RO114966B1

RO114966B1 - Metoda de imbunatatire a caracterului hidrofob la materialele solide

Info

Publication number: RO114966B1
Application number: RO93-01389A
Authority: RO
Inventors: R Bruce Palmer; D Rodney Stramel
Original assignee: Kerr Mc Gee Chem Corp
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1999-09-30
Also published as: CA2108505A1; US5362770A; CZ212793A3; EP0593219A2; FI934568A0; TW328959B; AU660234B2; BR9304258A; CN1086228A; MX9306428A; EP0593219A3; KR940009255A; AU4759793A; US5260353A; ZA937088B; PL300670A1; SK112993A3; MY131391A; FI934568A; JPH06220251A

Description

Prezenta invenție se referă la o metodă de îmbunătățire a caracterului hidrofob la materialele solide, utilizată pentru aderarea agenților activi de suprafață la suprafața substraturilor, pentru tratarea unui modificator cu proprietăți speciale, dispersabil într-un material polimeric, pentru tratarea suprafețelor materialelor pigmentare, pentru îndepărtarea unor materiale speciale dintr-un mediu apos, pentru creșterea porozității unor materiale poroase, precum și pentru dispersarea liantului în asfalt.

Modificatorii cu proprietăți speciale (cum sunt, de exemplu, substanțele de umplutură, substanțele de opacizare, pigmenții, substanțele de întărire ignifuge etc.] sunt în mod uzual folosiți în compozițiile polimerice. Prioritar la încorporarea unui modificator cu proprietăți speciale în compoziția polimerului este faptul că modificatorul cu proprietăți speciale poate fi o suprafață tratată în vederea creșterii caracterului hidrofob. Crescând caracterul hidrofob al agentului, modificator, se îmbunătățește în general dispersabilitatea materialului în compoziția polimerică și crește puterea legăturii formată între agentul modificator și polimer. Rezultă că, (a] agentul de modificare cu proprietăți speciale este mai ușor de încorporat în compoziția polimerică, (b) o mai mare cantitate de agent modificator poate fi încorporat în compoziția polimerică și/Sau (c) rezistența generală a produsului polimeric rezultat a crescut.

□ metodă uzuală folosită pentru creșterea caracterului hidrofob al agentului modificator cu proprietăți speciale este aceea că suprafața materialului este tratată cu siliciu sau alcoolat de titan ca agent de cuplare. Siliciul și alcoolatul de titan au fost utilizate cu mult succes în tratarea a numeroase tipuri de materiale speciale, în orice caz, siliciul și alcoolatul de titan sunt relativ costisitoare și de aceea sunt utilizate doar în aplicații cu caracter special.

□ altă metodă uzuală folosită pentru creșterea caracterului hidrofob al materialelor pigmentare speciale este aceea că, un hidroxid metalic (ca, de exemplu, hidroxidul de aluminiu, zinc, titan, zirconiu sau magneziu) este mai întâi precipitat pe suprafața unui material pigmentar special. în faza următoare, un surfactant sau agent activ de suprafață (de exemplu, un acid gras cu catenă lungă, saturat sau nesaturat, sau sarea corespunzătoare unui astfel de acid, un alcool cu catenă lungă, un polialcool, dimetilpolisiloxan sau polietilhidrosiloxan) este adsorbit pe hidroxidul metalic și astfel caracterul hidrofob al materialului special este în mod substanțial îmbunătățit. Din nefericire, câteodată, folosind hidroxidul metalic în faza de precipitare, conform acestei metode, tratamentul este tipic unui proces de lungă durată.

în cartea intitulată Flotația, scrisă la Institutul american de inginerie minieră, metalurgică și petrolieră, N.Y. 1976 pag. 148 - 196, autorii M.C. FUERSTENAU și B.R. PALMER discută flotația anionică a oxizilor minerali și a silicaților. Colectorii anionici cunoscuți sunt utilizați pentru flotarea oxizilor minerali și a silicaților, cuprinzând carboxilați (acizi grași), sulfonați, alchilsulfați, anumiți agenți chelați. Adsorbția colectorului se produce prin atracție electrostatică la suprafața minerală, prin asocierea la colector, sau aprin interacțiunea chimică a colectorului cu ionii metalici cuprinși în suprafața mineralului. Ionii metalici cuprinși în suprafața mineralului pot include ioni specifici adsorbiți. Ca exemple de ioni specifici adsorbiți sunt ionii metalelor polivalente, într-un domeniu de pH în care ionii metalici se hidrolizează pentru a forma complecși hidroxilici. Fuerstenau și Palmer propun, de asemenea, bazați pe o experiență evidentă, că adsorbția colectorului prin chemosorbție poate fi complicată, ea presupunând (1) dizolvarea ușoară a

RO 114966 Bl mineralului, urmată de hidroliza ionilor metalici conținuți în materialul mineral dizol- 5C vat (2), adsorbția complexului hidroxilic al ionului metalic pe suprafața mineralului fie printr-o legătură de hidrogen, fie prin formare de apă și (3), adsorbția colectorului pe pozițiile ionului metalic rezultat. Fuerstenau și Palmer au propus apoi ca, în cazul cuarțului, flotația să fie realizată numai după ce ionii metalici sunt adiționați la un sistem cu un pH astfel schimbat până ce se produce hidroliza ionilor metalici, 5E la primul lor complex hidroxi.

Brevetul japonez 2-279791 descrie o compoziție lubrifiantă având suprafața tratată cu o dispersie a unui material de sericit. Compoziția lubrifiantă este obținută printr-o metodă cuprinzând următoarele trepte: (a) realizarea unei suspensii de particule ultrafine de sericit în apă și apoi ajustarea pH-ului suspensiei la o valoare 6C cuprinsă între 7 și 12; (b) adăugarea unui material alcalino-pământos la suspensie, astfel încât ionii metalului alcalino-pământos sunt adsorbiți pe suprafața sericitului; (c) tratarea produsului rezultat din suspensie cu un surfactant anionic, astfel încât un film adsorbant compus din surfactantul anionic să fie format pe suprafața sericitului; (d) uscarea sericitului; și (e) amestecarea sericitului uscat cu un surfac- 6E tant neionic și un ulei ca agent transportor.

Metoda, conform invenției, înlătură dezavantajele metodelor cunoscute, prin aceea că ea cuprinde următoarele faze:

a) activarea suprafeței substratului material solid prin ioni metalici, pentru a obține poziționarea metalului reactiv pe suprafață; 7(

b) legarea chimică a agentului activ de suprafață de suprafață și pozițiile metalului reactiv.

Metoda, conform invenției prezintă următoarele avantaje :

- utilitate substanțială datorită posibilității recuperării materialelor speciale, floculate din mediile apoase; 7i

-.prin modificarea, conform metodei descrise, a diametrului porilor substratului material, se realizează creșterea caracterului hidrofob al suprafeței externe și a suprafeței porilor din materialul poros;

- este accesibilă, rapidă și eficientă pentru creșterea caracterului hidrofob al substratului la diferite materiale; un agent activ de suprafață adsorbit pe hidro- 8( xidul metalic duce la îmbunătățirea substanțială a caracterului hidrofob al materialului special;

- prin aplicarea metodei descrisă de invenție, randamentul compozițiilor polimerice este mai mare;

- este bine folosită în cazuri speciale pentru tratarea suprafeței pigmenților 8; de bioxid de titan.

