Spôsob povrchovej úpravy minerálnych plnív

Číslo patentu: 278145

Dátum: 14.10.1992

Autori: Polouček Eduard, Petrůj Jaroslav, Veselý Karel, Macíček Jaroslav

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Povrchová úprava minerálnych plnív, napríklad uhličitanu vápenatého, hydroxidu vápenatého, hydroxidu horečnatého, hydroxidu hlinitého, kaolínu a/alebo dolomitu, najmä na prípravu kompozitov s polyolefínmi spočíva v tom, že práškové plnivo sa impregnuje 0,001 až 10 % roztokom amónnych solí vyšších mastných kyselín s 12 až 32 uhlíkovými atómami vo vode a/alebo v etanole tak, aby koncentrácia amónnej soli na plnive bola 0,1 až 10 % hmotnostných.

Text

Pozerať všetko

(Sl) Int. Clŕ Číslo prioritnej prihlášky C 08 K 9/04 Dátum pnonty Krajina priority ÚRAD Dátum zverejnenia 14.1092 PRIEMYSELNÉHO VLASTMCTVA Dñttun oznámenia o udelení vo Vestníku 07.02.96 SLOVENSKEJ REPUBLIKY(73) Majiteľ patentu Polymer Institute Bmo spol. s r. 0 Bnio, CZ(72) Pôvodca vynálezu POLOUČEK Eduard prom. cliem., Bmo. CZ MACÍČEK Jaroslav, Ořcchov u Bmn, CZ VESELY Karel prof. RNDr. DrSc., Bmo, CZ PETRÚJ Jaroslav RNDr. CSc., Bmo, cz(54) Názov vynálezu Spôsob povrchovej úpravy minerálnych plnívPovrchová úprava minerálnych plnív, napríklad uliličitanu vúpenatého, hydroxidu vápenatého, hydroxidu horečnatého, hydroxidu hlinitého, kaolínu a/alebo dolomitu, najma na prípravu kompozitov s polyolefínmi spočíva v tom, že práškové plnivo sa impregnuje 0,00 až 10 roztokom amónnych soli vyšších mastných kyselín s 12 až 32 tthlikovými atómami vo vode a/alebo v etanole tak, aby koncentrácia amónnej soli na plnive bola 0, až l 0 ltmomostných.Vynález sa týka spôsobu povrchovej úpravy minerálnych phtív vyššími mastnými kyselinami.Je všeobecne známe, že na pripravu kompozitných materiálov na báze organických polymérov a minerálnych phtív sa používajú minerálne plnivá prevaàre povrchovo upravené rômymi zlúěeninami, v ktorých je časť molekuly tvorená relatívne krátkymi organickými reťazcami mastných kyselín, prípadne sa k minerálnym plnivám pri kompaundácii s polymérom pridava soľ vyšších mastných kyselín (napr. Ca, Mg, Al soli).Každá povrchová úprava má vytvorit pokiaľ možno také podmienky, aby došlo k čo najvllčšiemu pokrytiu každej čiastočky phtiva spojovacími prostriedkami a vznikom takého medzifamvého rozhrania v kompozite podporil znášanlivosť jednotlivých častí systému. Úprava vlastne využíva medzimolekuláme sily polymár/povrchová úprava phtiva a úprava plniva/plniva. Je tiež nutné, aby povrchová úprava bola schopna tlmiť silove napätie medu polyrnérom a plnivom, vedúca ku vzniku defektov v kompozitoch (mikrotrhliny) a v dôsledku toho k zrtížertiu alebo strate mechanických vlasností kompoútov. Dokonalosť povrchovej úpravy má taktiež výrazný vplyv na teologická vlastnosti taveniny kompozitných systémov, čo sa prejavuje anenami tekutosti tavenín.Jedna z najbežnejších metód používaných pre povrchovú úpravu povrchových minerálnych plnív je pridávanie mastných kyselín alebo ich solí priamo pri ich mletí (AP 241641) alebo v priebehu kompaudácie(EP 52868). Predpokladá sa pritom, že v dôsledku nižších bodov tavenia kyselín alebo ich solí dochádza pri mechanickom pohybe (mletie, mixovanie a pod.) k ich rovnomemému rozvrstveniu na povrchu plniva.Teraz bolo dokázané, že na povrchovú úpravu bežných minerálnych phiív, ako sú napr. hydroxid