RU2543209C1 - Способ получения гидрофобного наполнителя для полимеров путем модифицирования химически осажденного карбоната кальция стеариновой кислотой - Google Patents
Способ получения гидрофобного наполнителя для полимеров путем модифицирования химически осажденного карбоната кальция стеариновой кислотой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2543209C1 RU2543209C1 RU2013141455/05A RU2013141455A RU2543209C1 RU 2543209 C1 RU2543209 C1 RU 2543209C1 RU 2013141455/05 A RU2013141455/05 A RU 2013141455/05A RU 2013141455 A RU2013141455 A RU 2013141455A RU 2543209 C1 RU2543209 C1 RU 2543209C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium carbonate
- stearic acid
- chalk
- hydrophobic
- filler
- Prior art date
Links
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 144
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 title claims abstract description 42
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 4
- 208000004434 Calcinosis Diseases 0.000 title 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 title 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 title 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 21
- 229940088417 precipitated calcium carbonate Drugs 0.000 claims description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 27
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 6
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 6
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 5
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 5
- RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M sodium octadecanoate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 4
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 4
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- KGRVJHAUYBGFFP-UHFFFAOYSA-N 2,2'-Methylenebis(4-methyl-6-tert-butylphenol) Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C)=CC(CC=2C(=C(C=C(C)C=2)C(C)(C)C)O)=C1O KGRVJHAUYBGFFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 2
- -1 hydroxy-ethyl-imino Chemical group 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001944 Plastisol Polymers 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229940088990 ammonium stearate Drugs 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- JPNZKPRONVOMLL-UHFFFAOYSA-N azane;octadecanoic acid Chemical compound [NH4+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O JPNZKPRONVOMLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 239000004999 plastisol Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical class [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в производстве строительных и отделочных материалов, изделий из пластмасс, в частности из поливинилхлорида и полимерной глины. Для получения гидрофобного карбонатного наполнителя для полимеров побочный продукт производства минеральных нитроудобрений - химически осажденный мел, сушат на сушилке с кипящим слоем в течение 2 часов при температуре 200°С до влажности не более 0,2 %. Затем высушенный мел пневмотранспортом подают на вибросита №014 и 0045 для удаления включений кремнезема и силикатов. Просеянный карбонат кальция подают на измельчение в шаровой мельнице, которое проводят в течение 5 часов. Далее карбонат кальция направляют на сепарацию в магнитном сепараторе. Полученный тонкодисперсный карбонат кальция направляют в вихревую мельницу, где проводят гидрофобизацию стеариновой кислотой, взятой в количестве 0,8 % к массе карбоната кальция, при температуре 100°С. Гидрофобный карбонат кальция охлаждают холодным воздухом и расфасовывают. Изобретение позволяет утилизировать отход производства минеральных нитроудобрений с получением высококачественного гидрофобного карбонатного наполнителя для полимеров. 2 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при производстве изделий из пластмасс, в частности поливинилхлорида (ПВХ), красок, эмульсий, полимерной глины и т.д.
Известен способ получения тонкодисперсного карбоната кальция, модифицированного стеариновой кислотой, применяемого в качестве регулятора реологии в пластизолях, клеях, эластомерах на основе натурального или синтетического каучука [Патент US7300974, МПК C08G 77/04, опубл. 27.11.2007, бюл. №3668], в котором предлагается использовать в качестве реологических регуляторов минеральный материал: природный карбонат кальция, измельченный до высокой степени дисперсности. Природный карбонат кальция получают из мела, кальцита или мрамора, отдельно или в смеси. Производится обработка мела жирными кислотами, их солями или смесью солей (предпочтительно использование стеариновой кислоты или ее солей, таких как стеараты кальция, магния и цинка).
Недостатком данного изобретения является то, что в нем отсутствует предварительная подготовка природного карбоната кальция, содержащего большое количество примесей, оказывающих отрицательное воздействие на качество наполнителя, для достижения высокой степени белизны, в связи с тем, что белизна наполнителя не всегда является показателем качества готовой продукции.
