ES2640445T3 - Pigmentos de dióxido de titanio, proceso para la producción de los mismos, y composiciones de resina que contienen los pigmentos - Google Patents

Pigmentos de dióxido de titanio, proceso para la producción de los mismos, y composiciones de resina que contienen los pigmentos Download PDF

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Abstract

Un proceso para producir un pigmento de dióxido de titanio para composiciones de resina plástica, donde el proceso comprende las etapas de: (a) dispersar partículas de dióxido de titanio en agua para obtener una suspensión acuosa de partículas de dióxido de titanio, en la que la concentración de materia sólida de partículas de dióxido de titanio en la suspensión acuosa es 50-800 g/litro; (b) añadir silicato a la suspensión acuosa de partículas de dióxido de titanio y entonces neutralizar la suspensión acuosa con un compuesto ácido durante un período de 30 minutos o más para formar un recubrimiento de sílice hidratada en la superficie de las partículas de dióxido de titanio, en la que el pH de neutralización está en el intervalo de 4-7,5 y la temperatura de la suspensión acuosa durante la neutralización es al menos 80°C; y (c) formar un recubrimiento de compuesto orgánico en la superficie del recubrimiento de sílice hidratada de las partículas de dióxido de titanio, en el que la formación del recubrimiento de compuesto orgánico comprende las etapas de: (i) separar en sólido-líquido las partículas de dióxido de titanio que tienen un recubrimiento de sílice hidratada en su superficie de la suspensión acuosa, secar las partículas de dióxido de titanio separadas así obtenidas, y poner en contacto las partículas de dióxido de titanio secas con el compuesto orgánico en una fase gaseosa para formar el recubrimiento de compuesto orgánico, o (ii) poner en contacto las partículas de dióxido de titanio que tienen un recubrimiento de sílice hidratada en su superficie con el compuesto orgánico en la suspensión acuosa.

Description

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DESCRIPCION
Pigmentos de dioxido de titanio, proceso para la produccion de los mismos, y composiciones de resina que contienen los pigmentos
Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un proceso para producir un pigmento de dioxido de titanio apropiado para su uso en composiciones de resina plastica.
Tecnica anterior
Las resinas plasticas incluyen una amplia variedad de resinas, por ejemplo, resinas de uso general tales como resinas de poliolefina, resinas de cloruro de polivinilo, resinas de ABS, resinas de poliestireno y resinas metacnlicas, resinas plasticas de ingeniena tales como resinas de policarbonato, resinas de tereftalato de polietileno y resinas de poliamida, y similares. Se moldean en laminas, peftculas, laminados, artfculos fundidos, etc. segun sus caractensticas y se utilizan en diversos campos. Se requiere que muchas de las composiciones que usan estas resinas plasticas tengan propiedades de ocultacion, y normalmente contienen pigmentos de dioxido de titanio con alto mdice de refraccion para la luz visible.
Sin embargo, la superficie de los pigmentos de dioxido de titanio tiene una alta actividad catalftica, y las composiciones de resina plastica que los contienen son bajas en resistencia a la luz y resistencia a la intemperie y son aptas para mostrar deterioro o decoloracion con el lapso de tiempo. Ademas, cuando los pigmentos de dioxido de titanio se mezclan en composiciones de resina y las composiciones se procesan a altas temperaturas, a veces ocurren imperfecciones de la superficie generalmente denominadas formacion de ampollas (burbujeo) o poros que danan seriamente el valor comercial de las composiciones de resina. Se considera que tales imperfecciones superficiales son causadas por el agua volatilizada a partir de los pigmentos de dioxido de titanio.
Entre las resinas plasticas, las resinas plasticas de ingeniena tienen caractensticas de excelente resistencia al impacto, resistencia al calor, caractensticas electricas y transparencia y alta precision de trabajo, pero muchas de ellas tienen alta temperatura de fusion y deben ser trabajadas a temperaturas superiores a las temperaturas de las resinas de uso general, dando lugar a veces a las imperfecciones superficiales mencionadas anteriormente. En el caso de las resinas plasticas de ingeniena, las imperfecciones de la superficie son propensas a aparecer como patrones de rayas blancas en la superficie de artfculos moldeados por inyeccion, que a veces se denominan vetas de plata. Las resinas plasticas de ingeniena tienen el problema adicional de que se produce la reaccion de hidrolisis de las resinas debido al agua volatilizada, lo que hace que la reduccion en el peso molecular de las resinas dane la resistencia. Hay otro problema, algunos tipos de resinas tales como resinas de policarbonato tienden a descolorarse al tono de color amarillento a altas temperaturas.
Para evitar la aparicion de tales fenomenos, por ejemplo, se conoce el recubrimiento de un hidrolizado de un compuesto de silano organico en la superficie de un pigmento de dioxido de titanio utilizado para composiciones de resina plastica de proposito general, particularmente, composiciones de resina de poliolefina (Documento Patente 1). De acuerdo con esta tecnologfa, el pigmento de dioxido de titanio se hace hidrofobo por recubrimiento con el hidrolizado para inhibir la adsorcion de agua, reduciendo asf la cantidad de agua volatilizada e inhibiendo la formacion de imperfecciones superficiales.
Ademas, en cuanto al pigmento de dioxido de titanio que se mezcla en composiciones de resina de policarbonato y composiciones de resina de tereftalato de polietileno, se conoce el recubrimiento del pigmento de dioxido de titanio con un oxido hidratado tal como sflice hidratada o alumina hidratada, luego con un polisiloxano reactivo y ademas con un compuesto organometalico tal como un compuesto de organosilicio (Documento Patente 2).
Con el fin de producir partfculas de dioxido de titanio que tienen un recubrimiento de sflice amorfa densa a una temperatura moderada y a una velocidad aceptable, se ha propuesto un proceso que comprende las etapas de (a) formar una suspension acuosa de las partfculas de dioxido de titanio, (b) depositar un recubrimiento de sflice amorfa densa sobre dichas partfculas de dioxido de titanio mediante la adicion de un acido a una solucion de un silicato a un pH de 8 a 11 bajo vibraciones ultrasonicas y (c) recubrir ademas las partfculas de dioxido de titanio con un recubrimiento organico externo al recubrimiento de sflice amorfa densa (Documento Patente 3).
Documento Patente 1: JP-A-10-324817
Documento Patente 2: JP-A-9-3211
Documento Patente 3: EP 0 595 471 A2
La tecnologfa del Documento Patente 1 da un alto efecto para inhibir la ocurrencia de imperfecciones superficiales, pero es insuficiente para reducir la actividad catalftica del pigmento de dioxido de titanio para mejorar la resistencia a la luz y la resistencia a la intemperie.
El pigmento de dioxido de titanio descrito en el Documento Patente 2 muestra un efecto excelente para inhibir la
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hidrolisis o para dar una resistencia a la decoloracion termica de la composicion de resina plastica de ingeniena, pero es insuficiente para inhibir la formacion de vetas de plata.
Divulgacion de la invencion
Problema que debe ser resuelto por la invencion
La presente invencion proporciona un proceso para producir un pigmento de dioxido de titanio para composiciones de resina plastica que son excelentes en cuanto a dispersabilidad, resistencia a la luz y resistencia a la intemperie y en las que apenas se forman imperfecciones superficiales. En particular, la invencion proporciona un proceso para producir un pigmento de dioxido de titanio adecuado para composiciones de resina plastica de uso general que pueden lograr excelente dispersabilidad y resistencia a la formacion de ampollas incluso cuando se mezclan en una alta concentracion y un proceso para producir un pigmento de dioxido de titanio conveniente para las composiciones de resina plastica de ingeniena que pueden alcanzar excelentes dispersabilidad y resistencia a la formacion de ampollas, inhibicion de la reduccion en peso molecular, y resistencia a la decoloracion termica en los altos niveles. La invencion esta definida por las reivindicaciones.
