Модифікатор для пігментів

Модифікатор для пігментів, що містить похідну карбоксилвмісну сіль карбонової кислоти, який відрізняється тим, що як карбоксилвмісну сіль карбонової кислоти використовують комплексну речовину загальної формули OCH2 C CH2O CH2O R H: OC CO OCH2 CH2O CH2O R OC C R R R COOH O O O Дібензо-18-краун-6 O O O O O 18-краун-6 15-краун-5 або з поліетиленгліколем загальної формули НО(СН2СН2О-)n-Н (n=9-115) при масовому співвідношенні у цих комплексах компонентів 1:1. Корисна модель відноситься до області виробництва модифікаторів і поверхнево-активних речовин (ПАР) для пігментів, що використовуються в пігментних композиціях. У виробництві емалей, фарб і пігментних композицій, модифікація і диспергування пігментних частинок може проводитись як на стадії виготовлення пігментів, так і на стадії введення пігменту в офарблюючи середовища: лаки, пластмаси, пластифікатори і ін. полімери. Унаслідок великої різноманітності сучасних плівкоутворюючих і пластифікаторів, модифікація пігментів набуває важливе UA O O O (19) O O O 40938 O O O (11) або комплекс лужної чи лужноземельної солі насиченої або ненасиченої карбонової кислоти С6-С20 з нижченаведеним краун-ефіром (13) U где R CH2O R 3 40938 значення і як модифікатори доцільно використовувати ПАР, які проявляють здібність до хемосорбції в звичайних умовах, оскільки ефект модифікації поверхні пігментів і інтенсифікації диспергування в цьому випадку значно вище. Особливе значення набувають ПАР-модифікатори при введенні пігменту у високомолекулярне зв'язуюче у разі поганого змочування пігменту середовищем або нерівномірного розподілу пігменту в офарблюючому середовищі. Відомо, що як ПАРи рекомендуються різні сполуки, частіше аліфатичні аміни, кислоти, мила, лецитин і їх комбінації, залежно від пігментів, що використовуються, і зв'язуючих [Штерн М.А. Хим. наука і пром., 1959, т.4, №5, с.641-644]. Проте застосовують ПАР в процесі модифікації при отриманні пігменту, звертаючи увагу на їх кількість залежно від області застосування пігменту, тому пігменти навіть з модифікованими поверхнями не можуть бути універсальними. Найближчим до пропонованого модифікатора є диспергатор для пігментів, який є сумішшю 5097,9% мас. ненасиченої карбонової кислоти [(мет)акрилова, малеінова, кротонова кислоти, їх солі], 0,1-20% мас. продукту приєднання до вказаних кислот простих або складних гліциділових ефірів (метил-, 2-етілгексилгліциділовий ефір або метагліциділацетат, гліциділбензоат) і 2-30% мас. (мет)акрилового ефіру. Переважні 40%-ві розчини, CH2O R OCH2 C CH2O CH2O які мають в'язкість меншу 20Пз при 20°С. При введенні 0,05-5% мас. в дисперсії пігментів забезпечується висока стабільність і низька в'язкість пігментної дисперсії [заявка Японії 58-83869, РЖХім., 1985, 198П], синтезований по даному патенту диспергатор наступного складу: 86% мас. натрієвої солі малеінової кислоти, 10% мас. метакрилового ефіру, має такі істотні недоліки як сильне вспінення і надмірне розрідження композицій, що пігментуються, що в 1,5-2 рази збільшує час диспергування, не дозволяє у ряді випадків досягти необхідного ступеня перетиру пігменту в офарблюваному середовищі, збільшує час дополіамідування при фарбуванні поліаміду. Метою корисної моделі є отримання модифікатора, який знімає піноутворення, розрідження дисперсії, підвищує ступінь перетиру пігментних композицій в лаках і фарбах, при збереженні їх високої фарбувальної концентрації і стабільності в