Известен способ получения гидрофобного карбоната кальция для использования в качестве укрепляющего компонента и/или расширителя наполнителя в натуральных или синтетических эластомерах и пластмассах, силиконовых каучуках и герметиках, а также в полимерных покрытиях, красках и бумажных покрытиях, путем обработки силоксаном [Патент GB235453, МПК С01F11/18, опубл. 25.04.2001, бюл. №5841].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения гидрофобного наполнителя с большой площадью поверхности на основе карбоната кальция химически осажденного для придания изделиям из пластмасс непрозрачности путем обработки стеаратом аммония или стеаратом натрия [Патент US4927618, МПК C01F 5/24, опубл. 22.05.1990, бюл. №5839], включающий осаждение карбоната кальция в реакторе из нержавеющей стали, оснащенном охлаждающей рубашкой, мешалкой с двумя лопастными рабочими колесами турбин, трубкой из нержавеющей стали для направления потока углекислого газа, крыльчатки и зонда для мониторинга рН суспензии.
Готовят суспензию гидроксида кальция путем быстрого добавления пыли реактивной извести, содержащей около 93% активного оксида кальция, к 7,75 литрам воды при 50°С в реакторе при перемешивании, затем суспензию охлаждают.
В суспензию гашеной извести добавляют 2-(гидрокси-этил-имино)-бис-(метилен-бис) фосфорную кислоту в количестве 0,05% к массе карбоната кальция. Суспензию разбавляют водой, затем продавливают через нее углекислый газа в воздушной смеси при перемешивании. Затем суспензию обрабатывают фосфорной кислотой, разбавленной 1:1 с водой. Затем суспензию пропускают через сита №0325 для удаления песка, присутствующего в извести, и обезвоживают на вакуумном фильтре. Осадок на фильтре сушат в течение 12 часов при 110°С. Получают осажденный карбонат кальция с удельной поверхностью 85 см2/г. Площадь поверхности определяют по дегазации образца осажденного карбоната кальция известного веса в азоте, затем измеряют площадь поверхности по одной точке BET адсорбции азота с использованием прибора «Micromeritics-2200». Затем готовят эмульсию стеариновой кислоты смешением стеариновой кислоты и воды с температурой 75-80°С. Затем готовят раствор стеарата натрия добавлением эмульсии стеариновой кислоты к раствору гидроксида натрия. Суспензию, содержащую карбонат кальция, нагревают до 80°С при перемешивании. Затем медленно добавляют раствор стеарата натрия в течение 5 минут при постоянном перемешивании. Температуру суспензии поддерживают на уровне 80-85°С в течение одного часа. Гидрофобную суспензию карбоната кальция отфильтровывают, сушат при 110°С до получения мелкого порошка. Содержание стеариновой кислоты в готовом продукте - 10%.
Недостатками указанного способа являются трудоемкость и длительность в связи с тем, что осажденный карбонат кальция готовят путем растворения сырья карбоната кальция в водной среде с последующим осаждением карбоната кальция, что предполагает большое количество операций по получению продукта, а также недостаточно высокая дисперсность получаемого карбоната кальция в связи с тем, что осаждаемые конгломераты частиц имеют достаточно большой размер частиц, что снижает качество готового наполнителя и затрудняет его переработку.
Технической задачей изобретения является разработка способа получения гидрофобного карбонатного наполнителя для полимеров путем модифицирования химически осажденного карбоната кальция стеариновой кислотой, позволяющего уменьшить техногенное воздействие на природную среду в связи с уменьшением объемов отвалов карбоната кальция как отхода производства, интенсифицировать процесс получения гидрофобного карбонатного наполнителя за счет использования в качестве основного компонента химически осажденного мела, образующегося как побочный продукт при производстве минеральных нитроудобрений, улучшить физико-механические свойства карбонатного наполнителя.
Технический результат заключается в уменьшении техногенного воздействия на природную среду в связи с уменьшением объемов отвалов карбоната кальция как отхода производства, интенсификации процесса получения гидрофобного карбонатного наполнителя за счет использования в качестве основного компонента химически осажденного мела, образующегося как побочный продукт при производстве минеральных нитроудобрений, улучшении физико-механических свойств карбонатного наполнителя.