horečnatý (Mg(OH)g), uhličitan vapenatý (C 3003). hydroxid hlinitý (Al(0 H)3) alebo mastenec, je výhodné použit vodný a/alebo etanolový roztok amónnych solí vyšších mastných kyselín C 12 až C 32 pri teplote 20 až l 00 °C, za atmosferickćho či zvýšeného tlaku.Využíva sa pri tom chemická reakcia, ked ľahko disociovateľná amónna soľ pri teplotách 20 až l 00 °C reaguje s kovovými iómni (Ca, Mg, Al) na povrchu mineráhreho plniva za vmiku príslušných solí, čím je zakotvená na povrchu phriva tak pevne, že ju ani niekoľkonásobným premývaním nie je možné odstrániť. Nasledujúce sušenie pri teplote 100 až 200 °C ďalej zdokonaľuje frxàciu mastnej kyseliny k povrchu (pripadne pritom dochádza aj k rozkladu neueagovaných amónnych solí), a tým prispieva k vytvoreniu dokonalej povrchovej úpravy primárnych čiastočiek plniva.Povrchová úprava minerálnych plnív, ako sú uhličitan vápenatý (CaC()), hydroxid hlinitý (AI(OH)), hydroxid horečnatý (Mg(OH)), hydroxid vapenatý(Ca(OH)), kaolín, krieda, dolomit, sa robí pomocou 0,001 až 10 roztokov amónnych solí vyšších mastných kyselín C 11 až C 32 alebo ich zmesami. Amónne soli sapripravujú reakciou vodného roztoku amoniaku (hydroxidu amórmeho) s príslušnou rnastnou kyselinou alebo s ich zmesou v slechiometrickorn pomere pri teplotách 20 až l 00 °C. Pri roztokoch amónnych solí niektorých mastných kyselín, ktorých rozpustnost vo vode je nízka, možno časť vody nahradit organickým rozpúšťadlom, ktoré sa s vodou mieša, napr. alkoholom.Ak vychádzame z predpokladu, že jedna molekula napr. kyseliny steárovej alebo jej soli obsahuje približne 0,28 nmí povrchu, potom pre povrch 0,2 až 0,4 m 2 vychádza optimálna koncentrácia okolo 0,1 lunotnostných. Koncentrácia amónnej soli maslnej kyseliny na nosiči sa môže v závislosti od veľkosti povrchu a tvaru čiastočiek pohybovať v ronnedzí 0,1 až l 0 hmtonostných. Týmto spôsobom je možné upravovat tak minerálne plnivá pripravené mletím (napr. CaC 03 alebo mastenec), ako i plnivá pripravené zrážením z vodných roztokov (CaCO, MG(OH), Al(OH)z). Pri tomto spôsobe povrchovej úpravy dochádza k rovnomentemtt a dokonalému pokrytiu jednotlivých čiastočiek plniva, ktoré v dôsledku toho vykazujú minimálnu tendenciu k aglomerácii. To sa prejavuje výrazným zlepšením dispergerácie plniva v kompozitoch, zvýšením tekutosti taveniny i vyššou húževnatosťou kompozltov, ktorá iunožňuje výrobu členitejších výliskov s menšou hrúbkou steny.Percentá a diely uvádzané v príkladoch uskutočnenia sú hmotnostnými dielmi a lunotnostnými percentami. Stanovenie indexu toku taveniny (HT) bolo urobené podľa ČSN 64 0861.Do 0,5 I približne 26 -ného vodného roztoku amoniaku bolo pridané 50 ml etanolu a stechiometrické nmožstvo stearínu (zmes mastných kyselín C 12 až C 22,kde prevláda predovšetkým kyselina palmitová, C 15 a stearová, C 13). Po zohriatí na teplotu 80 až l 00 °C sa za stáleho miešania vytvorí nažltmrta pasta, ktorá obsahuje zhruba 8 účinnej látky, Potrebný diel takto pripravenej pasty sa rozpustí v takom množstve vody, aby sa po pridaní mineralneho plniva vytvorila suspenzia. Tá sa zohreje na teplotu 60 až l 00 °C a nechá sa Iuňitý čas reagovat (5 až 60 minút). Upravené plnivo sa odľrltruje, vysuši pri teplote i 00 až 200 °C a miernym tlakom rozotrie.Uhličitan vápenatý (charakterizovaný povrchom 3,2 mz/g, d 97 s l 0 m) upravený vyššie uvedeným spôsobom