în metoda conform invenției, un agent activ de suprafață este puternic legat de suprafața unui substrat material solid, prin utilizarea unui proces de activare a ionului metalic.

Metoda propusă poate fi folosită în general în diferite situații, când pro- 9 ducerea unui substrat hidrofob este dorită. Modificatorii proprietățilsor speciale ale suprafeței tratate sunt prevăzuți a avea (a) o mai mare capacitate de dispersie în compozițiile polimerice și (b) randamentul compozițiilor polimerice este mai mare în general. Metoda conform invenției este utilizată la pretratarea suprafețelor mai puțin speciale, cum ar fi vopselele, inhibitorii și alte suprafețe polimerice care pot 9 fi mai puternic legate la aceste substraturi. Totodată, metoda conform invenției este utilizată pentru a ușura separarea materialelor speciale din mediul apos, prin creșterea caracterului hidrofob al acestor materiale și pentru a mări porozitatea

RO 114966 Bl materialelor solide poroase și pentru a crește caracterul hidrofob al suprafețelor exterioare, precum și suprafața porilor acestor materiale. De asemenea, metoda conform invenției se utilizează și la tratarea suprafeței unui liant, astfel încât acesta este mult mai rapid dispersat în asfalt.

Un alt aspect al invenției constă în dispersarea unui modificator de tratare cu proprietăți speciale într-un material polimeric. Modificatorul cu proprietăți speciale este un material care a fost produs printr-un proces cuprinzând următoarele faze: (a] un ion metalic activează suprafața unui modificator cu proprietăți speciale pentru a poziționa metalul reactiv pe suprafața și (b) legarea chimică a surfactantului la suprafața metalului reactiv.

în ceea ce privește tratarea materialului pigmentar, această metodă cuprinde fazele: (a) ionul metalic activează suprafața materialului pigmentar pentru a poziționa metalul reactiv pe suprafață și (b) legarea chimică a agentului activ de suprafață (surfactant] la suprafața metalului reactiv. Materialul pigmentar utilizat în acest domeniu al metodei prezentate în invenție este de preferință bioxidul de titan.

Utilizarea metodei conform invenției pentru recuperarea unui material special dintr-un mediu apos presupune următoarele faze: (a) ionul metalic activează suprafața materialului special pentru a poziționa metalul reactiv pe suprafață; (b) adăugarea unui surfactant la mediul apos; (c) permiterea surfactantului să se lege chimic la suprafața metalului reactiv; și (d) permiterea floculării materialului special.

Metoda, conform invenției, aplicabilă la creșterea porozității unor materiale obișnuite, nespeciale, cuprinde următoarele faze: (a] ionul metalic activează cel puțin o suprafață a materialului poros pentru a poziționa metalul reactiv pe suprafață și (b) legarea chimică a surfactantului la suprafața metalului reactiv.

în cazul în care metoda conform invenției se aplică pentru dispersarea unui liant în asfalt, această metodă cuprinde fazele: (a] ionul metalic activează suprafața liantului pentru a poziționa metalul reactiv pe suprafață; (b) legarea chimică a surfactantului la suprafața metalului reactiv; și (c) amestecarea liantului cu asfaltul.

Prin metoda propusă, în toate cazurile suprafața substratului material este sau a fost tratată în vederea creșterii caracterului hidrofob al substratului materialul. Suprafața substratului este tratată de preferat printr-o metodă cuprinzând treptele următoare: (a] activarea ionului metalic de la suprafața substratului pentru a obține poziționarea metalului reactiv pe suprafață și (b) legarea chimică a surfactantului de la suprafața substratului la poziția metalului reactiv. în ordine, pentru a crește apoi caracterul hidrofob al substratului materialului, metoda cuprinde, opțional, faza de adsorbție a unei hidrocarburi neramificate pe suprafața hidrofobă a surfactantului.

Suprafața substratului material utilizată în prezenta invenție trebuie să fie compusă pur și simplu dintr-un material care poate prezenta poziții pentru adsorbția ionilor metalici activați. Prin urmare, suprafața substratului poate fi constituită aproape din orice material care adsoarbe ioni de hidrogen sau ioni hidroxil, când este expus la contactul cu apa. Ca exemple de substraturi de materiale preferate a fi utilizate în prezenta invenție sunt: oxizii, silicații, sulfiții și carbonații. Deoarece caracteristic suprafețelor metalice este că ele cuprind straturi subțiri de oxizi, suprafețele metalice sunt de asemenea special utilizate în prezenta invenție.

Ca exemple de substraturi specifice preferate a fi utilizate în prezenta invenție sunt: materiale pigmentare, cum este bioxidul de titan, oxidul de fier,

RO 114966 Bl titanatul de nichel, oxidul de antimoniu, cromatul de plumb, oxidul de zinc și sulfatul de cadmiu; modificatori ai proprietăților speciale utilizați în compozițiile polimerice (de exemplu: fibre de sticlă, particule ceramice, materiale coloidale, substanțe 15C ignifuge, ca, hidroxidul de aluminiu și hidroxidul de magneziu, carbonatul de calciu și oxidul de zinc); materiale adsorbante (de exemplu zeoliții) agregate pietroase; materiale metalice obișnuite; materiale solide poroase, cum ar fi membranele ceramice.

Metoda conform invenției este bine folosită în cazul special al tratării 15E suprafeței pigmenților de bioxid de titan. Esențial este că oricare tip de pigment de bioxid de titan poate fi utilizat ca substrat de material în metoda descrisă. Exemple de utilizare a pigmentului bioxid de titan conform invenției cuprind: pigmenți de bioxid de titan în materiale plastice de calitate; pigmenți de bioxid de titan în vopsele de calitate pe bază de ulei; bioxid de titan ultrafin având dimensiunea particulei mai 16C mică de 0,15 microni; hidroxizi metalici acoperiți cu pigmenți de bioxid de titan.

în prezenta invenție, activarea ionului metalic al suprafeței substratului este obținută prin expunerea suprafeței într-un mediu apos conținând ioni metalici hidrolizați. Termenul de ion metalic se referă la un ion selecționat dintr-un grup constând din: ioni metalici, oxicationi metalici, cationi ai hidroxizilor metalici și 161 cationi ai metalelor conținând apă. Ionii metalici preferați utilizați în faza de activare a ionului metalic prin metoda din această invenție sunt următorii: ionii metalici bivalenți, trivalenți sau tetravalenți; cationii oxizilor metalelor bivalente, trivalente sau tetravalente; cationii hidroxizilor metalelor bivalente, trivalente sau tetravalente;

cationi ai metalelor bivalente, trivalente sau tetravalente cu conținut de apă sau 17( combinații ale acestora.

Exemple de ioni ai metalelor adecvate a fi folosite în metoda conform invenției sunt ionii metalelor alcalino-pământoase, Mg⁺², Ca⁺², Sr⁺² și Ba⁺²,precum și combinațiile acestora. Exemple de alți ioni metalici preferați a fi utilizați în metoda conform invenției sunt Zn⁺², Cd⁺²m Pb⁺², Al·³, ZrO⁺², Fe⁺², Fe⁺³, Mn⁺², Cu⁺², ΝΓ², 17! Co⁺², Cr⁺³, VCF², Ce⁺³, Ce⁴⁴, precum și combinațiile acestora. Când metoda conform invenției este utilizată la tratarea suprafețelor incolore sau a pigmenților albi sau opaci ionii metalici apoși incolori, ca Mg⁺², Ca⁺², Sr⁺², Ba⁺², Cd⁺², Pb⁺², Al⁺³ și Zr⁺²sunt de preferat a fi utilizați.