Medios para resolver el problema
Como resultado de una investigacion intensiva Nevada a cabo por los inventores, se ha descubierto que las partfculas de dioxido de titanio, cuya superficie esta recubierta solo con sflice hidratada como un compuesto inorganico en forma de una capa densa y se recubre adicionalmente con un compuesto organico sin proporcionar una capa intermedia entre el recubrimiento de sflice hidratada y el recubrimiento de compuesto organico, pueden proporcionar una excelente resistencia a la luz y resistencia a la intemperie, y son excelentes en dispersabilidad cuando se mezclan en una composicion de resina para proporcionar una composicion de resina plastica que no tiene imperfecciones superficiales . Asf, se ha logrado la presente invencion.
En otras palabras, la presente invencion se refiere a un proceso para producir un pigmento de dioxido de titanio para composiciones de resina plastica, comprendiendo el proceso las etapas de:
(a) dispersar partfculas de dioxido de titanio en agua para obtener una suspension acuosa de partfculas de dioxido de titanio, en la que la concentracion de materia solida de partfculas de dioxido de titanio en la suspension acuosa es 50-800 g/litro;
(b) anadir silicato a la suspension acuosa de partfculas de dioxido de titanio y entonces neutralizar la suspension acuosa con un compuesto acido durante un penodo de 30 minutos o mas para formar a recubrimiento de sflice hidratada en la superficie de las partfculas de oxido de titanio, en la que el pH de neutralizacion esta en el intervalo de 4-7,5 y la temperatura de la suspension acuosa durante la neutralizacion es al menos 80°C; y
(c) formar un recubrimiento de compuesto organico en la superficie del recubrimiento de sflice hidratada de las partfculas de dioxido de titanio, en la que la formacion del recubrimiento de compuesto organico comprende las etapas de:
(i) separar en solido-Nquido las partfculas de dioxido de titanio que tienen un recubrimiento de silice hidratada en su superficie de la suspension acuosa, secar las partfculas de dioxido de titanio separadas asf obtenidas, y poner en contacto las partfculas de dioxido de titanio secas con el compuesto organico en una fase gaseosa para formar el recubrimiento de compuesto organico, o
(ii) poner en contacto las partfculas de dioxido de titanio que tienen un recubrimiento de sflice hidratada en su superficie con el compuesto organico en la suspension acuosa.
Ventajas de la invencion
Una composicion que no tiene sustancialmente imperfecciones superficiales y excelente en dispersabilidad, resistencia a la luz y resistencia a la intemperie se puede obtener utilizando el pigmento de dioxido de titanio para composiciones de resina plastica producido por el proceso de la presente invencion.
En particular, incluso cuando el pigmento de dioxido de titanio producido por el proceso de la presente invencion se mezcla en una alta concentracion, se puede obtener una composicion de resina que no tiene sustancialmente imperfecciones superficiales tales como formacion de ampollas y rayas y que tiene una alta resistencia . Ademas, el pigmento de dioxido de titanio tiene el efecto de no provocar sustancialmente ninguna decoloracion termica para algunos tipos de resinas tales como resinas de policarbonato.
Mejor modo de llevar a cabo la invencion
La presente invencion se refiere a un proceso para producir un pigmento de dioxido de titanio para composiciones de resina plastica que comprenden partfculas de dioxido de titanio y un recubrimiento de sflice hidratada densa en la superficie de las partfculas de dioxido de titanio y un recubrimiento de compuesto organico en el recubrimiento de silice hidratada sin ninguna capa intermedia entre el recubrimiento de sflice hidratada y el recubrimiento de
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compuesto organico. Como se ha mencionado anteriormente, el pigmento de dioxido de titanio tiene una elevada actividad catalftica superficial, y para mejorar la resistencia a la luz y la resistencia a la intemperie del pigmento de dioxido de titanio, es conocido recubrir sobre la superficie un compuesto inorganico, por ejemplo, un oxido hidratado (o un oxido de hidrato o un hidroxido) tal como sflice o alumina o un oxido anhidro. Sin embargo, el oxido hidratado libera agua cristalina a altas temperaturas, y se considera que el agua cristalina liberada se volatiliza para causar la formacion de imperfecciones superficiales. Por lo tanto, el oxido hidratado no puede ser recubierto en una gran cantidad, y no se puede lograr simultaneamente la inhibicion de la formacion de imperfecciones de la superficie y la mejora de la resistencia a la luz y la resistencia a la intemperie. El pigmento de dioxido de Litanio recubierto con un oxido anhidro se obtiene usualmente recubriendo un oxido hidratado, seguido de calcinacion a altas temperaturas, y por lo tanto las parffculas del pigmento se sinterizan para dar lugar a un serio deterioro de la dispersabilidad. Se considera que la silice hidratada densa utilizada en la presente invencion apenas libera agua cristalina aunque es un oxido hidratado, y ademas tiene un alto efecto en la disminucion de la actividad catalftica del pigmento de dioxido de titanio. Por otra parte, un recubrimiento de sflice tiende a disminuir la afinidad por las resinas plasticas independientemente de si el recubrimiento es denso, poroso, hidratado o anhidro. Por lo tanto, en la presente invencion, la afinidad se mejora recubriendo un compuesto organico para impartir una excelente dispersabilidad.
En la presente invencion, es importante utilizar solamente silice hidratada densa como compuesto inorganico recubierto sobre las parffculas de dioxido de titanio. Cuando se recubre alumina hidratada, oxido de zirconio hidratado, oxido de titanio hidratado, oxido de estano hidratado u oxido de antimonio hidratado, o estos se recubren en combinacion con la sflice hidratada densa, o la silice hidratada porosa se recubre sola para impartir resistencia a la luz y resistencia a la intemperie, la cantidad de agua volatilizada no puede ser reducida y el efecto de la presente invencion diffcilmente puede ser obtenido. La cantidad de recubrimiento de la sflice hidratada densa esta preferiblemente en el intervalo de 0,5-6% en peso en terminos de SO2 en base a la cantidad de parffculas de dioxido de titanio. Si la cantidad de recubrimiento de la silice hidratada densa es menor que el intervalo anterior, diffcilmente se puede obtener la deseada resistencia a la luz y resistencia a la intemperie, y cuando se mezcla en resina de policarbonato, diffcilmente se puede obtener resistencia a la decoloracion. Si la cantidad de recubrimiento es mayor que el intervalo anterior, el contenido de agua cristalina es demasiado alto, y la cantidad de agua volatilizada diffcilmente puede ser reducida. El intervalo mas preferido de la cantidad de recubrimiento es 1-3% en peso.
