Шихта для композиционного отбеливателя и способ его получения (варианты) - RU2713356C1

Описание

Изобретение относится к получению оптических отбеливателей, применяемых для усиления эффекта белизны (степени приближения цвета к идеально белому, то есть, цвету продукта/изделия, поверхность которого диффузно отражает весь падающий на нее свет во всей видимой области спектра), и которые могут быть использованы для маскировки желтизны и придания яркости или высокой степени белизны пластическим массам, синтетическим смолам, синтетическим волокнам, краскам, пигментам, эмалям и др.

Известен флуоресцентный оптический отбеливатель 2,5-тиофенедиилбис(5-терт-бутил-1-3-бензоксазол (QUANTEX OB), один из оптических отбеливателей серии OB, поглощающих свет в ультрафиолетовой и фиолетовой областях (обычно 340-370 нм) электромагнитного спектра и повторно излучающих свет в синей области (обычно 420-470 нм). Отбеливатель увеличивает белизну и обеспечивает яркие цвета в пластмассах, покрытиях, красках, синтетических волокнах, восках, жирах и маслах (http://iceplast.ru/opticheskie-otbelivateli).

Известен флуоресцентный оптический термостойкий и химически стабильный отбеливатель 2,2'-(4,4'-дифенолвинил)дибензксазол (QUANTEX OB-1), который увеличивает белизну пластмасс и синтетических волокон и обеспечивает яркие цвета. Оптические отбеливатели функционируют в процессе флуоресценции с поглощением невидимого УФ-излучения и испусканием видимого синего света. Отбеливатель особенно полезен для полиэфирных и полиамидных (нейлоновых) волокон, а также для других высокотемпературных инженерных пластмасс (http://iceplast.ru/opticheskie-otbelivateli).

 Известен оптический отбеливатель 4-4-бис(2-бензоксазол)стильбена (CHEMAX OB-1)   для натуральных и окрашенных полимерных материалов: полиэтилена низкого и высокого давления, полипропилена, прозрачного и непрозрачного ПВХ, гомо- и сополимеров стирола, включая АБС, ПБТ, ПЭТФ, поликарбоната, полиакрилатов, полиуретанов. Помимо придания видимой белизны и голубоватого оттенка продукт повышает яркость цвета и улучшает блеск полимерных материалов. Дозировка продукта зависит от требований, предъявляемых к конечному изделию и условий переработки (http://www.bpc-chem.ru/upload/information_system_281/6/2/9/item_6296/Паспорт%20безопасности%20ОВ-1.pdf).

Однако эффективность отбеливателя остаётся недостаточно высокой.

Техническим результатом является расширение арсенала отбеливателей и повышение эффективности отбеливателя, что, в частности, позволяет снизить его количество в рецептуре готовых продуктов (красок, изделий из полимеров и др.), в которые вводится отбеливатель, при сохранении высокой степени отбеливания.

Технический результат достигается тем, что шихта для получения отбеливателя включает твёрдый носитель в количестве 10 мас.% - 90 мас.%  и оптический отбеливатель в количестве 90 мас.%  - 10 мас.%.

В качестве носителя могут быть использованы минералы природного или искусственного происхождения, например, метаборид бария или алюмосиликат кальция или боросиликат кальция или карбонат кальция, в том числе, микрокальцит, или барит или диоксид кремния, в том числе, микрокремнезём, или стеарат кальция или шунгит.

В качестве оптического отбеливателя могут быть использованы соединения, усиливающие эффект белизны (степени приближения цвета  к идеально белому,  то есть, цвету продукта/изделия, поверхность которого диффузно отражает  весь падающий на нее свет во всей видимой области спектра), например, органические соединения 4-4 дибензоксазолил стильбена или 4-4 бис (2 сульфанатостирил) или натриевая соль 4,4-бис (2-дисульфоновая кислота стирил) бифенил (QUANTEX CBS-X) или или 2,5-тиофенедиилбис(5-терт-бутил-1-3-бензоксазол (QUANTEX OB) или 2,2'-(4,4'-дифенолвинил)дибензксазол (QUANTEX OB-1) или 1,4-бис(2-бензоксазолил)нафтален (QUANTEX KСB) или 2-[4-[2-[4-(бензоксазол-2-ил)фенил]винил] фенил]-5-m илбензоксазол (QUANTEX KSN) или 4,4'-бис(2-метоксистирил)-1,1'-бифенил; 1,1'-бифенил-4,4'-бис[2-(метоксифенил) этоксифенил (QUANTEX FP127) или 4-4-бис(2-бензоксазол)стильбена (CHEMAX OB-1) и др.