Способ осуществляют следующим образом. Побочный продукт производства минеральных нитроудобрений - химически осажденный мел, просушивают в сушилке с кипящим слоем в течение 2 часов при температуре 200°С до влажности не более 0,2%. Для удаления аммиака, который присутствует в составе мела в связи с тем, что мел является отходом производства нитроудобрений, затем высушенный мел пневмотранспортом подают на вибросита №014 и 0045 для удаления включений кремнезема и силикатов, имеющих больший диаметр, чем частицы мела. При отсеивании примесей значительно улучшается показатель белизны мела. Белизну исходного и просеянного мела определяют на приборе «Блескомер фотоэлектрический». Белизна образца мела исходного в процентах по отношению к коэффициенту отражения абсолютного отражателя, принимаемого за 100%, равна 85%, в то время как белизна образца мела просеянного составляет 89%. Затем мел направляют на измельчение в течение 5 часов до достижения минимальной дисперсности 30-40 мкм в измельчитель-дезинтегратор, например в шаровую мельницу. Мел загружают в шаровую мельницу. При вращении барабана мелющие тела центробежной силой прижимаются к его стенке, поднимаются и, достигнув определенной высоты, падают или скатываются вниз. Когда в барабане находится подлежащий измельчению материал, то мелющие тела (ударом при падении, раздавливанием и истиранием при скатывании) будут его измельчать. Способ измельчения сыпучих материалов методом истирания и удара позволяет получать готовый продукт высокой степени дисперсности. Для изучения влияния времени измельчения на насыпную плотность отбирали пробы через каждый час в течение 8 часов. Было изучено влияние времени измельчения на насыпную плотность карбоната кальция и выявлено, что с увеличением времени измельчения насыпная плотность мела возрастает. После 5 часов измельчения дальнейшего увеличения насыпной плотности мела не происходит.
При измельчении наблюдается намол металла в меле, поэтому измельченный мел направляют на сепарацию в магнитный сепаратор, предназначенный для удаления ферромагнитных тел и частиц из порошкообразных сыпучих веществ, склонных к образованию включений комков, налипанию и зависанию в системах транспортирования при переработке. Причем во избежание поглощения мелом влаги и поддержания постоянной температуры процессы измельчения и сепарирования работают в системе частичной рециркуляции воздуха.
После сепарации полученный тонкодисперсный карбонат кальция подают на гидрофобизацию. В качестве гидрофобного агента используют стеариновую кислоту С17Н35СООН. Оптимальное содержание модифицирующего агента 0,8% к массе карбоната кальция. Обработку карбоната кальция стеариновой кислотой осуществляют при температуре 100°С, например, в вихревой мельнице. Смешение реагентов осуществляется за счет трения, ударного воздействия и струйной подачи. Температура плавления стеариновой кислоты составляет 70°С, растворимость в 100 г воды при 25°С равна 0,034, что не требует использования высоких температур в процессе гидрофобизации. При нагреве до 100°С в вихревой мельнице стеариновая кислота испаряется и равномерно покрывает поверхность частиц карбоната кальция. При смешении полярного дисперсного карбоната кальция со стеариновой кислотой происходит образование адсорбционных слоев, в которых полярные группы -СООН стеариновой кислоты расположены на поверхности твердой фазы, а углеводородные цепи находятся в слое стеариновой кислоты. С ростом массовой доли стеариновой кислоты образуются плотные адсорбционные слои, существенно меняющие свойства поверхности карбоната кальция. При содержании стеариновой кислоты более 0,8% на поверхности карбоната кальция, уже покрытой монослоем, начинается образование противоположно-ориентированного второго слоя, т.е. углеводородные радикалы стеариновой кислоты ориентированы к таким же радикалам, а полярные группы находятся в воде. Увеличение полярных групп -СООН приводит к росту числа их взаимодействия с водой, что влияет на конечные свойства готового продукта. При гидрофобизации происходит дезагрегация частиц карбоната кальция, увеличивается его насыпная плотность, повышается сыпучесть. Это приводит к улучшению переработки и пластических свойств полимерной композиции, сокращению времени смешения. Гидрофобный карбонат кальция охлаждают с помощью подачи холодного воздуха и расфасовывают или направляют в производство.
Полученный продукт анализируют, используя методики, приведенные в ГОСТ №8253-79 «Мел химически осажденный».