Los compuestos organicos utilizados en el proceso de produccion de la presente invencion son preferentemente polioles, compuestos de organosilicio, alcanolaminas o derivados de los mismos, acidos grasos superiores o sales de metal de los mismos, hidrocarburos superiores o derivados de los mismos y similares. Son mas preferidos los polioles y/o compuestos de organosilicio. Estos pueden revestirse solo o dos o mas de ellos pueden estar recubiertos o laminados. La cantidad de recubrimiento del compuesto organico esta preferiblemente en el intervalo de 0,5-5% en peso en base a las parffculas de dioxido de titanio. Si la cantidad de recubrimiento es menor que el intervalo anterior, el pigmento de dioxido de titanio no se puede hacer suficientemente hidrofobo, y la afinidad con la resina es inferior. Por lo tanto, los efectos deseados diffcilmente pueden ser obtenidos. Si la cantidad de recubrimiento es superior al intervalo anterior, no se pueden obtener otros efectos, y el compuesto organico se libera a veces del pigmento de dioxido de titanio y se purga a la superficie de la composicion de resina. La cantidad de recubrimiento mas preferida esta en el intervalo de 0,5-4% en peso.
Estos compuestos organicos pueden seleccionarse opcionalmente dependiendo del tipo de resinas plasticas utilizadas. Particularmente, los polioles son pequenos en la selectividad de la resina, y se pueden usar en una amplia gama, y son preferentes. Por otra parte, los polioles tienen tambien el efecto de reducir la adsorcion de agua hasta cierto punto. La realizacion mas preferida para usar poliol es un pigmento de dioxido de titanio sobre el cual la sflice hidratada densa es recubierta en una cantidad de 1-3% en peso y el poliol es recubierto en una cantidad de 0,5-2% en peso. Como una indicacion que muestra la cantidad de agua volatilizada a altas temperaturas, cuando se expresa, por ejemplo, por la diferencia en el contenido de agua de Karl Fischer a temperaturas de 100°C y 300°C, es como maximo de 2500 ppm en este pigmento de dioxido de titanio.
Por otra parte, el compuesto de organosilicio puede hacer que el pigmento de dioxido de titanio sea altamente hidrofobo y puede inhibir la adsorcion de agua para reducir drasticamente la cantidad de agua volatilizada. Asf, es uno de los compuestos organicos preferidos. La realizacion mas preferida de usar un compuesto de organosilicio es un pigmento de dioxido de titanio recubierto con una cantidad de 1-3% en peso y el compuesto de organosilicio en una cantidad de 0,5-2% en peso. La diferencia en el contenido de agua de Karl Fischer a temperaturas de 100 ° C y 300°C es como maximo 2000 ppm en esta realizacion.
El pigmento de dioxido de titanio producido por el proceso de la presente invencion es excelente tambien en dispersabilidad. Cuando se evalua por el siguiente metodo de evaluacion de dispersabilidad, tiene una dispersabilidad de 40 kg/cm2 o menos. Particularmente, el compuesto de organosilicio tiene un alto efecto para mejorar la dispersabilidad, y se obtiene una dispersabilidad de 30 kg/cm2 o menos en la realizacion anterior donde se usa el compuesto de organosilicio.
(Metodo de evaluacion de la dispersabilidad)
500 g de un pigmento de dioxido de titanio, 500 g de una resina de polietileno refrigerada y molida (SUMIKASEN L-705 fabricada por Sumitomo Chemical Co., Ltd.) y 20 g de estearato de cinc se mezclan durante 5 minutos con un
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mezclador de zumo. La mezcla resultante se extruye en estado fundido durante 1 hora usando un extrusor de doble husillo Labo plastmill, ajustando la temperatura de la resina a 280 ° C y proporcionando un tamiz de malla 1450 en el lado de descarga. Se miden las presiones de resina en el momento del inicio de la extrusion y despues de la extrusion durante 1 hora, y la diferencia entre las presiones de resina se toma como un valor de dispersabilidad.
Los Ejemplos de los polioles utilizados en el proceso de produccion de la presente invencion son trimetilolpropano, trimetiloletano, ditrimetilolpropano, etoxilato de trimetilolpropano, pentaeritritol, etc., y trimetilolpropano y trimetiloletano.
Los ejemplos del compuesto de organosilicio utilizado en el proceso de produccion de la presente invencion son organosilanos, organopolisiloxanos, organosilazanos, etc.
Como los organosilanos, se puede hacer mencion a, por ejemplo, (a) aminosilanos (tales como
aminopropiltrietoxisilano, N-p(aminoetil)Y-aminopropiltrietoxisilano y N-fenil- y -aminopropitrimetoxisilano), (b) epoxisilanos (tales como Y-glicidoxipropiltrimetoxisilano y p-(3,4-epoxiciclohexil)etiltrimetoxisilano), metacrilsilanos (tal como y- (metacriloiloxipropil)trimetoxisilano), (d) vinilsilanos (tales como viniltrimetoxisilano y viniltrietoxisilano, (e) mercaptosilanos (tales como 3-mercaptopropiltrimetoxisilano), (f) cloroalquilsilanos (tales como 3-cloropropiltrietoxisilano), (g) alquilsilanos (tales como n-butiltrietoxisilano, isobutiltrimetoxisilano, hexiltrimetoxisilano, hexiltritetoxisilano, hexilmetildimetoxisilano, hexilmetildietoxisilano, ciclohexilmetildietoxisilano, octiltrimetoxisilano, octiltrietoxisilano, y deciltrimetoxisilano), (h) fenilsilanos (tales como feniltrietoxisilano), (i) fluoroalquilsilanos (tales como trifluoropropiltrimetoxisilano y tridecafluorooctiltrimetoxisilano), y similares, o hidrolizados de los mismos.
Como organopolisiloxanos, se pueden citar, por ejemplo, (a) polisiloxanos de tipo lineales (tales como
dimetilpolisiloxano, metil hidrogeno polisiloxano, metilmetoxipolisiloxano y metilfenilpolisiloxano), (b) polisiloxanos modificados (tales como dimetilpolisiloxanodiol, dimetilpolisiloxanodihidrogeno, polisiloxanos modificados con amino en ambos extremos o cadena lateral, polisiloxanos modificados con epoxi en ambos extremos o en un extremo, de cadena lateral, polisiloxanos modificados con metacrilo en un extremo o ambos extremos, polisiloxanos modificados con carboxilo en ambos extremos o cadena lateral, polisiloxanos modificados con carbinol en un extremo o ambos extremos, de cadena lateral, polisiloxanos modificados con fenol en ambos extremos, polisiloxanos modificados con mercapto en ambos extremos o de cadena lateral, polisiloxanos modificados con polieter de cadena lateral o en ambos extremos, polisiloxanos modificados con alquilo de cadena lateral, polisiloxanos modificados con metilestirilo de cadena lateral, polisiloxanos modificados con ester de carboxilato superior de cadena lateral, polisiloxanos modificados con fluoroalquilo de cadena lateral, polisiloxanos modificados con alquilcarbinol de cadena lateral, polisiloxanos modificados con carbinol de ambos extremos o cadena lateral ) y similares o copolfmeros de los mismos
Ademas, los organosilazanos incluyen, por ejemplo, hexametilsilazano y hexametilciclotrisilazano.