Технический результат достигается также способом получения продукта, характеризующимся тем, что он включает измельчение смеси носителя и оптического отбеливателя в рабочей камере роторно-инерционной мельницы со сдвиговым усилием (с удельным  давлением в  зоне обработке) 10-50 Н при скорости сдвига 20-100 м/с с последующим перемешиванием в центробежно-эллиптической мельнице с ускорением 10-50 g и фракционированием в классификаторе.

В качестве носителя могут быть использованы минералы природного или искусственного происхождения, например, метаборид бария или алюмосиликат кальция или боросиликат кальция или карбонат кальция, в том числе, микрокальцит, или барит или диоксид кремния, в том числе, микрокремнезём, или стеарат кальция или шунгит.

В качестве оптического отбеливателя могут быть использованы соединения, усиливающие эффект белизны, например, органические соединения 4-4 дибензоксазолил стильбена или 4-4 бис (2 сульфанатостирил) или натриевая соль 4,4-бис (2-дисульфоновая кислота стирил) бифенил (QUANTEX CBS-X) или или 2,5-тиофенедиилбис(5-терт-бутил-1-3-бензоксазол (QUANTEX OB) или 2,2'-(4,4'-дифенолвинил)дибензксазол (QUANTEX OB-1) или 1,4-бис(2-бензоксазолил)нафтален (CQUANTEX KСB) или 2-[4-[2-[4-(бензоксазол-2-ил)фенил]винил] фенил]-5-m илбензоксазол (QUANTEX KSN) или 4,4'-бис(2-метоксистирил)-1,1'-бифенил или 1,1'-бифенил-4,4'-бис[2-(метоксифенил) этокси фенил (QUANTEX FP127) или 4-4-бис(2-бензоксазол)стильбена (CHEMAX OB-1) и др.

Соотношение носителя и общее количество отбеливателя составляет преимущественно 10-90 мас.% и 90-10 мас.% соответственно.

Измельчение смеси может быть осуществлено в несколько приёмов в нескольких роторно - инерционных мельницах.

Частицы размером преимущественно более 5 микрон возвращаются на рецикл. Размер частиц после окончательного измельчения может быть и больше в зависимости от предъявляемых требований к характеристикам продуктов.

Отличием предлагаемого способа от прототипа является проведение дополнительных операций предварительного измельчения и последующего смешения оптического отбеливателя с носителем в роторно - инерционной мельнице.

Технический результат достигается также способом получения продукта, характеризующимся тем, что носитель подвергают измельчению в вертикальной мельнице, затем смешивают с отбеливателем и обрабатывают смесь под действием ударных сил в стержневой мельнице со скоростью соударений 50-230 м/сек.

В качестве носителя могут быть использованы минералы природного или искусственного происхождения, например, метаборид бария или алюмосиликат кальция или боросиликат кальция или карбонат кальция, в том числе, микрокальцит, или барит или диоксид кремния, в том числе, микрокремнезём, или стеарат кальция или шунгит.

В качестве оптического отбеливателя могут быть использованы соединения, усиливающие эффект белизны, например, органические соединения 4-4 дибензоксазолил стильбена или 4-4 бис (2 сульфанатостирил) или натриевая соль 4,4-бис (2-дисульфоновая кислота стирил) бифенил (QUANTEX CBS-X) или 2,5-тиофенедиилбис(5-терт-бутил-1-3-бензоксазол (QUANTEX OB) или 2,2'-(4,4'-дифенолвинил)дибензксазол (QUANTEX OB-1) или 1,4-бис(2-бензоксазолил)нафтален (CQUANTEX KСB) или 2-[4-[2-[4-(бензоксазол-2-ил)фенил]винил] фенил]-5-m илбензоксазол (QUANTEX KSN) или 4,4'-бис(2-метоксистирил)-1,1'-бифенил или 1,1'-бифенил-4,4'-бис[2-(метоксифенил) этокси фенил (QUANTEX FP127) или 4-4-бис(2-бензоксазол)стильбена (CHEMAX OB-1) и др.