în concordanță cu faza de activare a ionului metalic, conform metodei 18( invenției, un compus conținând ionul metalic dorit (de exemplu, un ion de Mg⁺²) este dizolvat într-un mediu apos. O dată dizolvat în mediul apos, ionul metalic hidrolizează pentru a forma un complex hidroxi-metalic. De exemplu, ionii de Mg⁺² adăugați în mediul apos se hidrolizează după cum urmează :

(1) Mg⁺² + OH ^MgOH⁺ 18 complex hidroxi-magneziu

Urmează adsorbția complexului hidroxi-metal pe suprafața substratului la o poziție specifică (de exemplu, la hidroxidul de aluminiu sau la poziția hidroxidului de titan pe suprafața pigmentului de bioxid de titan acoperit cu hidroxid de aluminiu) în maniera următoare,pentru a obține metalul în poziție activă pe suprafața substratului la care 19 molecula surfactantului poate fi legată chimic.

(2) -AIOH + MgOH⁺ -AIOH⁺ + H₂0 metalul în poziție activă.

în timpul activării ionului metalic, preferabil în timpul fazei de legare a surfactantului prin metoda conform invenției, pH-ul mediului apos este preferabil 19 de a se menține în jurul valorii ±4, valoare la care concentrația în mediul apos al

RO 114966 Bl ionului metalic solubil hidrolizat este maximă. Mai preferabil este ca pH-ul mediului apos să fie menținut în timpul activării ionului metalic și de asemenea și în timpul legării surfactantului, într-un domeniu de ±2 al valorii pH-ului la care concentrația ionului metalic hidrolizat este maximă, dar sub valoarea acestui pH, ionul metalic începe să precipite substanțial. De preferat este ca pH-ul mediului apos să fie menținut în timpul fazei de activare a ionului metalic și de asemenea în timpul fazei de legare a surfactantului, la o valoare la care concentrația în mediul apos a ionului metalic hidrolizat este maximă și în afară de producerea unei cantități substanțiale de ion metalic precipitat.

Așa cum apreciază practicienii în meserie, pH-ul mediului apos la care concentrația ionului metalic hidrolizat este maximă poate fi în general determinată utilizând o diagramă semi-logaritmică a concentrației.

Acizii preferați a fi utilizați în metoda conform invenției pentru adaptarea și controlarea pH-ului mediului apos sunt acizii minerali și combinațiile de acizi minerali. Exemple specifice de acizi preferați a fi utilizați drept agenți controlori ai pH-ului, în metoda prezentată în această invenție, cuprind: acizi halogenați, cum sunt acidul clorhidric, acidul hipocloric, acidul doric, acidul percloric, acidul sulfuric; acidul sulfuros; acidul azotic. Acizii mai preferați pentru a fi utilizați în metoda din această invenție, ca agenți de control ai pH-ului sunt acidul sulfuric și acidul clorhidric.

Exemple de baze care pot fi utilizate în metoda conform invenției, pentru adaptarea, ajustarea și controlul pH-ului mediului apos sunt hidroxizii, carbonații, oxizii și aminele. Ca exemple specifice de baze preferate a fi utilizate ca agenți de control al pH-ului sunt: hidroxizii de sodiu, potasiu, litiu, calciu, magneziu, bariu sau stronțiu; hidroxidul de amoniu; carbonatul de amoniu; carbonații de sodiu, potasiu, litiu, calciu, magneziu, bariu sau stronțiu; oxizii de sodiu, potasiu, litiu, calciu, magneziu, bariu sau stronțiu și hidroxizii, carbonații sau oxizii ionului metalic activat.

într-un prim exemplu de realizare, metoda conform invenției constă într-o sursă separată de ion metalic care este adăugată în mediul apos pentru a obține ionii metalici hidrolizați necesari pentru activarea ionului metalic. Exemple de surse separate de ion metalic adecvate a fi utilizate în metoda conform invenției cuprind: cloruri ale metalelor; sulfați ai metalelor; hidrați ai clorurilor metalice sau ai sulfaților metalici și alți compuși, ca hidroxizii, oxizii sau carbonații, care se pot dizolva în acizi sau baze pentru a se produce ioni metalici hidrolizabili. Cantitatea de sursă de ion metalic adăugată în mediul apos este de preferat a fi o cantitate suficientă pentru a produce aproximativ de la 0,01 la 100 straturi monomoleculare de ion metalic adsorbit pe suprafața substratului. Mai preferabil este ca sursa de ion metalic adăugată în mediul apos să fie într-o cantitate suficientă pentru a produce de la 0,5 până la aproximativ 5 straturi monomoleculare de ion metalic adsorbit pe suprafața substratului.

într-un alt exemplu de realizare a metodei conform invenției, cea mai mică cantitate de ioni metalici utilizați în procesele de activare a ionului metalic este obținută automat din substratul însuși. în această prezentare, substratul (de exemplu, un pigment bioxid de titan conținând alumină hidratată) conține un material (de exemplu, alumină hidratată) care poate produce ioni metalici hidrolizabili (de exemplu, ionul de ΑΓ³), când se expun într-un mediu apos. Un caz special este atunci când substratul este pus sau din contră este expus unui mediu apos și ionii metalici hidrolizați sunt dizolvați de suprafața substratului. O dată dizolvați în mediul apos, ionii metalici se hidrolizează și apoi sunt readsorbiți la poziția hidratată

RO 114966 Bl (de exemplu, bioxid de titan hidratat și alumină) pe suprafața stratului.

încă o altă prezentare conform metodei invenției este aceea că, cu cea mai mică cantitate de ioni metalici utilizați, produsele de activare a ionului metalic sunt obținute pe o suprafață care a fost plasată pe suprafața substratului. De exemplu, când un pigment de bioxid de titan pe un strat sau peliculă de alumină este plasat 25C sau, pe de altă parte, este expus la un mediu apos, câțiva ioni de Al·³ sunt dizolvați de pe startul de alumină. 0 dată dizolvați în mediul apos, ionii de Al*³ se hidrolizează și apoi se readsorb pe alumina hidratată de pe stratul de alumină.

în timpul fazei de activare a ionului metal, conform metodei din invenție, mediul apos și substratul material sunt de preferat a fi menținute la o temperatură 25E care mărește adsorbția ionilor metalici pe suprafața substratului. Prin urmare, în cele mai multe cazuri, mediul apos și substratul materialului sunt menținute, de preferință, în timpul fazei de activare a ionului metalic la o temperatură în domeniul 5...1OO°C. Mai precis, mediul apos și materialul substratului sunt cel mai bine de menținut, în timpul fazei de activare a ionului metalic, la o temperatură cuprinsă 26C între 2O°C până la aproximativ 7O°C.