De los compuestos de organosilicio anteriores, son mas preferidos aquellos que tienen un grupo funcional hidrofobico tal como el grupo metacrilo (-OCOC(CH3)=CH2), grupo vinilo (-CH = CH2), grupo alquilo (-R), grupo arilo (-Ph, -Ar; etc.), grupo de ester de carboxilato (-OCOR), grupo acilo (-COR), grupo polieter (- (R1O) n (R2O)mR3) , o un grupo que contiene fluor (-(CH2)nCF3, -(CF2)nCF3, etc.), y se prefieren ademas organosilanos y organopolisiloxanos que poseen un grupo funcional hidrofobico
Especialmente cuando el pigmento de dioxido de titanio se mezcla en resinas plasticas de uso general como las resinas plasticas, el compuesto de organosilicio es preferiblemente un alquilsilano que tiene 4-10 atomos de carbono o un hidrolizado del mismo y/o dimetilpolisiloxano. Ademas, cuando el pigmento de dioxido de titanio se mezcla en resinas plasticas de ingeniena como resinas plasticas, el compuesto de organosilicio es ademas preferiblemente al menos un compuesto seleccionado de un alquilsilano que tiene 4-10 atomos de carbono, un hidrolizado del mismo, dimetilpolisiloxano y metil hidrogeno polisiloxano. Cuando se utiliza un alquilsilano que contiene un grupo alquilo que tiene el mayor numero de carbonos de 6 (grupo hexilo), el pigmento de dioxido de titanio resultante es mas excelente en dispersabilidad y resistencia al calor. Los hidrolizados de organosilanos son aquellos en los que el grupo hidrolizable de los organosilanos se hidroliza para convertirse en silanol y aquellos en los que los silanoles se polimerizan por condensacion para convertirse en un dfmero, oligomero o polfmero.
Cuando el pigmento de dioxido de titanio producido por el proceso de la presente invencion se mezcla en particularmente resinas de policarbonato entre resinas plasticas de ingeniena, se prefiere utilizar metil hidrogeno polisiloxano como el compuesto organico. Las resinas de policarbonato son un tipo de resinas plasticas de ingeniena y se sabe que son propensas a descolorarse en el momento del moldeado a altas temperaturas, pero cuando metil hidrogeno polisiloxano se utiliza como el compuesto organico, este da una excelente resistencia a la decoloracion termica a las resinas de policarbonato. Se dice que la decoloracion termica de las resinas de policarbonato es causada por la oxidacion de resinas, y ademas la actividad catalftica del pigmento de dioxido de titanio acelera la oxidacion. Se considera que metil hidrogeno polisiloxano tiene reducibilidad e imparte resistencia a la decoloracion termica por efecto sinergico con el denso recubrimiento de sflice hidratada.
Los Ejemplos de otros compuestos organicos utilizables en el proceso de produccion de la presente invencion son alcanolaminas tales como monoetanolamina, monopropanolamina, dietanolamina, dipropanolamina, trietanolamina y
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tripropanolamina y sus derivados, por ejemplo, sales de acidos organicos tales como acetatos, oxalatos, tartratos, formiatos y benzoatos. Los acidos grasos superiores incluyen acido estearico, acido laurico, acido oleico, etc., las sales de metal de los mismos incluyen sales de aluminio, sales de zinc, sales de magnesio, sales de calcio, sales de bario, etc. Los hidrocarburos superiores incluyen cera de parafina, cera de polietileno, etc., y sus derivados incluyen compuestos perfluorados, etc.
El pigmento de oxido de titanio producido por el procedimiento de la presente invencion tiene un diametro medio de partfcula (procedimeinto de fotomicrografia de electrones) de preferiblemente 0,1-0,4 pm, mas preferiblemente 0,1-0,25 pm. La forma cristalina puede ser cualquiera del tipo anatasa y tipo rutilo, y puede ser una mezcla de estos tipos. Se puede incluir parcialmente un dioxido de titanio amorfo en la medida en que no se dane el logro del objeto. El pigmento de dioxido de titanio se puede obtener, por ejemplo, mediante el denominado proceso de sulfato que comprende hidrolizar una solucion de sulfato de titanio o el denominado procedimiento de cloruro que comprende la oxidacion en fase vapor de titanio halogenado, y el procedimiento no esta particularmente limitado.
La presente invencion se refiere a un proceso para producir un pigmento de dioxido de titanio para composiciones de resina plastica, caracterizado por la formacion de un recubrimiento de sflice hidratada densa en la superficie de partfculas de dioxido de titanio, y la formacion adicional posterior de un recubrimiento de compuesto organico en la superficie del recubrimiento de sflice hidratada.
En primer lugar, se forma un recubrimiento de sflice hidratada densa en la superficie de partfculas de dioxido de titanio. En el documento JP-A-53-33228 se describe un procedimiento para la formacion del recubrimiento, que comprende anadir rapidamente silicato de sodio a una suspension de partfculas de dioxido de titanio manteniendo la suspension a una temperatura en el intervalo de 80-100°C, preferiblemente con un ajuste del pH de la suspension a un intervalo de 9-10,5, neutralizando la suspension a un pH de 9-10,5 y luego manteniendo la temperatura en el intervalo de 80-100°C durante 50-60 minutos. Segun la presente invencion, sin embargo, el recubrimiento de sflice hidratada densa se obtiene mediante el siguiente metodo.
(Metodo para la formacion de un recubrimiento de sflice hidratada densa)
En primer lugar, las partfculas de dioxido de titanio se dispersan en agua para obtener una suspension acuosa. En este caso, pueden usarse molinos de tipo humedo tales como molino de arena vertical, molino de arena horizontal y molino de bolas dependiendo del grado de aglomeracion de las partfculas de dioxido de titanio. Preferiblemente, el pH de la suspension acuosa se ajusta a 9 o superior porque las partfculas de dioxido de titanio se dispersan en forma estable en agua. Para el ajuste del pH, pueden utilizarse compuestos basicos conocidos tales como hidroxidos o carbonatos de metales alcalinos o metales alcalinoterreos y compuestos de amonio, y se prefiere industrialmente el uso de hidroxido de sodio. Si es necesario, se pueden utilizar agentes dispersantes, por ejemplo, compuestos de acido fosforico tales como hexametafosfato de sodio y pirofosfato de sodio, compuestos de acido silfcico tales como silicato de sodio y silicato de potasio, y similares. La concentracion de la materia solida de partfculas del dioxido de titanio en la suspension acuosa es 50-800 g/litro, preferiblemente 100-500 g/litro. Si la concentracion es superior a 800 g/litro, la viscosidad de la suspension acuosa se vuelve demasiado elevada, y el recubrimiento uniforme de la stiice densa resulta diffcil. Si es inferior a 50 g/litro, la operabilidad industrial disminuye.
En la suspension acuosa asf preparada, el silicato se neutraliza con un compuesto acido durante un penodo de 30 minutos o mas para formar un recubrimiento de sflice hidratada densa en la superficie de las partfculas de dioxido de titanio. Preferiblemente, la neutralizacion se lleva a cabo durante 1 hora o mas. Cuando el pH de neutralizacion esta en el intervalo de 4-7,5 y la temperatura de la suspension acuosa durante la neutralizacion es menos de 80°C, se forma facilmente un revestimiento denso, y se emplean las condiciones anteriores. Un intervalo preferido de pH de neutralizacion es 4,5-7 y el intervalo de la temperatura de neutralizacion es de 90°C o superior. Como silicato pueden utilizarse silicato de sodio, silicato de potasio o similares y puede usarse como compuesto acido un acido inorganico tal como acido sulfurico o acido clorhfdrico o un acido organico tal como acido acetico o acido formico.
Si el recubrimiento de sflice hidratada es denso o no se confirma comparando el area superficial espedfica y la solubilidad en acido del recubrimiento de sflice hidratada con las de un recubrimiento de sflice porosa recubierta en la misma cantidad que la sflice hidratada en terminos de SiO2. Es decir, cuando el recubrimiento de sflice es denso, este revestimiento es mas pequeno en el area superficial espedfica y tiene inferior solubilidad en acido que el recubrimiento de sflice porosa. La solubilidad en acido se mide por el procedimiento mencionado a continuacion.