Соотношение носителя и общее количество отбеливателя составляет преимущественно 10-90 мас.% и 90-10 мас.% соответственно.

Смешение смеси с обработкой в стержневой мельнице может быть осуществлено добавлением отбеливателя в несколько приёмов, что ускоряет процесс смешивания компонентов.

Соотношение мас.% отбеливателя при введении в несколько приёмов не имеет преимуществ.

Добавление отбеливателя в несколько приёмов проводят преимущественно в разных мельницах.

Измельчение носителя в вертикальной мельнице, где под валками происходит дробление материала (уплотнение, сжатие, раздавливание, сдвиг), проводят предпочтительно до удельной поверхности 2800-3000 г/см², что соответствует фракции не более 60 мкм.

Полученная смесь после стержневых мельниц может быть дополнительно обработана в струйной мельнице, где скорость встречных потоков достигает 800-1000 м/сек.

Полученная смесь после стержневых мельниц может быть дополнительно обработана прессованием под давлением 8-20 Н/мм² в роллер прессе.

Размер частиц после окончательного измельчения составляет преимущественно 0,5-5 мкм, но может быть и больше в зависимости от предъявляемых требований к характеристикам продуктов.

Отличием предлагаемого способа от прототипа является проведение дополнительных операций предварительного измельчения и последующего смешения оптического отбеливателя с носителем в вертикальной мельнице и стержневых, а также возможное использование струйной мельницы и пресса.

Ниже приведены примеры осуществления изобретения.

Пример 1. Получение отбеливателя в роторно-инерционной мельнице.

Носитель микрокремнезем в объеме 55 мас.% фракции 2-30 мкм. и оптический отбеливатель 4-4-бис(2-бензоксазол)стильбена (CHEMAX OB-1, Китай) в объеме 45мас.% посредством индивидуальных дозаторов одновременно подаются в рабочую камеру роторно-инерционной мельницы типа "РИМ", где происходит измельчение (раздавливание  и сдвиг в тонком слое) за счет центробежной силы сдвиговым усилием 35 Н при скорости сдвига до 90 м/с, время пребывания сырьевых компонентов в рабочей камере 7-9 сек. Обработанный продукт из рабочей камеры подается в бункер накопитель – промежуточный. Из промежуточного бункера накопителя через шлюзовой питатель сырьевая смесь подается на дозатор объемно весовой центробежно-элиптической мельницы планетарного типа. В рабочей камере ЦЭМ планетарного типа при воздействии центоробежной силы с ускорением 30-35 g происходит деформационное перемешивание и дезагрегация реакционной массы. Далее продукт подается на воздушный классификатор где происходит фракционирование и разделение. Частицы размером более 5 микрон возвращаются на рецикл. Частицы размером менее 5 мкм подаются в приемный бункер - накопитель готового продукта, далее на линию фасовки.

Аналогично получены продукты из микрокремнезема в объеме 10 мас.% и оптического отбеливателя в объеме 90 мас.% при усилии 10 Н при скорости сдвига 20 м/с с последующим перемешиванием в центробежно-эллиптической мельнице с ускорением 10 g.

Аналогично получены продукты из микрокремнезема в объеме 90 мас.% и оптического отбеливателя в объеме 10 мас.% при усилии 50 Н при скорости сдвига 100 м/с с последующим перемешиванием в центробежно-эллиптической мельнице с ускорением 50 g.

Аналогично получены продукты с использованием в качестве носителя метаборид бария, алюмосиликат кальция, боросиликат кальция, карбонат кальция, в том числе микрокальцит, барит, диоксид кремния, стеарат кальция и шунгит.

Аналогично получены продукты с использованием в качестве отбеливателя 4-4 дибензоксазолил стильбена, 4-4 бис (2 сульфанатостирил), натриевая соль 4,4-бис (2-дисульфоновая кислота стирил) бифенил (QUANTEX CBS-X), 2,5-тиофенедиилбис(5-терт-бутил-1-3-бензоксазол (QUANTEX OB), 2,2'-(4,4'-дифенолвинил)дибензксазол (QUANTEX OB-1), 1,4-бис(2-бензоксазолил)нафтален (CQUANTEX KСB), 2-[4-[2-[4-(бензоксазол-2-ил)фенил]винил] фенил]-5-m илбензоксазол (QUANTEX KSN), 4,4'-бис(2-метоксистирил)-1,1'-бифенил, 1,1'-бифенил-4,4'-бис[2-(метоксифенил) этокси фенил (QUANTEX FP127).