tak, že obsahoval 0,8 zmesi amónnych solí mastných kyselín, bol zamiešaný na miešači Brabender Plaslicorder pri 200 °C do polypropylénu Mosten 55212 v koncentrácii 40 . Získaný kompom vykazoval vyšší index toku taveniny (ITF 2 l N) a nižší knítiaci moment snímaný na miešači ako podobný kompozit pripravený podľa príkladu 2 (viď tabulka 2).Uhličitan vápenatý podľa príkladu l, vysušený pri l 60 °C bol upravený v miešači pri 65 °C aneson stearínn a stearátu vápenatého (0,8 na plnivo). S ním bol pripravený kompozit s polypropylénom za rovnakých podmienok, ako je uvedené v príklade l. Index toku taveniny tohto kompozitu je nižší a krírtiaci moment namíešači vyšší ako v prípade priamej úpravy roztokom amónnych solí (viď tabuľka 2).(charakterizovaného povrchom ll mĺ/g, d 97 s l 0 m) bolo pridané také množstvo pasty unesi amónnych solí mastných kyselín Ci až Cn (stearínu) podľa príkladu l,aby vzorka upraveného Mg(OH) po vysušení obsahovala 2,5 stearínu. Vodná suspenzja bola po 20 minútach odñltrovaríá (I) a premyta vodou (Il) a získaný upravený Mg(OH) bol vysušený pri l 50 °C. V získanom tiltráte(I) a (Il) i v upravenom Mg(0 H)2 bol stanovený obsah organíckého podielu (viď tabuľka l). Došlo k prakticky úplnému naviazaniu mastných kyselín na plnivo.Hydroxid horečnatý (charakterizovaný povrchom ll mz/g, d 97 s l 0 m) bol upravený 2,5 stearimí pri teplote 60 °C v rýchlobežlíom míešači a druhá časť Mg(0 H)z bola tiež upravena podľa príkladu 3 zmesou amónnych solí stearínu pripravených podľa príkladu l tak, aby obsahovala po vysušeni 2,5 mastných kyselín. Z obidvoch upravených vzoriek Mg(0 H)q bol na miešači Braberíder Plasticorder pripravený kompozít polypropylénu Mostcn 552 l 2 s obsahom 60 Mg(OH)g. Hodnoty indexu toku taveniny a krútiaceho momentu snímaného pri miešaní ukazuje tabuľka 2.Postupom podľa príkladu l, bola pripravená amómía soľ zmesí mastných kyselín C 13 až C 31, kde prevládali kyseliny behenová C 24 a montánová C 23 a získaná pasta obsahovala zhruba 32 účinnej zložky.Hydroxíd horečnatý, charakterizovaný povrchom ll mZ/g, d 97 s l 0 m, bol povrchovo upravený z vodnej suspenzie pri 80 °C pridaním roztoku amónnych solí c) až C 32 tak, aby výsledná koncentrácia mastných kyselín na vysušenej vzorke bola 2,2 . Vo tiltrúte i vo vysušenom Mg(0 l-I)z bo stanovený organický podiel (viď tabuľka l).Index toku a krútiaci moment pri miešaní kompozítu polypropylénu Mostcn 552 l 2 sa 60 tohto plniva(ktoré bolo pripravené podľa príkladu 5) sú uvedené v tabuľke 2.Časť hydroxidu hlinitého, charakterizovaného povrchom 13 m 2/g, bola upravená vo vodnej suspenzii zmesí amónnych solí mastných kyselín Cu až C 31 podľa príkladu 6 tak, aby po vysušení obsahovala 5 mastných kyselin. Na plnive i vo ííltráte bol stanovenýorganický podiel (viď tabuľka l). Druhá časť toho istého AKOH) bola upravená pri 80 °C na rýchlobežzíom míešači zmesí mastných kyselín C .g až C 31 (Wachs S - fa Hoechst).Zo vzoriek takto upravených A 1(OH)3 boli na miešači Brabeíídert Plasticorder pri 60 °C pripravené kompozity obsahujúce 60 plniva a 40 polyetylénu Liten FB 29. Hodnoty indexov tokov a luútiaceho momentu na miešači sú uvedené v tabuľke 2.Príklad 9 Mikromletý mastenec El( (charakterizovaný po vrchom 5 iní/g, d 97 s 40 m) bol povrchovo upravený z vodnej suspenzie pomocou amómiych solí kyseliny montánovej. ktorej boli pri 80 °C nadávkované 0,6 na plnivo podľa príkladu 6. Po 50 minútach pôsobenia bol mastenec odtíltrovaríý a vysušený pri l 40 °C. Na upravenom plnive i vo tiltráte bol stanovený obsah organického podielu (viď tabuľka l). S takto upraveným plnivom bol pripravený kompozit na báze polypropylénu Mostcn 552 l 2 a 40 mastenca (vlastnosti kompozítu sú uvedené v tabuľke 2).