(Metodo para medir la solubilidad en acido)
Se anaden 0,2 g de un muestra a 10 ml de acido sulfurico al 98% y se somete a dispersion ultrasonica durante 1 minuto, seguido de calentamiento a 180°C durante 1 hora. Sucesivamente, la muestra se somete a separacion de solido-lfquido a partir de acido sulfurico mediante un separador centnfugo y la cantidad de oxido de titanio (en terminos de TO2) en acido sulfurico se mide por colorimetna. La solubilidad se calcula a partir del valor de medicion mediante la siguiente formula.
Solubilidad en acido (%) = (cantidad de oxido de titanio (g)/0,2 (g) (cantidad de muestra cargada)) x 100
Para recubrir un compuesto organico sobre las partfculas de dioxido de titanio reciertas con el sflice hidratada densa,
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se utiliza (1) un procedimiento para formar un recubrimiento de compuesto organico mediante la separacion en solido-liquido de las partfculas de dioxido de titanio de la suspension acuosa y secado de las partfculas, y despues poniendolas en contacto con el compuesto organico en una fase gaseosa para formar el recubrimiento de compuesto organico, o (2) un procedimiento para poner en contacto las partfculas de dioxido de titanio con el compuesto organico en la suspension acuosa. En general, el procedimiento (1) tiene un alto rendimiento del compuesto organico y el procedimiento (2) puede realizar el recubrimiento uniforme, y por lo tanto el procedimiento se selecciona convenientemente dependiendo del tipo del compuesto organico. Por ejemplo, en el caso de los compuestos que no tienen poder de union a partfculas de dioxido de titanio tan alto o no se unen a las partfculas, tales como polioles, alcanolaminas o derivados de los mismos, organopolisiloxanos, acidos grasos superiores o sales de metal de los mismos e hidrocarburos superiores, se prefiere utilizar el procedimiento (1). Por otra parte, en el caso de los compuestos que se unen fuertemente a partfculas de dioxido de titanio, tales como hidrolizados de organosilanos o sales de metales alcalinos o sales de metales alcalinoterreos tales como estearato de sodio entre sales de acidos grasos superiores que se unen fuertemente a partfculas de dioxido de titanio, tambien se puede utilizar el procedimiento (2).
En el procedimiento (1), las partfculas de dioxido de titanio y el compuesto organico pueden ponerse en contacto unas con otras en una fase gaseosa agitandolas y mezclandolas utilizando un triturador seco tal como triturador de energfa de fluido o un triturador de impacto o un agitador de alta velocidad tal como un mezclador Henschel o super mezclador. Especialmente, el procedimiento para usar el molino seco puede realizar simultaneamente la molienda y el recubrimiento de partfculas de dioxido de titanio, y por lo tanto el procedimiento es razonable en la etapa de produccion e industrialmente preferido. El triturador seco es mas preferiblemente un triturador de energfa de fluido tiene alta eficacia de molienda y superior accion de mezcla, y se prefiere ademas un triturador de tipo pivotante tal como molino de chorro. Si es necesario, el lavado puede llevarse a cabo en la separacion de solido-Kquido.
En el procedimiento (2), cuando se recubre la sflice hidratada densa sobre las partfculas de dioxido de titanio y despues se anade consecutivamente el compuesto organico a la suspension acuosa, seguido por agitacion y mezcla, las etapas se pueden llevar a cabo de forma continua, lo que se prefiere. Incluso si el compuesto organico es altamente hidrofobo, este metodo puede aplicarse facilmente con la adicion de un agente compatibilizante tal como un alcohol inferior. En el caso de recubrimiento de un compuesto que tiene un intervalo optimo de pH para la union a partfculas de dioxido de titanio, se prefiere ajustar el pH de la suspension acuosa usando un compuesto acido o compuesto basico. Por ejemplo, en el caso de un hidrolizado de organosilanos, el pH se ajusta a un intervalo de preferiblemente 0,5-6, mas preferiblemente 1,5-4. Despues de recubrir el compuesto organico, si es necesario, se realiza el lavado, y se realiza la separacion de solido-liquido, secado y trituracion.
Se describe ademas una composicion de resina plastica, caracterizada por comprender el pigmento de dioxido de titanio anterior y la resina plastica.
Las resinas plasticas incluyen (I) resinas termoplasticas ((1) resinas plasticas de uso general (tales como (a) resinas de poliolefina (polietileno, polipropileno, etc.), (b) resinas de cloruro de polivinilo, (c) resinas de ABS, (d) resinas de poliestireno, (e) resinas metacnlicas, (f) y resinas de cloruro de polivinilideno, (2) resinas de plastico de ingeniena (tales como (a) resinas de policarbonato, (b) resinas de tereftalato de polietileno, (c) resinas de poliamida, (d) resinas de poliacetal (e) eteres de polifenileno modificado y (f) fluororesinas), (II) resinas termoendurecibles (tales como (a) resinas epoxi, (b) resinas fenolicas, (c) resinas de poliester insaturado, (d) resinas de poliuretano, (c) resinas de melamina y (f) resinas de silicona) y similares, y las resinas plasticas no estan particularmente limitadas Ademas, dos o mas de las resinas tambien pueden usarse en combinacion con el fin de mejorar las propiedades ffsicas tales como resistencia al impacto, resistencia al rayado, resistencia qrnmica y fluidez.
Cuando la resina es una resina de plastico de uso general tal como una resina de polietileno, se prefiere usar el anterior pigmento de dioxido de titanio para resinas de uso general, a saber, un pigmento de dioxido de titanio que tiene un recubrimiento de al menos un compuesto organico seleccionado entre trimetilolpropano, trimetiloletano, alquilsilanos que tienen 4-10 atomos de carbono o hidrolizados de los mismos, y dimetilpolisiloxano. La composicion de resina plastica de uso general no tiene sustancialmente imperfecciones superficiales tales como formacion de ampollas y poros y tiene excelente resistencia a la luz y resistencia a la intemperie. Por lo tanto, la composicion de resina es util para artfculos moldeados tales como utensilios ordinarios, pelfculas, piezas mecanicas, piezas electronicas y electricas, piezas de construccion e instrumentos medicos. Ademas, la composicion de resina puede aplicarse no solo a estos artfculos moldeados, sino tambien a productos intermedios tales como mezcla madre y granulos de color, y es particularmente util para mezclas madre porque las imperfecciones superficiales apenas se producen incluso cuando el pigmento se usa en una concentracion elevada.
Cuando la resina es una resina plastica de ingeniena tal como una resina de policarbonato, se prefiere utilizar el pigmento de dioxido de titanio para plasticos de ingeniena, a saber, un pigmento de dioxido de titanio que tiene un recubrimiento de al menos un compuesto organico seleccionado entre trimetilolpropano, trimetiloletano, alquilsilanos que tienen 4-10 atomos de carbono o hidrolizados de los mismos, dimetilpolisiloxano y metil hidrogeno polisiloxano. La composicion de resina plastica de ingeniena no tiene sustancialmente fallas en el trabajo tal como vetas de plata y tiene excelentes propiedades ffsicas tales como resistencia. Ademas, la composicion de resina tiene una excelente resistencia a la decoloracion termica como para una composicion de resina de policarbonato. Por lo tanto, la composicion de resina es util para artfculos moldeados tales como piezas mecanicas, carcasas y piezas de
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instrumentos electronicos y electricos, instrumentos medicos, piezas opticas, materiales de embalaje, tarjetas de prepago y piezas de automoviles. Ademas, la composicion de resina puede aplicarse no solo a estos artfculos moldeados, sino tambien a productos intermedios tales como mezcla madre y granulos de color, y es particularmente util para mezclas madre porque son excelentes en resistencia a la decoloracion y resistencia a las vetas de plata cuando el pigmento es utilizado en una alta concentracion.