процесі зберігання. Поставлена мета досягається введенням пропонованого модифікатора при фарбуванні композиції, лаків і полімерів пігментами. Модифікатор з диспергуючою властивістю є продуктом хімічної взаємодії ефірвміщуючих ПАМ (натрієвої солі карбоксилвмістноі олігоєфірноі смоли, яка представляє собою продукт конденсації багатоатомних спиртів с числом атомів вуглецю С2-С7 та ангідридів дікарбонових кислот С2-С7) загальної формули CH2O R CO OC C OCH2 где R H: C OCH2 CO R CH2O CH2O R R COOH ун-ефіром (формули дивись нижче) O O O O O O O OC R OC або лужної чи лужно-земельної солі насиченої або ненасиченої карбонової кислоти С6-С20 з кра O CH2O R CH2O CH2O R 4 O O Дібензо-18-краун-6 або поліетиленгліколем загальної формули НО(СН2СН2О-)n-Н, де n = 9-115 при масовому співвідношенні у комплексі компонентів 1:1. Модифікатор може бути використано в кількості 5 O O O O O O O 18-краун-6 15-краун-5 10% від маси пігменту. Комплекси лужної солі олігоефірноі смоли з краун-ефірами утворюються по нижче приведеній схеми: 5 40938 6 + O Поверхня RCOO-Na+ + O O O O O Вказані модифікатори добре розчиняються як в полярному, так і в неполярному полімерному середовищі, за рахунок чого знижується поверхневе натягнення, підвищується змочуваність пігментних частинок, що покращує диспергуємість пігменту; модифікатор хемосорбується на поверхні пігментних частинок, запобігає розрідженню дисперсії і піноутворенню, властивому ПАР на основі ефірвміщуючих ПАМ, сульфо- і карбонових кислот з краун-ефірами, що у результаті приводить до зниження часу диспергування і дополіамідування, забезпечує високу фарбувальну концентрацію, утворює стабільні пігментні дисперсії в лаках, фарбах і пластифікаторах. Зіставлений аналіз запропонованого модифікатора і отриманого по найближчому аналогу дозволяє зробити висновок, що модифікатор, що заявляється, відрізняється від відомого введенням нового компоненту, а саме: ефірвміщуючих ПАМ з краун-ефіром; лужної чи лужно-земельної солі насиченої або ненасиченої карбонової кислоти С6С20 з краун-ефіром або з поліетиленгліколем. Використовування комплексу ПАР на основі хімічної суміші ефірвміщуючих ПАМ з краун-ефиром чи солі лужного або лужноземельного металу насиченої або ненасиченої карбонової кислоти С6-С20 з краун-ефіром або з поліетиленгліколем загальної формули НО-(СН2СН2О-)n-Н (n=9-115) у якості модифікатора поверхні пігментів, що забезпечує добре диспергування пігментів у лаках, фарбах і полімерних зв'язуючих і у пластифікаторах в патентній і науковій літературі не виявлено. Таким чином, технічне рішення, що заявляється, відповідає критерію «новизна». Аналіз відомих модифікаторів показує, що солі лужних металів карбонових кислот, які використовуються при отриманні органічних пігментів, виконують функцію лише диспергатора, а для модифікації поверхні пігментних частинок додатково використовується флотамін [Авт. свід. СРСР 911894, 1981г.]. Відоме застосування алкілового ефіру етиленгліколя [Австралійський пат. 423098; РЖХім., 1974, 2С406П], який також сприяє диспергуванню фталоціаніна міді у разі додаткового введення для модифікації пігментних частинок алкіламіна. Суттєвою перевагою пропонованого модифікатора є можливість введення його безпосередньо при виготовленні фарб, емалей і пігментації полімерних зв'язуючих, унаслідок чого можна застосовувати органічні пігменти з будь-якою фільністю поверхні, оскільки модифікатор хемосорбується на поверхні пігментних частинок, забезпечуючи