Časť suspenzii Mg(OH) (charakterizovaného po vysušení povrchom 8 mz/g a pripraveného rážením),bola povrchovo upravená pri 25 °C pridavkom roztoku amónnych solí mastných kyselín C 11 až C 12 (stearínu pripraveného podľa príkladu l) takým rrutožstvom, aby Mg(OH) po vysušení obsahoval 0,02 mastných kyselín. Takto upravený a pri l 40 °C vysušený Mg(OH)2 bol roztretý a zmiešaný s práškovým stearinom (2,5 na lunotíiost Mg(0 H)z) a použitý na kompaudáciu. Druhá časť suspenzie Mg(OH) bola vysušená priamo(bez úpravy) pri 140 °C počas 3 hodín. Po vysušení bola rozotrená a premiešaná s práškovým stearínomZ takto upravených vzoriek Mg(Ol-I) boli na miešači Brabender Plasticorder pri teplote 200 °C pripravené kompozity obsahujúce 60 upraveného Mg(OH)2 a 40 polypropylénu Mostcn 552 l 2. Pri kompaudácii bol suímaný krútiaci moment a z kompozítov lisovaním pripravené skúšobná telieska na stanovenie razovej huževnatostí v ťahu podľa DIN 53 448.V tabuľke 2 sú zachytené zmeny krútiaceho momentu (H) snímané pri miešaní a hodnoty rázovej húževnatosti v ťahu (RHT) pre jednotlivé typy kompozitov s Mg(OH) podľa príkladu l 0 a ll. Vyšší RHT v príklade l 0 Mg(0 H) upravený 0,02 mastných kyselín) ukazuje na lepšiu díspergovateľnost vopred mieme upraveného (pasivovaného) Mg(OH)g.Rozdelenie mastných kyselín medzi plnivo a roztokpovrch upravované ambnnymt soľounájdené mastných kyselín (g/lougTabuľka 2 Zmgąg viskozig tavejjgy a rámvgj húžzvnatosti kompgzilu v závislosti na gýsobe mvrchovei úprau plnivaITF 21 N H (NJnl RHT JVC mum Korpus (g/louún) 300 s 600 I (kJ/Iŕ) I. PP o Io ł Cam, o 0,8 i mocných Ioli Caž C 1.1 23.5 21.0 z m 0 no v caoo, o u,s u utnlrĺnu Ca Itanrltu 0,9 26.7 23.2 i PP 6 50 Ň Q(0 H)l Av 2,5 i ziadnu 1.09 24.0 19.9 s n o so ł ugton), 2,5 t anlónnych uoli cažc x,ss 23,7 19.0 s ra o so t ngwu), o 2,5 t undnnycn sou caž c 1,35 n. 20,1 7 PI v 60 ł LHOH), o 5 Inónnych lol CažC 0,12 35.4 33,2 l FI o 60 1 AHOHJ, o 5 š meli nutných kynnlín c.zc(uacha -s - ťa Hoechat.) 0,10 31.5 34. 9 P o 40 mutcneckx I. 0,6 l anónnych soli cnłc 1,01 22.0 19.2 10 p o so v ngton), o 0.02 v Inónnych 101 X caz c 2,S V Itnarĺnu 0,95 29.0 19,3 66,0 n PP o so t Ilgtolł), o 2,5 t Itaarinu 1,1 25,3 21,1 12,0Spôsob povrchovej úpravy práškových minerálnych plnív, najma Ihličitanu vápenatého, hydroxjdu vápenatého, hydroxidu horečnatého, hydroxidu hlinitého, kao- 5 lĺnu alalcbo dolomitu, uznesením soli vyšších mastných kyselín s 12 až 32 uhlĺkovými atómnmí v množstve 0,1 až 10 /0 hmotnostným vztiałmuté na hmotnost plniva,vyznaču úcl sa tým, žepráškovéplnívo sa impregmje 0,00 až 10 roztokom amónnych solí 10 vyšších mastných kyselín s 12 až 32 uhlíkovými atómamí vo vode a/alebo v etanole.

MPK / Značky

MPK: C08K 9/04

Značky: plniv, úpravy, povrchovej, minerálnych, spôsob

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-278145-sposob-povrchovej-upravy-mineralnych-plniv.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob povrchovej úpravy minerálnych plnív</a>

Podobne patenty