La relacion de mezcla del pigmento de dioxido de titanio y la resina plastica no esta particularmente limitada, y el pigmento de dioxido de titanio se mezcla en una cantidad de generalmente 1-80 partes en peso, preferiblemente 1-60 partes en peso por 100 partes en peso de la resina plastica, y en el caso de la mezcla madre, el pigmento se mezcla en una cantidad de usualmente de 10-900 partes en peso, mas preferiblemente de 50-500 partes en peso. Ademas, segun los usos, pueden anadirse diversos aditivos tales como materiales de refuerzo, por ejemplo, fibras de vidrio, estabilizadores, agentes dispersantes, lubricantes, antioxidantes, absorbedores de ultravioleta y cargas que son conocidos por los expertos en la tecnica.
Estas composiciones de resina se obtienen mezclando el pigmento de dioxido de titanio en resina fundida usando un amasador. Los amasadores pueden ser los que se usan generalmente, por ejemplo, un extrusor de un tornillo, un extrusor de doble husillo, mezcladores intensivos tales como un mezclador Banbury, una maquina de laminacion, etc.
Ejemplos
La presente invencion se explicara con mas detalle en los siguientes ejemplos
1. Ejemplos relativos a los pigmentos de dioxido de titanio utilizados para composiciones de resina plastica de uso general:
Ejemplo 1
(Formacion de recubrimiento de silice hidratada densa)
Las partfculas de dioxido de titanio de tipo rutilo de 0,2 pm de diametro medio de partfcula se mezclaron con agua a, seguido de un ajuste a un pH de 10 con hidroxido de sodio para preparar una suspension acuosa de 300 g/litro en peso de dioxido de titanio. Se anadio silicato de sodio en una cantidad de 2% en peso as SiO2 en base al peso de partfculas de dioxido de titanio a la suspension mientras se agitaba manteniendola a 80°C, y despues la suspension se neutralizo hasta un pH de aproximadamente 3 con acido sulfurico durante 1 hora para formar un recubrimiento de sflice hidratada densa.
(Formacion de recubrimiento de trimetilolpropano)
Las partfculas de dioxido de titanio sobre las que se formo un recubrimiento de sflice hidratada densa se separaron por filtracion de la suspension acuosa, se lavaron y se secaron a 120°C durante 16 horas, y mientras molfan mediante un molino de chorro, se anadio 0,5% en peso de trimetilolpropano en base a las partfculas de dioxido de titanio, seguido de mezclado para recubrir el trimetilolpropano, obteniendo asf un pigmento de dioxido de titanio (Muestra A) de la presente invencion.
Ejemplo 2
Un pigmento de dioxido de titanio (Muestra B) de la presente invencion se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que la cantidad de recubrimiento de la sflice hidratada densa era 3% en peso.
Ejemplo 3
Un pigmento de dioxido de titanio (Muestra C) de la presente invencion se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que se anadio 0,8% en peso de un hidrolizado de hexiltriethoxisilano en lugar de trimetilolpropano.
Ejemplo 4
Un pigmento de dioxido de titanio (Muestra D) de la presente invencion se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que se utilizo dimetilpolisiloxano en lugar de trimetilolpropano.
Ejemplo Comparativo 1
Un pigmento de dioxido de titanio (Muestra E) se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que la sflice hidratada densa no se recubrio.
Ejemplo Comparativo 2
Un pigmento de dioxido de titanio (Muestra F) se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que despues de que se recubrio la sflice hidratada densa en la primera etapa en el Ejemplo 1, se anadio sucesivamente
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aluminato de sodio en una cantidad de 2% en peso como AI2O3 en base al peso de pardculas de dioxido de titanio a la suspension acuosa mientras se agitaba, seguido por la neutralizacion hasta un pH de 5 con acido sulfurico, para recubrir por lo tanto la alumina hidratada.
Ejemplo Comparativo 3
Un pigmento de dioxido de titanio (Muestra G) se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que en la primera etapa del Ejemplo 1, el tiempo de neutralizacion se cambio a 10 minutos para formar un recubrimiento de sflice hidratada porosa.
Evaluacion 1 (solubilidad en acido)
La solubilidad en acido de las muestras (A, G) obtenidas en el Ejemplo 1 y Ejemplo Comparativo 3 se midio mediante el procedimiento mencionado anteriormente. Se considera que el menor valor de la solubilidad en acido muestra la formacion de un recubrimiento de silice hidratada densa.
Evaluacion 2 (area superficial espedfica)
El area superficial espedfica de las muestras (A, G) obtenidas en Ejemplo 1 y Ejemplo Comparativo 3 se midio mediante el procedimiento BET usando un aparato de medicion de area superficial espedfica (FLOWSORB 2300 fabricado por Shimadzu Seisakusho Ltd.). Se considera que el area superficial espedfica mas pequena muestra la formacion de un recubrimiento de sflice hidratada mas densa.
Los resultados de las evaluaciones anteriores se muestran en la Tabla 1. Se puede ver que el pigmento de dioxido de titanio producido mediante el proceso de la presente invencion tema una sflice hidratada densa recubierta sobre el mismo.
[Tabla 1]
Ejemplo
Muestra Solubilidad en acido Area superficial espedfica
(%) (m2/g)
Ejemplo 1
A 25 10,4
Ejemplo Comparativo 3
G 40 13,5
Evaluacion 3 (contenido de agua de Karl Fischer)
Las muestras (A-G) obtenidas en los Ejemplos 1-4 y los Ejemplos Comparativos 1-3 se dejaron en reposo durante 24 horas a una temperatura y humedad constantes de 25°C y 55% (humedad relativa) hasta alcanzar la condicion de equilibrio. A continuacion, se midio el contenido de agua de Karl Fischer en 1 g de las muestras a 100°C y 300°C usando un aparato de medicion de contenido de agua de Karl Fischer (fabricado por Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) y un aparato de vaporizacion de agua unido (fabricado por Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), y se calculo una diferencia en el contenido de agua en las temperaturas anteriores (A300-100). Se considera que el valor menor de A300-100 muestra menor cantidad de agua vaporizada a altas temperaturas.
Los resultados de las anteriores evaporaciones se muestran en la Tabla 2. Puede observarse que los pigmentos de dioxido de titanio producidos por el proceso de la presente invencion tuvieron menor cantidad de agua vaporizada.