Пример 2. Получение продукта с использованием вертикальной и стержневой мельниц.

Стадия 1. Стадия подготовки носителя

Кварцевый песок фракции 2-5 мм подают   на вращающийся стол вертикальной мельницы. Материал перемещается по поверхности стола и попадает под действие подпружиненных валков, под ними происходит предварительное уплотнение, сжатие, раздавливание, сдвиг. Удельное давление в рабочей зоне 5- 15 Н /мм².Обработанный  продукт  уносится потоком воздуха  к сепаратору. Сепаратор  отсеивает химически нейтральную, крупную фракцию 60 - 300 мкм и возвращает её на рецикл. Фракция кварцевого песка  (30 – 60 мкм) направляется в бункер накопитель кварцевой муки.

Стадия 2. Стадия гомогенизации и диспергирования сырьевых компонентов в последовательно установленных стержневых агрегатах, имеющих роторы разных конструкций и обеспечивающих разную скорость соударения.

Сырьевая смесь: предварительно подготовленный носитель - кварцевая мука 30-60 мкм в объеме 60 мас.% отбеливатель - 4-4-бис(2-бензоксазол)стильбен (CHEMAX OB-1) в объеме 15 мас.%. Сырьевая смесь подается в рабочую камеру стержневой мельницы №1. В этом аппарате реализуется режим мощного свободного удара, скорость соударение достигает 50-70 м/сек.

Обработанный продукт из рабочей камеры стержневой мельницы №1 подается в смеситель - накопитель стержневой мельницы №2, туда же одновременно подается 10 мас.% 4-4-бис (2-бензоксазол)стильбен. В стержневой мельнице №2 реализуется режим следующих друг за другом ударов, скорость соударения 70 -110 м/сек.

Далее промежуточный продукт поступает в смеситель - накопитель стержневой мельницы №3, туда же одновременно подается 15 мас.% 4-4-бис (2-бензоксазол)стильбен. Из смесителя - накопителя реакционная масса подается в рабочую камеру стержневого аппарата № 3, где скорость соударения достигает максимальной величины 230 м/сек. Последовательное механическое воздействие стержневых агрегатов ускоряет процессы фазообразования и в деформированных образцах появляются соединения и твердые растворы - формирование конечного продукта.

Стадия 3

Из приемного бункера накопителя струйного агрегата реакционная смесь подается в рабочую камеру противоточной струйной мельницы. В рабочей камере происходит процесс деформационно-молекулярного перемешивания за счет соударение встречных потоков частиц материала. Скорость встречных потоков 1000 м/сек. Процесс микронизации длится до тех пор, пока частицы размером 0,5-5 мкм не покинуть камеру выхода микрофракции через встроенный воздушно-динамический классифицирующий ротор.

Стадия 4

Далее реакционная масса подается на сырьевой накопитель межвального пространства роллер пресса. Три вращающихся с разными скоростями валка раздавливают/ деформируют/ дезагригируют твердый раствор реакционной массы. Удельное давление в рабочей зоне 10 Н/мм².

Затем продукт подается в приемный бункер - накопитель готового продукта.

Аналогично примеру 2 вводят 90 мас.% носителя и 10 мас. % отбеливателя.

Аналогично примеру 2 в качестве носителя используют метаборид бария, алюмосиликат кальция, боросиликат кальция, карбонат кальция, в том числе микрокальцит, барит, диоксид кремния, стеарат кальция, шунгит.

Аналогично примеру 2 в качестве отбеливателя используют 4-4 дибензоксазолил стильбена, 4-4 бис (2 сульфанатостирил), натриевая соль 4,4-бис (2-дисульфоновая кислота стирил) бифенил (QUANTEX CBS-X), 2,5-тиофенедиилбис(5-терт-бутил-1-3-бензоксазол (QUANTEX OB), 2,2'-(4,4'-дифенолвинил)дибензксазол (QUANTEX OB-1), 1,4-бис(2-бензоксазолил)нафтален (CQUANTEX KСB), 2-[4-[2-[4-(бензоксазол-2-ил)фенил]винил] фенил]-5-m илбензоксазол (QUANTEX KSN), 4,4'-бис(2-метоксистирил)-1,1'-бифенил, 1,1'-бифенил-4,4'-бис[2-(метоксифенил) этокси фенил (QUANTEX FP127).