необхідний гідрофільно-гідрофобний баланс поверхні. При цьому без розрідження дисперсії усувається піноутворення, поліпшується диспергуємість піг Поверхня RCOO O O Na O O ментів, зберігається висока стабільність лаків і фарб при зберіганні, підвищується фарбувальна концентрація. Модифікатор для пігментів одержують реакцією взаємодії лужної або лужно-земельної сілі карбоксильно(ефір)вміщуючих ПАМ, лужної або лужноземельної сілі насиченої або ненасиченої карбонової кислоти С6-С20 з краун-ефіром або з поліетиленгліколем загальної формули НО(СН2СН2О-)n-Н (n=9-115) при співвідношенні компонентів (мас. %): сіль карбонової кислоти - 9-60 і краун-ефір або поліетиленгліколь - 40-91 у полярному або неполярному середовищі з подальшим виділенням розчинника відомими прийомами. Використовування еквімолекулярної кількості краун-ефіру або поліетиленгліколя у вказаному співвідношенні до солі карбоксил (ефір)вміщуючого ПАМ, лужного або лужноземельного металу карбонової кислоти С6-С20 забезпечує утворення складу, що є модифікатором для пігментів з диспергуючою властивістю. Менша кількість краун-ефіру або поліетиленгліколя знижує ефективність хемосорбції, приводить до піноутворення в процесі диспергування пігменту в зв'язуючому і пластифікатору, збільшує час (тривалість) диспергування, різко знижує дисперсність пігменту. Більша кількість краун-ефіру або поліетиленгліколя економічно невигідно, т. я. в цьому випадку краун-ефір або поліетиленгліколь служить якби дорогим наповнювачем. Пропонований модифікатор для пігментів є або порошкоподібною, або мазеподібною речовиною і рекомендується вводити в кількості от 1 до 40 мас.% від маси кольорового пігменту при фарбуванні зв'язуючих і пластифікаторів в процесі приготування лаків, фарб, емалей, фарбування полівінілхлориду, хімволокон в масі і т.п. Приклад 1. В ємність, забезпечену перемішуючим пристроєм, завантажують 173мас.ч. 20%ного водного розчину резината натрію (0,1міль) і додають при перемішуванні 34,6мас.ч. (0,1міль) 18-краун-6, перемішують протягом 1 години, потім відділяють розчинник відомими прийомами, одержують з кількісним виходом модифікатор для пігментів з диспергуючою властивістю з мольним співвідношенням солі карбонової кислоти (С20) і краун-ефіру 1:1. Приклад 2. В ємність, забезпечену перемішуючим пристроєм, завантажують 100мас.ч. розчинника - хлороформу, 34,3мас.ч. стеарата кальцію і 34,3мас.ч. поліетиленгліколя (n=9), перемішують протягом 1 години, потім відділяють розчинник відомими прийомами. Отримують з кількісним виходом модифікатор для пігментів з диспергуючою властивістю з масовим співвідношенням солі карбонової кислоти (С18) і поліетиленгліколя 1:1. 7 40938 Аналогічно отримують модифікатор для пігментів (див. таблицю 1), використовуючи різні ефірні 8 складові і солі різних карбонових кислот. Таблиця 1 Ефірна складова 18-краун-6 15-краун-5 дібензо-18-краун-6 15-краун-5 діціклогексано-18-краун-6 ПЕГ-9 (поліетіленгліколь, n=9) ПЕГ-115 (поліетіленгліколь, n=115) ПЕГ-35 (поліетіленгліколь, n=35) Сіль карбонової кислоти Ефірвміщуючий карбоксил натрія (С2) Ефірвміщуючий карбоксил натрія (С7) Стеарат калія (C18) Абіетат натрія (С20) Нафтенат калія (С11) Стеарат кальція (С18) Абіетат алюмінія (С20) Резінат барія (С20) *В якості розчинника можуть бути використаний також бензол, толуол, ксилол і інш. Пігментацію полікапроаміда з використанням запропонованого модифікатора здійснюють в колінчастому змішувачі, в який завантажують 120мас.