Способ получения гидрофобного карбонатного наполнителя для полимеров путем модифицирования химически осажденного карбоната кальция стеариновой кислотой иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1 (прототип)
Осаждение карбоната кальция проводится в реакторе из нержавеющей стали объемом 30 л, оснащенном охлаждающей рубашкой, мешалкой с двумя лопастными рабочими колесами турбин, трубкой из нержавеющей стали для направления потока углекислого газа, крыльчатки и зонда для мониторинга рН суспензии.
Суспензия гидроксида кальция готовится путем быстрого добавления 1550 г пыли реактивной извести, содержащей около 93% активного оксида кальция, к 7,75 литрам воды при 50°С в реакторе при перемешивании в режиме 400 об/мин. Через 10 минут суспензию охлаждают с 82°С до 13°C.
В суспензию гашеной извести добавляют 2-(гидрокси-этил-имино)-бис-(метилен-бис) фосфорную кислоту в количестве 0,05% к массе карбоната кальция. Суспензию разбавляют 15,5 л воды для достижения конечной концентрации гидроксида кальция 7,68%. Через охлажденную до 13°С суспензию гашеной извести продавливают 28%об углекислого газа в воздушной смеси на 85 л/мин при перемешивании 800 об/мин. Температура охлажденной суспензии в процессе карбонизации увеличивается до 19°С. Затем суспензию обрабатывают 60,5 г 85% фосфорной кислоты, разбавленной 1:1 с водой, что составляет 2,0% фосфорной кислоты в зависимости от содержания карбоната кальция в суспензии. Затем суспензию пропускают через сита №0325 для удаления песка, присутствующего в извести, и обезвоживают на вакуумном фильтре. Осадок на фильтре сушат в течение 12 часов при 110°С. Получают осажденный карбонат кальция с удельной поверхностью 85 см2/г.
Готовят эмульсию стеариновой кислоты смешением 244 г стеариновой кислоты и 1950 мл воды с температурой 75°С. К эмульсии стеариновой кислоты добавляют 151 г 25% раствора гидроксида натрия, чтобы приготовить раствор стеарата натрия. Суспензию объемом 15 л, содержащую 2200 г карбоната кальция, нагревают до 80°С при перемешивании в сосуде объемом 30 л. Затем медленно добавляют раствор стеарата натрия в течение 5 минут при постоянном перемешивании. Температуру суспензии поддерживают на уровне 80°С в течение одного часа. Гидрофобную суспензию карбоната кальция отфильтровывают, сушат при 110°С до получения мелкого порошка. Содержание стеариновой кислоты в готовом продукте - 10%.
Полученный гидрофобный наполнитель анализируют. Площадь поверхности определяют по дегазации образца осажденного карбоната кальция известного веса в азоте при 275°С в течение 45 минут, затем измеряют площадь поверхности по одной точке BET адсорбции азота с использованием прибора «Micromeritics-2200».
Пример 2
Побочный продукт производства минеральных нитроудобрений -химически осажденный мел, просушивают на сушилке с кипящим слоем в течение 3 часов при температуре 200°С до влажности не более 0,2%. На этой стадии происходит улетучивание аммиака, который присутствует в составе мела в связи с тем, что мел является отходом производства нитроудобрений. Высушенный мел пневмотранспортом подают на вибросита. Для удаления включений кремнезема и силикатов используют сита №014 и 0045. Белизну просеянного мела определяют на приборе «Блескомер фотоэлектрический» типа ФБ-2. Белизна образца мела рассчитывается в процентах по отношению к коэффициенту отражения абсолютного отражателя, принимаемого за 100%. Затем мел подается на измельчение, которое проводится в шаровой мельнице. Мел загружают в шаровую мельницу. В барабанных мельницах периодического действия измельчаемый материал загружается через люк, который используется также для выгрузки готового продукта. Рабочими органами таких мельниц является барабан и загруженные в него мелющие тела - шары. При вращении барабана мелющие тела центробежной силой прижимаются к его стенке, поднимаются и, достигнув определенной высоты, падают или скатываются вниз. Когда в барабане находится подлежащий измельчению материал, то мелющие тела (ударом при падении, раздавливанием и истиранием при скатывании) будут его измельчать. Способ измельчения сыпучих материалов методом истирания и удара позволяет получать готовый продукт высокой степени дисперсности. При измельчении мела в шаровой мельнице в течение 5 часов минимальная дисперсность частиц составляет 30-40 мкм. При измельчении наблюдается намол металла в меле, поэтому измельченный мел направляют на сепарацию, которая проводится в магнитном сепараторе (серия СМВР).