După cum s-a indicat mai sus, suprafața substratului utilizat în metoda conform invenției poate fi expusă mediului apos, prin plasarea substratului (sau cel puțin a suprafeței substratului) în mediul apoas. De exemplu, când substratul este un pigment de bioxid de titan sau oricare alt tip de modificator cu proprietăți 26E speciale utilizat în compozițiile polimerice, substratul material poate fi expus mediului apos prin amestecarea substratului material cu mediul apos pentru a forma o suspensie.

Dacă este folosită o sursă separată de ion metalic, sursa de ion metalic poate fi adăugată mediului apos înainte, simultan, sau după adiționarea la sub- 27C stratul material. Agentul activ de suprafață utilizat în metoda conform invenției este preparat pentru a fi adăugat la mediul apos simultan cu sau după adiția sursei de ion metalic. Cel mai mult se preferă ca agentul activ de suprafață să fie adăugat în mediul apos după adiția substratului material și a sursei de ion activ. Pentru a îmbunătăți adsorbția ionilor metalici hidrolizați pe suprafața substratului, substratul 27i în suspensie este preferat a fi agitat în timp ce se realizează faza de activare a ionului metalic. Agenții acizi și/sau bazici ce controlează pH-ul sunt de preferat a fi adăugați în mediul apos, în afara fazei de activare a ionului metalic și în același timp să se mențină un pH adecvat, conform celor discutate mai sus.

Un substrat material obișnuit, nespecial, de exemplu un obiect metalic 28C poate, fi expus într-un mediu apos având un pH apropiat, în conformitate cu metoda prezentată de invenție, prin pulverizarea mediului apos pe suprafața substratului. Dacă se dorește sau este necesar, acest mediu apos poate fi un mediu apos care are o sursă de ion metalic dizolvată. După ce substratul obișnuit este expus astfel mediului apos, substratul poate fi pulverizat cu o soluție convenabilă de surfactant. 28! Alternativ, substratul obișnuit, nespecial, poate fi tratat, în concordanță cu metoda conform invenției, printr-o simplă imersare sau scufundare a substratului într-un mediu apos convenabil, conținând ion metalic și apoi imersând substratul într-o soluție convenabilă de surfactant sau prin adăugarea surfactantului la soluția combinată de ion-metal, după ce ionul metalic a fost adsorbit pe suprafața 29i metalică.

Prioritar în tratarea suprafeței unui material metalic obișnuit, în concordanță cu metoda descrisă în invenție este ca suprafața să fie curățată folosind în general metode tehnice obișnuite pentru curățarea suprafețelor metalice. Aceste metode

RO 114966 Bl tehnice convenabile pentru a curăța suprafețele metalice folosesc detergenții de spălare, solvenții de spălare, vaporii degresați, degresare sonică etc.

în unele cazuri, o cantitate suficientă de apă este reținută de suprafața substratului de material pentru a se obține un mediu apos convenabil pentru activarea ionului metalic și legarea surfactantului. După cum se cunoaște din practică, oxizii, silicații și alte substraturi de materiale adsorb apa prin legarea hidrogenului. Apa poate fi astfel adsorbită pe suprafețele diferitelor substraturi prin simplul contact între substraturi cu apa sau prin expunerea substraturilor la umiditatea atmosferică. Când o cantitate suficientă de apă este reținută pe suprafața substratului material pentru a obține un mediu apos convenabil pentru prezenta invenție, activarea ionului metalic și fazele de legare ale surfactantului pot fi conduse printr-o simplă amestecare a sursei de ion metalic cu materialul substratului. De exemplu, în cazul unui liant solid care trebuie dispersat într-un material ca asfaltul, activarea ionului metalic și fazele de legare a surfactantului prin metoda conform invenției poate fi îmbunătățită prin omogenizarea liantului cu sursa de ion metalic într-un mixer de tip betonieră, în timp ce se pulverizează surfactantul convenabil ales. După ce sursa de ion metalic și surfactantul sunt amestecate bine cu liantul, liantul este amestecat cu materialul asfaltos.

în timpul fazei de legare a surfactantului, conform metodei descrisă de invenție, un agent activ de suprafață este adăugat mediului apos și apoi se admite adsorbția de pe suprafața substratului la poziția de metal reactiv obținută prin procesele de activare a ionului metalic. Se indica mai înainte că agentul activ de suprafață poate fi adăugat mediului apos simultan sau după adiția sursei de ion metalic (se admite utilizarea unei surse separate de ion metalic). Câteodată, agentul activ de suprafață este de preferat a fi adăugat mediului apos (a) după ce a fost adăugat substratul material, (b) după ce s-a separat sursa de ion metalic ce a fost adăugată și (c) după ce procesul de activare a ionului metalic a fost terminat.

Agentul activ de suprafață este de preferat a fi adăugat în mediul apos într-o cantitate suficientă pentru a obține de la aproximativ o sută de straturi monomoleculare, sute de straturi monomolecuare ale surfactantului, pe întreaga suprafață a substratului. Surfactantul este preferabil a fi adăugat în mediul apos într-o cantitate suficientă pentru a obține de la aproximativ o zecime de strat monomolecular la aproximativ 5 straturi monomolecuare de agent activ de suprafață pe întreaga suprafață a substratului.

Pe durata fazei de legare a agentul activ de suprafață, prin metoda prezentată de invenție, temperatura și pH-ul mediului apos sunt menținute în domeniile preferate, ce au fost discutate mai înainte, pentru faza de activare a ionului metalic. în continuare, mediul apos și substratul material sunt de preferat a fi omogenizate sau supuse agitării, pe cât este posibil în timpul fazei de legare a agentului activ de suprafață, pentru a se putea asigura și ușura procesul de legare a agentului activ de suprafață.

Ca exemple de surfactanți preferați a fi utilizați în metoda descrisă de invenție sunt: acizi carboxilici cu structură liniară sau ramificată și sărurile acizilor având de la aproximativ 4 la aproximativ 30 atomi de carbon; acizi alchil-sulfonici cu structură liniară sau ramificată și sărurile acizilor având de la aproximativ 4 la aproximativ 30 atomi de carbon; alchil-benzen sulfonați cu structură liniară, în care lanțul alchil liniar cuprinde de la aproximativ 4 la aproximativ 30 atomi de carbon; sulfosuccinați; fosfați; fosfonați; fosfolipiden și amestecuri ale acestora. Ca exemple de agenți activi de suprafață, specifici mai preferați pentru a fi utilizați în metoda

RO 114966 Bl conform invenției sunt: stearat de sodiu; acid octadecanoic; hexadecilsulfonat; oleat de sodiu și combinațiile acestora. 34E

Agentul activ de suprafață utilizat în metoda conform invenției formează o combinație stabilă cu ionul metalic, care este adsorbit pe suprafața substratului în timpul fazei de activare a ionului metalic. Rezultatul este acela că agentul activ de suprafață este ferm legat la suprafața substratului. De exemplu, având ca agent activ de suprafață un acid carboxilic și suprafața substratului având un metal 35C reactiv, de felul celui format mai înainte în reacția (2), acidul carboxilic ca surfactant realizează legături puternice cu suprafața agentului activ de suprafață în următorul mod:

(3) - AIDMg⁺ + RCOO' -AlOMgOOCR unde R reprezintă o parte a unei hidrocarburi, cu caracter hidrofobic și structură 35E liniară.