[Tabla 2]
Ejemplo
Muestra Recubrimiento con compuesto inorganico Recubrimiento con compuesto organico Contenido de agua (ppm)
100C
300°C A300-100
Ejemplo 1
A Silice hidratada densa Trimetilolpropano 1500 3900 2400
Ejemplo 2
B Silice hidratada densa Trimetilolpropano 1900 4400 2500
Ejemplo 3
C Silice hidratada densa Hexiltriethoxisilano 1900 3300 1400
Ejemplo 4
D Silice hidratada densa Dimetilpolisiloxano 1400 2900 1500
Ejemplo Comparativo 1
E _ Trimetilolpropano 1000 3200 2200
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Ejemplo Comparativo 2
F Silice hidratada densa Trimetilolpropano 5000 9500 4500
+ alumina hidratada
Ejemplo Comparativo 3
G Silice hidratada porosa Trimetilolpropano 2000 6300 3700
Evaluacion 4 (dispersabilidad)
La dispersabilidad de las muestras (A - G) obtenidas en los Ejemplos 1-4 y los Ejemplos Comparativos 1-3 se evaluo midiendo el incremento de la presion de resina de acuerdo con el metodo mencionado anteriormente.
Evaluacion 5 (resistencia a la formacion de ampollas)
En el momento de la prueba de dispersabilidad anterior, se ajusto un troquel de hebras en el lado de descarga de la Labo plastmill y se observo visualmente la masa fundida extrudida de la hebra para juzgar la superioridad en base al estado de burbujeo. Los criterios de juicio son los siguientes.
■-■■■: No se observo burbujeo.
O: se observo ligeramente burbujeo.
A: se observo parcialmente burbujeo.
X: Se observo burbujeo en toda la masa fundida.
Evaluacion 6 (resistencia a la luz)
Utilizando las muestras (A - G) obtenidas en los Ejemplos 1-4 y los Ejemplos Comparativos 1-3, se preparo una mezcla que tema la formulacion mostrada en las Tablas 3 y 4 mediante un mezclador de tipo V. La mezcla se fundio calentando para dar una temperatura de resina de 250°C y se amaso y extruyo usando un extrusor de doble husillo provisto de una matriz en T en el lado de descarga (PCM-30 fabricado por Ikegai Co., Ltd.) y se conformo en una lamina de 0,8 mm de espesor por un rodillo de lamina. La lamina resultante se irradio con luz negra (longitud de onda: X = 360 nm) a una distancia de irradiacion de 30 cm durante 10 dfas. El valor L, el valor a y el valor b de la lamina segun el sistema de color de Hunter antes y despues de la irradiacion se midieron mediante una computadora de color (SM-7 fabricada por Suga Tester Co., Ltd.) y se calculo AE de acuerdo con la siguiente formula. El menor AE muestra menos decoloracion y superior resistencia a la luz.
AE = {( AL) 2 + (Aa) 2 + (Ab) 2} / .
Tabla 3
(Formulacion 1)
Resina LDPE (MIRASON 16: Mitsui Chemicals Inc.)
500,0 g
Pigmento de dioxido de titanio
25,0 g
Antioxidante fenolico (BHT)
0,5 g
Estabilizador de luces de amina (HALS) (SANOL LS-770: Sankyo Co,, Ltd.)
0,5 g
Tabla 4
(Formulacion 2)
Resina HFPE (HIZEX 5000S: Mitsui Chemicals Inc.)
500,0 g
Pigmento de dioxido de titanio
25,0 g
Antioxidante fenolico (BHT)
1,0 g
Estabilizador de luces de amina (HALS) (SANOL LS-770: Sankyo Co,, Ltd.)
0,5 g
Los resultados de las evaluaciones anteriores se muestran en la Tabla 5. Puede observarse que los pigmentos de
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oxido de titanio producidos por el proceso de la presente invencion fueron superiores en la resistencia a la formacion de ampollas, dispersabilidad y resistencia a la luz en resinas plasticas de uso general.
Tabla 5 2
Ejemplo
Muestra Recubrimiento con compuesto inorganico Recubrimiento con compuesto organico Dispersabilidad (AP) (kg/cm ) Resistencia a la formacion de ampollas Resistencia a la luz (AE)
Formulacion 1 Formulacion 2
Ejemplo 1
Silice hidratada densa Trimetilolpropano 30 ® 2.3 1..0
Ejemplo 2
B Silice hidratada densa Trimetilolpropano 35 ® 2,5 1,0
Ejemplo 3
C Silice hidratada densa Hexiltriethoxisilano 10 ® 1,6 1,1
Ejemplo 4
D Silice hidratada densa Dimetilpolisiloxano 20 ® 2, 1 1, 3
Ejemplo Comparativo 1
E Trimetilolpropano 80 ® 7,8 3,8
Ejemplo Comparativo 2
E, Silice hidratada densa + alumina hidratada Trimetilolpropano 30 X 4,1 0,9
Ejemplo Comparativo 3
C Sflice hidratada porosa Trimetilolpropano 50 X 3,0 1,2
2. Ejemplos relativos a los pigmentos de dioxido de titanio utilizados para la ingeniena de composiciones de resina plastica:
Ejemplos 5 y 6
Se obtuvieron pigmentos de dioxido de titanio de la misma manera que en los Ejemplos 1 y 2, excepto que se uso metil hidrogeno polisiloxano en lugar de trimetilolpropano en los Ejemplos 1 y 2. Los pigmentos resultantes se denominan Muestras H e I, respectivamente.
Ejemplos Comparativos 4-6
Los pigmentos de dioxido de titanio se obtuvieron de la misma manera que en los Ejemplos Comparativos 1-3, excepto que se uso metil hidrogeno polisiloxano en lugar de trimetilolpropano en los Ejemplos Comparativos 1-3. Los pigmentos resultantes se denominan Muestras J-L, respectivamente.
Ejemplo Comparativo 7
(Formacion del recubrimiento de sflice hidratada porosa y recubrimiento de alumina hidratada)
Se anadio silicato de sodio en una cantidad de 1% en peso as SiO2 en base al peso de partfculas de dioxido de titanio a la suspension utilizada en el Ejemplo 1 mientras se agitaba manteniendola a 60°C, y despues la suspension se neutralizo hasta un pH de aproximadamente 5 con acido sulfurico durante 10 minutos para formar un recubrimiento de silice hidratada porosa. Sucesivamente, se anadio aluminato de sodio en una cantidad de 0,3% en peso como A1203 en base al peso de partfculas de dioxido de titanio mientras se agitaba, seguido por la neutralizacion hasta un pH de 5 con acido sulfurico para formar un recubrimiento de alumina hidratada.
(Recubrimiento de hidrolizado de hexiltriethoxisilano y metil hidrogeno polisiloxano)
Las partfculas de dioxido de titanio sobre las que se formo un recubrimiento de sflice hidratada porosa y un recubrimiento de alumina hidratada se separaron por filtracion de la suspension acuosa, se lavaron, y se secaron a
120°C durante 16 horas, y mientras se moUan por molino de chorro, se anadio metil hidrogeno polisiloxano en una cantidad de 2% en peso en base a las partfculas de dioxido de titanio en el molino de chorro, y ademas se anadio un hidrolizado de hexiltriethoxisilano en una cantidad de 1% en peso en base a las partfculas de dioxido de titanio para obtener un pigmento de dioxido de titanio (Muestra M).
5 Evaluacion 7 (solubilidad en acido y area superficial espedfica)
La solubilidad de acido y el area superficial espedfica de las muestras (H, L) obtenidas en el Ejemplo 5 y Ejemplo Comparativo 6 se midieron de la misma manera que en las evaluaciones 1 y 2.
Los resultados de las evaluaciones se muestran en la Tabla 6. Se puede observar que la silice hidratada densa se recubrio sobre el pigmento de dioxido de titanio producido mediante el proceso de la presente invencion.