Во избежание поглощения мелом влаги и поддержания постоянной температуры необходимо, чтобы установки измельчения и сепарирования работали в системе частичной рециркуляции воздуха.
Полученный тонкодисперсный карбонат кальция подают на гидрофобизацию. В качестве гидрофобного агента используется стеариновая кислота (С17Н35СООН). Оптимальное содержание модифицирующего агента 0,8% к массе карбоната кальция. Обработку карбоната кальция стеариновой кислотой проводят в вихревой мельнице при температуре 100°С. Смешение раегентов осуществляется за счет трения, ударного воздействия и струйной подачи. При нагреве до 100°С в вихревой мельнице стеариновая кислота испаряется и равномерно покрывает поверхность частиц карбоната кальция. Гидрофобный карбонат кальция охлаждают с помощью подачи холодного воздуха.
Полученный продукт анализируют, используя методики, приведенные в ГОСТ №8253-79 «Мел химически осажденный». Данные анализа представлены в таблице 1.
Из таблицы 1 видно, что по основным показателям, нормирующим химически осажденный мел (ГОСТ №8253-79 для химически осажденного мела), используемый в строительной промышленности, наполнитель на основе мела химически осажденного, модифицированного стеариновой кислотой превосходит аналоги, по насыпной плотности превосходит продукт, полученный по методике, приведенной в примере 1. При гидрофобизации происходит дезагрегация частиц карбоната кальция, увеличивается его насыпная плотность, повышается сыпучесть, что способствует облегчению смешивания компонентов пластификата. Гидрофобный карбонат кальция равномерно распределяется в полимере за счет отсутствия связности межу частицами и положительно влияет на работу оборудования и качество изделий из ПВХ: повышает их твердость, белизну, светостойкость и непрозрачность. При хранении гидрофобного карбоната кальция значительно уменьшается взаимодействие наполнителя с водой - водопоглощение.
Как видно из таблицы 2, продукт, полученный по методике примера 2, превосходит прототип, полученный по методике примера 1 по показателям насыпной плотности, остаточной влаги. Для удаления примесей песка в продукте, полученном по методике примера 1, используется сито с диаметром отверстий 0,325, в примере 2 - с диаметром отверстий 0,14 и 0,045. Размер отверстий сита соответствует размеру отсеиваемых частиц примесей, что свидетельствует о более тонкой очистке карбоната кальция, получаемого по методике примера 2. Стеариновая кислота, взятая в количестве, превышающем 0,8% к массе карбоната кальция, покрывает частицы карбоната кальция в несколько слоев, происходит образование противоположно-ориентированного второго слоя стеариновой кислоты. Увеличение полярных групп -СООН приводит к росту числа их взаимодействия с водой, снижая гидрофобность карбоната кальция.
Как видно из таблицы 1, предложенный способ получения гидрофобного наполнителя для изделий из ПВХ путем модифицирования химически осажденного карбоната кальция стеариновой кислотой дает возможность получить качественный гидрофобный наполнитель на основе карбоната кальция за счет улучшения физико-механических свойств химически осажденного мела; уменьшить техногенное воздействие на природную среду в связи с уменьшением объемов отвалов карбоната кальция как отхода производства; интенсифицировать процесс гидрофобизации; уменьшить затраты реагентов (стеариновой кислоты) для гидрофобизации по сравнению с известными способами; упростить процесс получения осажденного тонкодисперсного карбоната кальция за счет сокращения количества стадий; улучшить физико-механические свойства осажденного карбоната кальция, что позволит оптимизировать процесс смешения пластиката для изготовления изделий из ПВХ; использовать карбонатный наполнитель для производства продукции, которая нормируется по показателю белизны.