în continuare, pentru a crește caracterul hidrofob al substratului de material tratat conform metodei invenției, metoda descrisă de invenție poate cuprinde opțional o fază adițională de adsorbție a unei hidrocarburi cu catenă lungă (de exemplu, având o catenă liniară sau ramificată cu aproximativ 4 la aproximativ 30 atomi de 36C carbon), pe acea parte hidrofobă prezentată de agentul activ de suprafață. Ca exemple de hidrocarburi cu catenă lungă, care sunt preferate a fi utilizate în metoda conform invenției, sunt alcooli cu catenă lungă și compușii parafinici cu catenă lungă.

Hidrocarbura cu catenă lungă utilizată în faza de adsorbție este de preferat 36E a fi adăugată în mediul apos după ce agentul activ de suprafață a fost adăugat la suprafața substratului. în timpul fazei de adsorbție a hidrocarburii, temperatura și pH-ul mediului apos sunt de preferat a fi menținute în aceleași domenii preferate și discutate mai înainte, pentru fazele de activare a ionului metalic, și de legare a agentului activ de suprafață, prin metoda conform invenției. în plus, substratul 37C material și mediul apos sunt de preferat a fi omogenizate sau agitate pe cât posibil, în timpul fazei de adsorbție a hidrocarburii, pentru a ușura o dispersare rapidă a hidrocarburii în mediul apos și o adsorbție rapidă a hidrocarburii pe partea hidrofobă a agentului activ de suprafață.

Când un material ca pigmentul - bioxid de titan, sau un alt modificator cu 37E proprietăți speciale care se adaugă compozițiilor polimerice, este tratat în concordanță cu metoda conform invenției, folosind tehnica substratului în suspensie, substratul material tratat poate fi recuperat din mediul apos prin filtrare. După filtrare, substratul material tratat poate fi uscat, folosind oricare metode generale (de exemplu, prin încălzire într-un cuptor), metode utilizate în mod obișnuit în 38( practică pentru uscarea materialelor speciale. Alternativ, substanța de umplutură tratată poate fi simultan recuperată ca suspensie din mediul apos și uscată folosind o tehnică de uscare prin pulverizare. Când se utilizează o tehnică de uscare prin pulverizare, suspensia conținând substratul poate fi pulverizată într-un generator de gaz încălzit cu flacără, care este o cameră de uscare prin pulverizare. în ca- 38! mera de uscare prin pulverizare, cantitatea de apă a precipitatului supus evaporării și cea din substratul uscat curge în afara camerei, datorită curentului de gaz din camera de uscare. Substratul uscat poate fi recuperat din curentul gazos folosind, de exemplu, un ciclon sau un sac filtrant.

După deshidratare și uscare, materialul special tratat poate fi măcinat cât 39( este necesar pentru a sparge aglomeratele formate în timpul proceselor de tratare și recuperare.

RO 114966 Bl

Așa cum s-a indicat mai înainte, un modificator tratat având proprietăți speciale, produs în concordanță cu prezenta invenție, poate fi dispersat într-un material polimeric, pentru a se obține o compoziție polimerică având proprietăți îmbunătățite. Se realizează, conform (1), o legătură puternică între surfactant și suprafața materialului special și (2) se realizează o legătură relativ puternică, de tip van der Waals, între materialul polimeric și partea prezentată de surfactant. Dar, producerea materialului special tratat, în concordanță cu metoda conform invenției este mult mai ușoară prin dispersarea în materialul polimeric. Suplimentar (1), modificatorii de proprietăți speciale tipici au un modul de elasticitate mai mare și dau un randament mai ridicat decât materialele plastice în care ei sunt încorporați și (2) se îmbunătățește rezistența legăturii între materialul plastic și materialul special, rezultând un compus polimeric bine întărit.

Exemple de materiale polimerice preferate pentru a fi utilizate în prezenta invenție pentru formarea de compuși polimerici sunt: polistiren; polietilenă; policlorură de vinii; polipropilenă; stiren-butadien-acrilonitrilic; polifenilen sulfură; polietilen oxid; nylon; polietilentereftalat; epoxizi; formaldehidă alchilureică și combinațiile acestora.

Modificatorii cu proprietăți speciale, tratați conform prezentei invenții, pot fi dispersați în materiale polimerice utilizând în general oricare tehnică, obișnuită în practică, pentru încorporarea materialelor speciale în compozițiile polimerice. De exemplu, producerea unui material special tratat în concordanță cu metoda descrisă în invenție se poate realiza prin dispersia unui material polimeric, într-un mixer Brandbury, într-o moară cu două valțuri, într-un mixer cu o mare capacitate de forfecare, sau într-un mixer de tipul GEL-O-MAT.

După cum s-a indicat mai înainte, în cazul aplicării prezentei invenții la recuperarea unui material special din mediul apos, metoda cuprinde următoarele faze: [a] ionul metalic activează suprafața materialului special pentru a se obține poziționarea metalului reactiv pe suprafața materialului special; (b) adăugarea unui agent activ de suprafața materialului apos; (c) permiterea agentului activ de suprafață să se lege chimic de suprafața pe care e amplasat metalul reactiv; și (d) permiterea materialului special să floculeze. Faza de activare a ionului metalic prezentată în această metodă a invenției este în general condusă, în aceeași manieră, după cum s-a discutat mai înainte, pentru activarea ionului metalic necesar pentru modificatorii cu proprietăți speciale. După ce s-a floculat sau precipitat materialul special, în acord cu faza (d), materialul special poate fi izolat din mediul apos prin, de exemplu, sedimentare, decantare, filtrare, flotație cu spumă sau o combinație între aceste metode.

Unui specialist, prezentarea metodei conform invenției discutate mai sus prezintă o utilitate substanțială. Aceste mici suprafețe încărcate electric, materiale speciale sunt adeseori dificil de izolat din curenții de apă uzată și din alte medii apoase. Câteodată, când sunt tratate în acord cu metoda acestei invenții, aceste materiale speciale floculate sunt mai ușor de izolat din mediile apoase.

Așa după cum s-a indicat mai înainte, prezenta invenție se aplică la creșterea porozității unui material poros (de exemplu, a unei membrane ceramice sau a unui material ca zeoliții). Materialul poros este o suprafață tratată, folosind activarea cu același ion metalic și surfactantul se leagă prin procedeele folosite pentru tratarea suprafețelor altor substraturi obișnuite. Prin adăugarea substratului material, modificarea porilor se realizează în sensul creșterii caracterului hidrofob al suprafețelor externe și a suprafeței porilor din materialul poros.

RO 114966 Bl în continuare, se dau următoarele exemple de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1 și 2, care reprezintă;

- fig. 1, diagrama semi-logaritmică a concentrației ionului de magneziu într-un mediu apos;

-fig.2, diagrama semi-logaritmică a concentrației aluminiului în mediul apos.

Fig. 1 prezintă o însumare a concentrației totale a magneziului în mediul apos, de 1,0 x 1Ο⁴ moli. De asemenea, din fig. 1 rezultă că, concentrația ionului solubil de magneziu hidrolizat (de exemplu, MgDH⁺) în mediul apos este maximă la un pH aproximativ de 10,4. în același timp, se observă că în vederea evitării precipitării Mg(0H)₂ solide, pH-ul mediului apos trebuie să fie menținut la aproximativ 10,5

Fig. 2 cuprinde însumarea concentrației totale a aluminiului în mediu apos, și anume de 1 ,□ x 1O⁴ moli. Așa cum indică fig. 2, concentrația ionilor solubili de aluminiu hidrolizat în mediu apos este maximă la un pH în jur de 4,8. în plus, din aceeași figură se observă faptul că pH-ul mediului apos trebuie să fie menținut în jur de 5,2 pentru a evita precipitarea speciilor solide AI(0H)₃.