Пример 3

Стадия 1.

Аналогично примеру 2 носитель микрокальцит фракция 5-7 мм, подают в вертикальную мельницу. Удельное давление в рабочей зоне 10-15 Н /мм². Фракция кальцита 20-30 мкм направляется в бункер накопитель микрокальцита.

Стадия 2.

Сырьевая смесь предварительно подготовленного носителя микрокальцита фракции 20-30 мкм в объеме 10 мас.% и отбеливателя 4-4-бис(2-бензоксазол)стильбен (CHEMAX OB-1) в объеме 90 мас.% аналогично примеру 2 подается в рабочую камеру стержневой мельницы, где скорость соударения достигает 200 м/сек.

Стадия 3

Из приемного бункера накопителя струйного агрегата реакционная смесь подается в рабочую камеру противоточной струйной мельницы. В рабочей камере происходит процесс деформационно-молекулярного перемешивания за счет соударение встречных потоков частиц материала. Скорость встречных потоков 1000 м/сек. Процесс микронизации длится до тех пор, пока частицы размером 0,5-5 мкм не покинут камеру выхода микрофракции через встроенный воздушно-динамический классифицирующий ротор.

Аналогично примеру 3 в качестве носителя используют метаборид бария, алюмосиликат кальция, боросиликат кальция, карбонат кальция, барит, диоксид кремния, стеарат кальция, шунгит.

Аналогично примеру 3 в качестве отбеливателя используют 4-4 дибензоксазолил стильбена, 4-4 бис (2 сульфанатостирил), натриевая соль 4,4-бис (2-дисульфоновая кислота стирил) бифенил (QUANTEX CBS-X), 2,5-тиофенедиилбис(5-терт-бутил-1-3-бензоксазол (QUANTEX OB), 2,2'-(4,4'-дифенолвинил)дибензоксазол (QUANTEX OB-1), 1,4-бис(2-бензоксазолил)нафтален (CQUANTEX KСB), 2-[4-[2-[4-(бензоксазол-2-ил)фенил]винил]фенил]-5-дилбензоксазол (QUANTEX KSN), 4,4'-бис(2-метоксистирил)-1,1'-бифенил, 1,1'-бифенил-4,4'-бис[2-(метоксифенил) этоксифенил (QUANTEX FP127.

Испытания заключались в сравнении белизны краски "PL-13" Meeferd РФ, в цветовых координат CIE 1976 по оси L, проходящей через точки белого, с добавлением оптического отбеливателя " CHEMAX OB-1" и композитного отбеливателя, полученного обоими способами.

Результаты представлены в таблице.

Таблица

Как видно, предлагаемый способ (варианты) позволяет получать композитный отбеливатель, с эффективностью отбеливания, превосходящую эффективность отбеливания его ингредиента, усиливающего эффект белизны (при одинаковой массе композитного отбеливателя и оптического отбеливателя его ингредиента эффективность отбеливания сохраняется).

Реферат

Изобретение относится к получению оптических отбеливателей, которые могут быть использованы для маскировки желтизны и придания  яркости  или   высокой степени белизны пластическим массам, синтетическим смолам, синтетическим волокнам, краскам, пигментам, эмалям. Шихта для получения отбеливателя включает твёрдый носитель в количестве 10 об.% - 90 об.%  и оптический отбеливатель в количестве 90 об.%  - 10 об.%. Для получения отбеливателя измельчают смесь носителя и оптического отбеливателя в рабочей камере роторно-инерционной мельницы со сдвиговым усилием 10-50 Н при скорости сдвига 20-100 м/с с последующим перемешиванием в центробежно-эллиптической мельнице с ускорением 10-50 g и фракционированием в классификаторе. Отбеливатель также получают путем измельчения носителя в вертикальной мельнице и смешения с отбеливателем. Затем смесь обрабатывают под действием ударных сил в стержневой мельнице со скоростью соударений 50-230 м/сек. Обеспечивается расширение арсенала отбеливателей и повышение эффективности отбеливателя, что позволяет снизить его количество в рецептуре готовых продуктов при сохранении высокой степени отбеливания. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 пр., 1 табл.

Формула