При изменении температурного режима технического процесса получения гидрофобного карбонатного наполнителя путем модифицирования химически осажденного карбоната кальция стеариновой кислотой изменяются характеристики готового продукта, например, при понижении температуры на этапе гидрофобизации процесс пройдет не полностью, так как не будет достигнута температура кипения стеариновой кислоты, и не произойдет полного ее испарения. Соответственно, не все частицы карбоната кальция будут покрыты стеариновой кислотой, что может привести к взаимодействию карбонатного наполнителя с водой при переработке или хранении. При уменьшении количества стеариновой кислоты, взятой в качестве гидрофобного агента, произойдет неполная гидрофобизация карбоната кальция, что отразится на характеристиках готового продукта. Увеличение количества стеариновой кислоты более 0,8% к массе карбоната кальция нецелесообразно в связи с тем, что стеариновая кислота, взятая в избытке, покрывает частицы карбоната кальция в несколько слоев, что приводит впоследствии к изменению взаимодействия карбонатного наполнителя с водой.
Предложенный способ получения гидрофобного наполнителя для изделий из ПВХ путем модифицирования химически осажденного карбоната кальция стеариновой кислотой позволяет уменьшить техногенное воздействие на природную среду в связи с уменьшением объемов отвалов карбоната кальция как отхода производства, интенсифицировать процесс получения гидрофобного карбонатного наполнителя за счет использования в качестве основного компонента химически осажденного мела, образующегося как побочный продукт при производстве минеральных нитроудобрений, улучшить физико-механические свойства карбонатного наполнителя, снизить себестоимость наполнителя на основе гидрофобного карбоната кальция.
Claims (1)
- Способ получения гидрофобного карбонатного наполнителя для полимеров путем модифицирования химически осажденного карбоната кальция стеариновой кислотой, характеризующийся тем, что побочный продукт производства минеральных нитроудобрений - химически осажденный мел, сушат на сушилке с кипящим слоем в течение 2 часов при температуре 200°С до влажности не более 0,2 %, при этом происходит улетучивание аммиака, затем высушенный мел пневмотранспортом подают на вибросита №014 и 0045 для удаления включений кремнезема и силикатов, затем просеянный карбонат кальция подают на измельчение в шаровой мельнице, которое проводят в течение 5 часов, затем карбонат кальция направляют на сепарацию в магнитном сепараторе серии СМВР, полученный тонкодисперсный карбонат кальция подают в вихревую мельницу для гидрофобизации стеариновой кислотой, которую проводят при температуре 100°С стеариновой кислотой, взятой в количестве 0,8 % к массе карбоната кальция, затем гидрофобный карбонат кальция охлаждают с помощью подачи холодного воздуха и расфасовывают.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013141455/05A RU2543209C1 (ru) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Способ получения гидрофобного наполнителя для полимеров путем модифицирования химически осажденного карбоната кальция стеариновой кислотой |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013141455/05A RU2543209C1 (ru) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Способ получения гидрофобного наполнителя для полимеров путем модифицирования химически осажденного карбоната кальция стеариновой кислотой |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2543209C1 true RU2543209C1 (ru) | 2015-02-27 |
| RU2013141455A RU2013141455A (ru) | 2015-03-20 |
Family
ID=53285399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013141455/05A RU2543209C1 (ru) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Способ получения гидрофобного наполнителя для полимеров путем модифицирования химически осажденного карбоната кальция стеариновой кислотой |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2543209C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105778568A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-07-20 | 安徽省宣城市华纳新材料科技有限公司 | 一种光伏胶专用纳米碳酸钙的表面处理方法 |