Când ionii de aluminiu sunt utilizați în faza de activare cu ion metalic, în cadrul metodei prezentei invenții, pH-ul mediului apos este (a) preferabil de a fi menținut în domeniul cuprins între 3,8 până la 5,2 și (b) mai preferat este pH-ul menținut în jur de 4,8.

Exemplul 1.0,05 moli de clorură de magneziu hexahidrat este adăugat la 1 I de apă la temperatura camerei (22°C). pH-ul soluției rezultate este ajustat sau adus la valoarea de 10,24 utilizând hidroxid de amoniu 1 normal. Apoi, 200 g de CR-834 pigment de calitate superioară, fabricat de Corporația KERR-McGEE, este adăugat la soluția de clorură de magneziu. CR-834 este un pigment de bioxid de titan acoperit cu alumină hidratată. Pigmentul CR-834 are mărimea suprafeței de aproximativ 9,5 m²/g și un conținut în alumină de aproximativ 1,5%.

Urmează adiția la pigmentul CR-834. Suspensia rezultată este agitată timp de aproximativ 10 min. pH-ul este apoi reajustat la o valoare de 10,24 folosind hidroxidul de amoniu 1 normal. Apoi, precipitatul este agitat suplimentar 10 min, pentru a permite complexului hidroxid-magneziu, obținut din clorură de magneziu hexahidrat, să fie adsorbit pe suprafața pigmentului. La sfârșitul procesului de adsorbție a complexului hidroxid-magneziu, conținutul molar în magneziu al suspensie mediului apos este de 0,23. Astfel, aproximativ 55% din magneziul originar prezent în suspensia mediului apos este adsorbit de suprafața pigmentului, în timpul procesului de adsorbție a complexului hidroxid-magneziu.

Urmează, după procesul de adsorbție a complexului hidroxid-magneziu, adăugarea a 0,05 moli de stearat de sodiu la suspensia de pigment. Ionii de stearat se obțin din adsorbția stearatului de sodiu pe materialul pigmentar. Pentru a ajuta procesul de adsorbție a stearatului, suspensia este agitată timp de 10 min, după care urmează adiția stearatului de sodiu.

La sfârșitul procesului de adsorbție a stearatului, materialul pigmentar tratat este recuperat din suspensia pigmentară prin filtrare. Filtratul separat din materialul pigmentar tratat are pH-ul de 9,91. Materialul pigmentar tratat recuperat prin procesul de filtrare este uscat într-un cuptor la 100°C timp de 3h. Apoi, pigmentul tratat este trecut printr-o sită de 325 ochiuri, în vederea reducerii dimensiunii aglomeratelor formate în timpul procesului de tratare. Greutatea finală a produsului pigmentar tratat este de 204,8 g.

Exemplul 2.Procedeul prezentat în exemplul 1 este repetat utilizându-se însă 0,01 moli de clorură de magneziu hidratată și 0,01 moli de stearat de sodiu.

445

45C

455

46C

46E

47C

47E

48C

48i

49(

RO 114966 Bl

La sfârșitul procesului de adsorbție a complexului hidroxid-magneziu, conținutul molar în magneziu al mediului apos este doar 6,7 x 1CT⁵. Astfel, la sfârșitul procesului de adsorbție a complexului hidroxid-magneziu, 99,3% din magneziul original adăugat mediului apos este adsorbit pe suprafața pigmentului.

La sfârșitul procesului de adsorbție a stearatului, pH-ul suspensiei pigmentare este reajustat la o valoare de aproximativ 10,26 utilizând acid sulfuric diluat. Produsul pigmentar tratat este apoi izolat din suspensie prin filtrare și uscare întrun cuptor la 100°C, timp de 15 min. După uscare, produsul pigmentar tratat este trecut printr-o sită cu 325 ochiuri pentru a reduce dimensiunea aglomeratelor formate în timpul procesului de tratare. Greutatea produsului pigmentar final este de 192,4 g.

Exemplul 3.Se tratează 200 g de pigment CR-834. Câteodată, în această procedură, stratul de alumină hidratată al pigmentului CR-834 este utilizat ca sursă de ion metalic pentru faza de activare a ionului metalic.

Mai întâi, pH-ul unui litru de apă este ajustat la o valoare de 5,0 utilizând acid sulfuric diluat. Urmează, apoi, adăugarea pigmentului CR-834 la apă. Suspensia rezultată este agitată la temperatura camerei timp de 10 min. pH-ul suspensiei este apoi reajustat la o valoare de 5,0 folosind o soluție diluată de acid sulfuric. La sfârșitul acestui proces, mediul apos al suspensiei are o concentrație molară în aluminiu mai mică de 7,5 x 1CT⁶, aceasta indicând că, complexul hidroxid-aluminiu produce adsorbția puternică a stratului de alumină pe suprafața materialului pigmentar.

După aceea, pH-ul suspensiei pigmentare este reajustat la o valoare de 5,0. Se adaugă 0,01 moli de stearat de sodiu la suspensie. Suspensia este apoi agitată timp de 10 min. Apoi, pH-ul suspensiei este din nou ajustat la o valoare de 5,0 utilizând acid sulfuric diluat.

Materialul pigmentar tratat, astfel produs, este recuperat din suspensie prin filtrare și uscare într-un cuptor la 100°C, timp de 15 h. Urmează ca materialul uscat să fie trecut printr-o sită cu 325 ochiuri, pentru a reduce dimensiunea aglomeratelor produse în timpul procesului de tratare. Greutatea finală a produsului pigmentar tratat este de 195,5 g.

Capacitatea de dispersare a fiecăruia din pigmenții tratați și produși în exemplele 1, 2 și 3 este evaluată folosind un test de dispersabilitate cu polistiren de înaltă greutate moleculară. în acest test, materialul pigmentar este amestecat cu polistiren într-un mixer de tip BRABENDER. Inițial, pentru ca un material pigmentar să fie amestecat cu polistiren într-un mixer BRABENDER, materialul plastic este topit și materialul pigmentar este umezit. Câteodată, după ce pigmentul este încorporat în polistiren, vârfurile ascuțite de material necesită, pentru a fi amestecate sau mixate, să fie de dimensiunea picăturilor,astfel obținându-se valori ferme și o stare constantă și uniformă. Valoarea inferioară a vârfului stării constante, staționare, se respectă pentru a da un material pigmentar, astfel încât capacitatea de dispersare a pigmentului în polistiren, ca mediu, să fie mai mare.

Pe lângă materialele pigmentare tratate și produse conform exemplelor 1, 2 și 3 la CR-836 de tip platic-pigment, fabricat de Corporația KERR-McGEE, se folosesc și alte materiale pigmentare cu grad de plastic, a căror utilizare este evaluată folosind aceleași teste pentru determinarea capacității de dispersabilitate ridicată a polistirenului.