10 [Tabla 6]
Ejemplo
Muestra Solubilidad en acido (%) Area superficial espedfica (m2/g)
Ejemplo 5
H 25 11,7
Ejemplo Comparativo 6
L 40 15,0
Evaluacion 8 (Contenido de agua de Karl Fischer)
Se midio el contenido en agua de Karl Fischer de las Muestras H-M obtenidas en los Ejemplos 5 y 6 y en los Ejemplos Comparativos 4-7 y se calculo A300-100 de la misma manera que en la evaluacion 1.
15 Los resultados se muestran en la Tabla 7. Puede observarse que el pigmento de dioxido de titanios producido por el proceso de la presente invencion era menor en la cantidad de agua volatilizada.
Tabla 7
Ejemplo
Muestra Recubrimiento con compuesto inorganico Recubrimiento con compuesto organico Contenido de agua (ppm)
100°C
300°C A300-100
Ejemplo 5
H Silice hidratada densa Metil hidrogeno polisiloxano 1000 2600 1600
Ejemplo 6
1 Silice hidratada densa Metil hidrogeno polisiloxano 1200 2900 1700
Ejemplo Comparativo 4
J _ Metil hidrogeno polisiloxano 700 2700 2000
Ejemplo Comparativo 5
K Silice hidratada densa + alumina hidratada Metil hidrogeno polisiloxano 2000 6300 4300
Ejemplo Comparativo 6
L Sflice hidratada porosa Metil hidrogeno polisiloxano 1800 4000 2200
Ejemplo Comparativo 7
M Silice hidratada porosa + alumina hidratada Metil hidrogeno polisiloxano + hexiltrietoxisilano 1100 3500 2400
Evaluacion 9 (resistencia a las vetas de plata y resistencia a la decoloracion)
20 120 g de cada una de las Muestras HM obtenidas en los Ejemplos 5 y 6 y los Ejemplos Comparativos 4-7 y 400 g de
una resina de policarbonato (EUPIRON S-2000 fabricada por Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) se pusieron en una bolsa hecha de polietileno y se mezclaron a mano durante 5 minutos. La mezcla se extruyo por fusion a una temperatura de resina de 300°C durante 7 minutos usando un extrusor de doble tornillo provisto de un granulador en el lado de descarga (PCM-30 fabricado por Ikegai Co., Ltd.), para preparar de este modo granulos. Los granulos
25 resultantes se moldearon en una lamina de 1 mm de espesor a una temperatura de resina de 300°C usando una maquina de moldeo por inyeccion vertical. La superficie de la lamina se observo visualmente para juzgar la superioridad de la resistencia a las vetas de plata. Los criterios de juicio son los siguientes. Ademas, el valor YI (mdice amarillo) de la lamina se midio mediante una computadora de color (SM-7 fabricada por Suga Tester Co., Ltd.). El valor YI menor indica una menor decoloracion al amarillo y una superior resistencia a la decoloracion.
: No se observaron vetas de plata.
'J: Se observaron ligeramente vetas de plata.
A: Se observaron parcialmente vetas de plata.
X: Se observaron vetas de plata en toda la lamina.
5 Los resultados anteriores se muestran en la Tabla 8. Puede verse que el pigmento de dioxido de titanio de la presente invencion fue superior en resistencia a las vetas de plata y resistencia a la decoloracion en resinas de policarbonato. Los resultados anteriores se muestran en la Tabla 8. Puede observarse que el pigmento de dioxido de titanio producido por el procedimiento de la presente invencion fue superior en resistencia a la formacion de rayas de plata y resistencia a la decoloracion en resinas de policarbonato.
10 [Tabla 8]
Ejemplo
Muestra Resistencia a vetas de plata Valor YI
Ejemplo 5
H & 3,9
Ejemplo 6
I & 3,7
Ejemplo Comparativo 4
J & 12,0
Ejemplo Comparativo 5
K x 3,5
Ejemplo Comparativo 6
L x 4,0
Ejemplo Comparativo 7
M A 5,5
Aplicabilidad Industrial
El pigmento de dioxido de titanio para las composiciones de resina plastica de proposito general producidas mediante el proceso segun la presente invencion se puede mezclar en composiciones de resina plastica de uso 15 general usadas para utensilios ordinarios, pelfculas, piezas mecanicas, piezas electronicas y electricas, piezas de construccion, instrumentos medicos, etc.
El pigmento de dioxido de titanio para las composiciones de resina plastica de ingeniena producidas mediante el proceso segun la presente invencion puede mezclarse en las composiciones de resina plastica de ingeniena usadas para piezas mecanicas, carcasas y piezas de instrumentos electronicos y electricos, instrumentos medicos, piezas 20 opticas, materiales de embalaje, tarjetas de prepago, partes de automoviles, etc.

Claims (5)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    REIVINDICACIONES
    1. Un proceso para producir un pigmento de dioxido de titanio para composiciones de resina plastica, donde el proceso comprende las etapas de:
    (a) dispersar partfculas de dioxido de titanio en agua para obtener una suspension acuosa de partfculas de dioxido de titanio, en la que la concentracion de materia solida de partfculas de dioxido de titanio en la suspension acuosa es 50-800 g/litro;
    (b) anadir silicato a la suspension acuosa de partfculas de dioxido de titanio y entonces neutralizar la suspension acuosa con un compuesto acido durante un penodo de 30 minutos o mas para formar un recubrimiento de sflice hidratada en la superficie de las partfculas de dioxido de titanio, en la que el pH de neutralizacion esta en el intervalo de 4-7,5 y la temperature de la suspension acuosa durante la neutralizacion es al menos 80°C; y
    (c) formar un recubrimiento de compuesto organico en la superficie del recubrimiento de sflice hidratada de las partfculas de dioxido de titanio, en el que la formacion del recubrimiento de compuesto organico comprende las etapas de:
    (i) separar en solido-lfquido las partfculas de dioxido de titanio que tienen un recubrimiento de sflice hidratada en su superficie de la suspension acuosa, secar las partfculas de dioxido de titanio separadas asf obtenidas, y poner en contacto las partfculas de dioxido de titanio secas con el compuesto organico en una fase gaseosa para formar el recubrimiento de compuesto organico, o
    (ii) poner en contacto las partfculas de dioxido de titanio que tienen un recubrimiento de sflice hidratada en su superficie con el compuesto organico en la suspension acuosa.
  2. 2. El proceso para producir un pigmento de dioxido de titanio para composiciones de resina plastica de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que, en la variante (i) de la etapa (c), el compuesto organico se selecciona de la lista que consiste en polioles, alcanolaminas o derivados de los mismos, organopolisiloxanos, acidos grasos superiores o sales de metal de los mismos e hidrocarburos superiores.
  3. 3. El proceso para producir un pigmento de dioxido de titanio para composiciones de resina plastica de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que, en la variante (i) de la etapa (c), las partfculas de dioxido de titanio y el compuesto organico se ponen en contacto entre sf en la fase gaseosa agitandolos y mezclandolos utilizando un molino seco.
  4. 4. El proceso para producir un pigmento de dioxido de titanio para composiciones de resina plastica de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que, en la variante (ii) de la etapa (c), el compuesto organico se selecciona de la lista que consiste en hidrolizados de organosilanos o sales de metales alcalinos o sales de metales alcalinoterreos de sales de acidos grasos superiores.
  5. 5. El proceso para producir un pigmento de dioxido de titanio para composiciones de resina plastica de acuerdo con la reivindicacion 4, en la que el compuesto organico es estearato de sodio.
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