| CN115614010A (zh) * | 2022-10-12 | 2023-01-17 | 成都理工大学 | 一种碳酸盐岩储层岩石表面疏水化改性方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU411042A1 (ru) * | 1972-03-20 | 1974-01-15 | ||
| US4927618A (en) * | 1987-11-19 | 1990-05-22 | Pfizer Inc. | Process for the preparation of large surface area, finely divided precipitated calcium carbonate and filled polymeric compositions of matter containing said calcium carbonate |
| RU2389689C2 (ru) * | 2004-07-13 | 2010-05-20 | Фп-Пигментс Ой | Способ и устройство для производства продукта, содержащего карбонат кальция, данный продукт и его применение |
| EP2193165B1 (en) * | 2007-04-13 | 2012-05-02 | Omya Development AG | Process for the preparation of a treated mineral filler product, the obtained mineral filler product and its uses |
| CN102516821A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-06-27 | 广西华纳新材料科技有限公司 | 室温硫化硅酮胶用纳米碳酸钙表面改性的方法 |
-
2013
- 2013-09-10 RU RU2013141455/05A patent/RU2543209C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU411042A1 (ru) * | 1972-03-20 | 1974-01-15 | ||
| US4927618A (en) * | 1987-11-19 | 1990-05-22 | Pfizer Inc. | Process for the preparation of large surface area, finely divided precipitated calcium carbonate and filled polymeric compositions of matter containing said calcium carbonate |
| RU2389689C2 (ru) * | 2004-07-13 | 2010-05-20 | Фп-Пигментс Ой | Способ и устройство для производства продукта, содержащего карбонат кальция, данный продукт и его применение |
| EP2193165B1 (en) * | 2007-04-13 | 2012-05-02 | Omya Development AG | Process for the preparation of a treated mineral filler product, the obtained mineral filler product and its uses |
| CN102516821A (zh) * | 2011-12-20 | 2012-06-27 | 广西华纳新材料科技有限公司 | 室温硫化硅酮胶用纳米碳酸钙表面改性的方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105778568A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-07-20 | 安徽省宣城市华纳新材料科技有限公司 | 一种光伏胶专用纳米碳酸钙的表面处理方法 |
| CN105778568B (zh) * | 2016-04-18 | 2018-05-01 | 安徽省宣城市华纳新材料科技有限公司 | 一种光伏胶专用纳米碳酸钙的表面处理方法 |
| CN115614010A (zh) * | 2022-10-12 | 2023-01-17 | 成都理工大学 | 一种碳酸盐岩储层岩石表面疏水化改性方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013141455A (ru) | 2015-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108699352B (zh) | 烷氧基硅烷处理包含碳酸钙的材料 | |
| JP5866440B2 (ja) | 沈降炭酸カルシウムの製造方法、沈降炭酸カルシウムおよびこの使用 | |
| JP6170561B2 (ja) | 低下した揮発性有機化合物（ｖｏｃ）含有量を有する有機ポリマーを含むレオロジー的に安定な水性鉱物材料懸濁液 | |
| RU2226176C2 (ru) | Способ получения осажденного карбоната кальция | |
| Acar et al. | Mechano-chemical surface modification of calcite by wet-stirred ball milling | |
| EP2871159A1 (en) | Process for improving the particle size distribution of a calcium carbonate-containing material | |
| JP2018501185A (ja) | 高い光散乱特性および高い固形分を有する超微細ｇｃｃを得るための方法 | |
| CN112236397B (zh) | 经表面处理含氢氧化镁材料的开发 | |
| CN113260593A (zh) | 生产纳米沉淀碳酸钙的方法 | |
| EP3284789A1 (en) | Method for improving handleability of calcium carbonate containing materials | |
| CN109689574A (zh) | 无定形碳酸钙的生产 | |
| US10876004B2 (en) | Process for preparing surface-reacted calcium carbonate | |
| HUE034940T2 (en) | A method for producing a calcium carbonate filler product | |
| US20090170994A1 (en) | Compositions Comprising High Surface Area Ground Calcium Carbonate | |
| CN105324551A (zh) | 不结块矿岩粉的处理 | |
| RU2543209C1 (ru) | Способ получения гидрофобного наполнителя для полимеров путем модифицирования химически осажденного карбоната кальция стеариновой кислотой | |
| CN107848828B (zh) | 具有解聚羧化纤维素的高固体pcc | |
| JP2022518673A (ja) | 粉砕誘導変換による表面反応カルシウム塩の製造 | |
| CN108137940B (zh) | 制备矿物填料产品的方法 | |
| KR20210132680A (ko) | 표면 처리된 탄산칼슘 물질을 제조하는 방법 | |
| Selim et al. | Surface modification of egyptian calcium carbonate with stearic acid | |
| WO2025022152A1 (en) | Method for synthesizing calcium carbonate nanoparticles | |
| WO2023052516A1 (en) | Process for preparing a wet ground mineral material | |
| Sulistiyono et al. | The effect of alcohol media in the synthesis of calcium carbonate nanoparticles by ultrasonic waves | |
| Mourad et al. | Influence of polymers on the grinding and rheology of ultrafine Egyptian calcium carbonate suspension |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160911 |