Rezultatele acestor teste pentru determinarea capacității de dispersabilitate ridicată a polistirenului sunt prezentate în tabelul 1. Așa după cum se indică în

RO 114966 Bl tabelul 1, caracteristicile de dispersabilitate a materialelor pigmentare tratate și produse ca în exemplele 1, 2 și 3 sunt mai importante decât caracteristicile de dispersabilitate ale lui CR-836 și ale altor pigmenți cu grad de plastic testați comercial. Materialul pigmentar tratat produs în exemplul 1 prezintă caracteristici de dispersabilitate special dorite. în plus, materialele pigmentare tratate ca în exemplele 1,2 și 3 prezintă compozițiile umplute cu polistiren care sunt importante pentru ușurința cu care pot fi curățate echipamentele de laborator folosite în testul de determinare a capacității de dispersabilitate ridicată a polistirenului față de materialele pigmentare cu grad de plastic netratate. Astfel, pe lângă sporirea capacității de dispersabilitate, metoda de tratare a suprafeței din prezenta invenție conferă și alte proprietăți dorite materialelor pigmentare tratate.

Tabelul 1

Rezultatele testului de determinare a capacității de dispersabilitate ridicată a polistirenului pentru pigmenții tratați conform exemplelor 1, 2 și 3

54C

54E

55C

55i

56(

Identificarea mostrei	Stare staționară Efort de torsiune (M.G)	Temperatura amestecului final (°C)
Exemplul 1	1.325	172
Exemplul 2	1.484	176
Exemplul 3	1.519	177
Pigment cu grad de plastic	1.581	176
CR-836	1,556	174

Exemplul 4.După cum se indică în tabelul 2, suplimentar, nouă produse pigmentare sunt tratate la suprafață (de exemplu, produsele pigmentare 4-1 până la 4-9) conform metodei din prezenta invenție. Materialul pigmentar tratat în fiecare caz este pigmentul bioxid de titan-alumină. Un pigment bioxid de titan- 56! alumină este un pigment de bioxid de titan având o mică cantitate de alumină prezentă în structura spațială a pigmentului, în vederea reducerii activității luminii. Produsele 4-1, 4-2 și 4-3 sunt produse dintr-un material pigmentar alumină-bioxid de titan (fără substrat) neacoperit. Produsele 4-4, 4-5, 4-6 sunt produse dintr-un material pigmentar comercial de alumină - bioxid de titan având un strat de bioxid 57( de silice hidratat depus pe suprafața aluminei hidratate. Produsele 4-7, 4-8 și 4-9 sunt preparate dintr-un pigment comercial de alumină - bioxid de titan având doar un strat de alumină hidratată. Așa după cum se indică în Tabelul 2, produsele 4-1, 4-4 și 4-7 sunt preparate folosind ioni de ΑΓ³, în faza de activare a ionului metalic, produsele 4-2, 4-5 și 4-8 sunt preparate folosind ioni de Mg^+a în faza de activare 57 a ionului metalic și produsele 4-3, 4-6 și 4-9 sunt preparate folosind ioni de Zn⁺²în faza de activare a ionului metalic. Surfactantul utilizat pentru a produce produsele 4-1, 4-6 și 4-8 este stearatul de sodiu, surfactantul utilizat pentru a produce produsele 4-2, 4-4 și 4-9 este laurii sulfonatul de sodiu și surfactantul utilizat pentru a produce produsele 4-3, 4-5 și 4-7 este hexadecil sulfonatul de sodiu. în 58 fiecare caz în care ionii de Mg⁺² sunt utilizați în faza de activare a ionului metalic, sarea unui ion metalic (de exemplu, clorură de magneziu în cazurile utilizării ionilor de Mg⁺² și clorură de zinc în cazurile utilizării ionilor de Zn⁺²) este adăugată la o suspensie compusă din 100 g material pigmentar dispersat în 3DD g apă la

RO 114966 Bl temperatura camerei. pH-ul suspensiei este apoi ajustat la o valoare la care concentrația complexului metal activat-hidroxid, având un grup hidroxilic, este maximă. In cazurile utilizării ionilor de Mg⁺², pH-ul suspensiei este ajustat la o valoare de 10,2. în cazul utilizării ionilor de Zn⁺², pH-ul suspensiei este ajustat la o valoare de 7,0. pH-ul suspensiei este ajustat în fiecare caz folosind fie hidroxid de sodiu 5 molar, fie acid sulfuric 1 molar, după cum este necesar. Fazei de ajustare a pHului, urmează adăugarea a 0,005 moli de surfactant (de exemplu, stearat de sodiu, laurilsulfonat de sodiu, sau hexadecil sulfonat de sodiu), care este adăugat suspensiei. Suspensia este apoi agitată timp de 10 min și pH-ul este reajustat la o valoare optimă indicată mai înainte. Următorul pas, suspensia este agitată 30 min și apoi filtrată. Produsul filtrat este apoi uscat într-un cuptor la 110°C timp de 12 h și apoi micropulverizat.

în fiecare caz în care se utilizează ioni de ΑΓ³, ionii de ΑΓ³ provin din pigmentul însuși. în fiecare caz în care se utilizează ioni de ΑΓ³, o suspensie este compusă din 100 g material pigmentar dispersast în 300 g apă la temperatura camerei. pH-ul suspensiei este apoi ajustat la o valoare de aproximativ 4,5 (de exemplu,un pH la care concentrația ionilor solubili de aluminiu hidrolizat în suspensia apoasă este substanțial mărită] folosind acid sulfuric. Urmează adăugarea a 0,005 moli de surfactant (de exemplu, stearat de sodiu, laurilsulfonat de sodiu, sau hexadecil sulfonat de sodiu) la suspensie și suspensia este agitată timp de 10 min. pH-ul suspensiei este apoi reajustat la o valoare de aproximativ 4,5 și suspensia este agitată încă 30 min. Urmează ca produsul pigmentar tratat să fie recuperat din suspensie prin filtrare, uscat într-un cuptor la IIO°C timp de 12 h și apoi micropulverizat.

Capacitatea de dispersie a fiecărui produs pigmentar realizat după acest exemplu este evaluată folosind același test pentru determinarea capacității de dispersabilitate ridicată a polistirenului, descris mai înainte. în fiecare caz, temperatura la amestecare și temperatura finală la amestecare este determinată folosind 75 părți în greutate material pigmentar la 25 părți în greutate de polistiren. Pentru comparare, se propune dispersabilitatea unui pigment tipic cu grad de plastic care este astfel testat. Rezultatele acestor teste sunt prezentate în tabelul 2.

Rezultatele prezentate în tabelul 2 indică faptul că stearatul și hexadecilsulfonatul sunt efectiv utilizate în metoda prezentei invenții pentru a îmbunătăți capacitatea de dispersie a materialelor pigmentare. Datele prezentate în tabelul 2 indică de asemenea că alumina prezentă în structura spațială a pigmentului sau un strat de alumină constituie o sursă efectivă de ion metalic pentru faza de activare a ionului metalic prin metoda conform invenției.