ч. олігомеру, 65мас.ч. капролактаму, пігмент (яскраво-фіолетовий К антрахіноновий в альфа-формі) з модифікатором в кількості 25мас.ч., отриманий за прикладом 2. Масу перемішують при 255°С до закінчення процесу дополіамідування і отримання плава, придатного для лиття жилки, визначають відносну в'язкість плава і дисперсність. Після цього плав переробляють в полімерний концентрат, який вводять в білий розплав полікапроаміда, внаслідок чого отримують інтенсивно забарвлену у фіолетовий колір капронову нитку. Аналогічно процес ведуть з використанням модифікатора по прототипу. Якісні характеристики приведені нижче в табл. 2. Таблиця 2 Пігментація полікапроаміда. № п\п 1 2 3 4 5 Показники якості Піноутворення, хв Відносна в'язкість по віскози метру ВЗ-4, хв. Час дополіамідування, г Міра дисперсності, мкм Фарбувальна концентрація, % Пігментація нітроцелюлозних зв'язуючих з використанням запропонованого модифікатора здійснюють в автоматичній машині для перетиру паст. Завантажують 24мас.ч. касторової олії, 8мас.ч. двоокису титана, 8мас.ч. пігменту голубого фталоціанінового із змістом 5% модифікатора, отриманого за прикладом 1. Масу диспергують до отри Пропонований модифікатор Відсутній 1,94 9 10-12 112 Модифікатор по прототипу 105 2,81 18 19-20 Приймається за 100 мання однорідної пасти протягом 1 години, додають 100мас.ч. мастики на основі нітролаку і 40мас.ч. етилацетату, розмішують до готовності до застосування методом розпиленості. Аналогічно процес проводять з використанням модифікатора по найближчому аналогу. Якісні характеристики приведені нижче в таблиці 3. Таблиця 3 Пігментація нітроцелюлозних зв'язуючих № п/п Показники якості Пропонований модифікатор 1 Піноутворення, хв. Відносна в'язкість по віскозиметру ВЗ-4, хв. Укривістість, г/м2 Міра перетиру, мкм Фарбувальна концентрація, % Відсутній Модифікатор по прототипу 36 97 41 18,3 12 119 25,3 23 Приймається за 100 2 3 4 5 Пігментацію пластифікаторів на основі дібутіл(октіл)фталата з використанням запропонованого модифікатора здійснюють в колінчастому змішувачі, в який завантажують дібу тіл(октіл)фталат в кількості 70мас.ч. і 30мас.ч. пігменту чорного (сажі), що містить 3мас.ч. модифікатора. Отриманого за прикладом 2. Перетир здійснюють протягом 3 годин і шнеком вивантажу 9 40938 ють в тару. Аналогічним чином процес ведуть з використанням модифікатора по найближчому 10 аналогу. Якісні характеристики приведені нижче в таблиці 4. Таблиця 4 Пігментація пластифікаторів дібутіл(октіл)фталатних. № п/п Показники якості Пропонований модифікатор 1 Піноутворення, хв Відносна в'язкість по віскозиметру ВЗ4, хв. Укривістість, г/м2 Міра перетиру, мкм Фарбувальна концентрація, % Відсутній Модифікатор по прототипу 31 120 80 11 10 115 14 15 Приймається за 100 2 3 4 5 Виходячи з приведених в таблицях 2-4 порівняльних даних, позитивний ефект від запропонованого модифікатора наступний: - запобігання піноутворення в процесі пігментації капроаміда; - поліпшення в'язкістних властивостей середовища, що пігментується; - зниження часу диспергування в 2-3 рази і Комп’ютерна верстка А. Крулевський відповідно зменшення енерговитрат; - поліпшення текстури (перетирання) пігментних частинок в 1,5-2 рази; - модифікатор для пігментів може бути застосовний як в гідрофільних, так і в гідрофобних середовищах, тоді як модифікатор по прототипу застосовується переважно в гідрофільних середовищах. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601