивает получение светлого наполнителя, обладающего высокой белизной - 81,0-95,0%, низкими влагосодержанием - 0,15-0,40% и маслоемкостью - 15,0-20,0г/100г наполнителя, причем указанные свойства являются стабильными во времени, что характеризуется практической неизменностью указанных свойств после экспозиции в условиях 98±2%-ной относительной влажностью в течение 30 суток (белизна - 81,0-94,5%, влагосодержание - 0,20-0,45%, маслоемкость - 15,0-20,5г/100г наполнителя). Процесс получения светлого наполнителя по предложенному способу отличается оригинальной технологией и низкой энергоемкостью.