Tabelul 2

Caracteristicile de dispersabilitate a pigmenților tratați

4-1 până la 4-9

Pigmentul	Stratul acoperitor al pigmentului	Cationul activat	Surfactantul	Efort de torsiune la amestecare (M.G.)	Amestecul final Temperatura [°C]
4-1	-	ΑΓ³	Stearat	1619	177
4-2	-	Mg^+a	Sulfat de laurii	1737	178

RO 114966 Bl

Tabelul 2 (continuare)

Pigmentul	Stratul acoperitor al pigmentului	Cationul activat	Surfactantul	Efort de torsiune la amestecare (M.G.)	Amestecul final Temperatura (°C)
4-3	-	Zn^+a	hexadecil sulfonat	1683	178
4-4	bioxid de siliciu hidratat/alumi nă hidratată	ΑΓ³	Sulfat de laurii	1681	192
4-5	idem mai sus	Mg^+a	hexadecil sulfonat	1794	177
4-6	idem mai sus	Zn^+S	stearat	1617	183
4-7	alumină hidratată	Al·³	hexadecilsulfonat	1608	181
4-8	alumină hidratată	Mg*²	stearat	1677	181
4-9	alumină hidratată	Zn*^a	sulfat de laurii	1770	184
pigment cu grad de plastic				1639	175

Exemplul 5. Zece produse pigmentare tratate (de exemplu.produsele pigmentare 5-1 până la 5-10) sunt preparate conform cu metoda invenției, folosind 64f pigmentul de alumină - bioxid de titan fără suprafață acoperită sau netratat, precum tipul descris în exemplul 4, și folosind ioni de Al·³ proveniți din pigment. Produsele pigmentare 5-1 până la 5-10 sunt preparate în aceeași manieră precum produsele pigmentare descrise mai înainte 4-1, 4-4 și 4-7. Uneori, în producerea produselor 5-1 până la 5-10, concentrația surfactantului, pH-ul suspensiei și temperatura 65C suspensiei sunt variate și sunt indicate în tabelul 3. Pe lângă aceasta, fiecare din produsele de la 5-1 până la 5-10 sunt recuperate și uscate prin pulverizare într-un uscător cu flacără sau într-o cameră de uscare.

Capacitatea de dispersie a fiecărui produs 5-1 până la 5-10 este evaluată folosind același test utilizat în exemplul 4, test de determinare a capacității de 65! dispersie ridicată a polistirenului. Pentru comparare se propune un pigment tipic cu grad de plasticitate, care este testat din punctul de vedere al capacității de dispersie. Rezultatele acestor teste sunt prezentate în tabelul 3.

Tabelul 3

Parametrii de producere și caracteristicile de dispersabilitate a pigmenți lor 66( tratați produși de la 5-1 la 5-10

Produsul	Surfactantul	Concentrația surfactantului (moli/100 g de pigment	pH	Temperatura suspensiei (°C)	Efort de torsiune la amestecare (M.G.)	Temperatura finală a amestecului (°C)
5-1	stearat	0,005	4,5	25	1620	179
5-2	stearat	0,005	10	60	1595	178

RO 114966 Bl

Tabelul 3 (continuare]

Produsul	Surfactantul	Concentrația surfactantului (moli/100 g de pigment	PH	Temperatura suspensiei (°C)	Efort de torsiune la amestecare (M.G.)	Temperatura finală a amestecului (°C)
5-3	stearat	0,020	4,5	60	1142	161
5-4	stearat	0,02	10	25	1556	178
5-5	oleat	0,005	4,5	60	1509	176
5-6	oleat	0,005	10	25	1554	176
5-7	oleat	0,005	4,5	25	1041	158
5-8	oleat	0,02	10	60	1626	179
5-9	stearat	0,0125	7,2	42	1533	171
5-1 □	oleat	□,□125	7,2	42	1533	171
pigment cu grad de plastic					1543	176

Analizele statistice ale datelor din tabelul 3 indică faptul că, concentrația surfactantului și pH-ul au un efect important în proporție de 99%. în producția de pigmenți se utilizează în fabricare o concentrație a surfactantului de 0,02 moli/100 g pigment și un pH de 4,5, la care se manifestă excepțional caracteristicile de dispersabilitate. Rezultatul referitor la pH rezultă din precizările făcute mai înainte și bazat pe utilizarea diagramei semi-logaritmice a concentrației pentru hidroliza aluminiului (fig.2). Temperatura de reacție (25°C sau 60°C și configurația surfactantului (stearat sau oleat), nu are efect semnificativ.

Exemplul 6.Patru produse pigmentare (de exemplu produsele pigmentare de la 6-1 până la 6-4) sunt preparate folosind ca material comercial un pigment de bioxid de titan ultrafin. Materialul ultrafin este un material special, compus din 70% în greutate anatas Ti0₂ și 30% în greutate rutil Ti0₂. Materialul ultrafin are o dimensisune a particulei de aproximativ 0,04 microni și nu conține alumină.

Materialul ultrafin de bioxid de titan folosit în acest exemplu este încorporat în mod obișnuit în vopsele și materiale plastice pentru a atenua radiația ultravioletă. Așa după cum se apreciază de către practicieni în meserie, este foarte dificil de a dispersa un material ultrafin ca bioxidul de titan în polietilenă. Prima încercare de a încorpora bioxid de titan în polietilenă la o concentrație ce depășește aproximativ 10% din greutate s-a făcut în general în produsele pe bază de rășini de culoare galbenă. Culoarea galbenă a acestor rășini rezultă din slaba dispersare a pigmentului, pentru că era necesară utilizarea de temperaturi ridicate la amestecare.

Producerea pigmentului 6-1

Pigmentul 6-1 este preparat astfel : (1) se adaugă 0,05 moli de clorură de magneziu la 600 ml apă la temperatura camerei; (2) se ajustează pH-ul soluției rezultate la o valoare de 10,2 folosind hidroxid de sodiu 5N; (3) se adaugă 200 g bioxid de titan ultrafin; (4) se agită suspensia rezultată din bioxid de titan timp de 30 min; (5) se reajustează pH-ul suspensiei de bioxid de titan la o valoare de 10,2 folosind hidroxid de sodiu 5N; (6) se adaugă 0,05 moli de stearat de sodiu dizolvat în 150 ml apă la 80°C; (7) se agită suspensia de bioxid de titan timp de 15 min; (8) se reajustează pH-ul suspensiei la o valoare de 10,2 folosind hidroxid de sodiu 5N; și apoi (9) se agită în plus suspensia timp de 15 min. Produsul pigmentar 6-1 este recuperat și uscat prin pulverizare în flacără, într-o cameră de uscare prin pulverizare. După uscare prin pulverizare, produsul pigmentar 6-1 are o mărime

RO 114966 Bl a densității de 0,68 g/cm³. Bioxidul de titan ultrafin utilizat la prepararea pro- 71! dusului pigmentar 6-1 are o densitate de 0,09 g/cm³.

Producerea pigmentului 6-2

Produsul pigmentar 6-2 este preparat prin amestecarea a 200 g bioxid de titan ultrafin cu 600 ml apă la temperatura camerei, pentru a forma o suspensie de bioxid de titan. Suspensia de bioxid de titan este apoi uscată prin pulverizare și 721 rezultă un produs având densitatea de 0,75 g/cm³.

Producerea pigmentului 6-3

Produsul pigmentar 6-3 este preparat, în mare, cam în același mod cu produsul pigmentar 6-1. Uneori, produsul pigmentar 6-3 este recuperat prin filtrare și uscare într-un cuptor la 110°C timp de 12 h. Produsul pigmentar 6-3 este apoi 72! micropulverizat. Produsul pigmentar 6-3 rezultat are o densitate de 0,51 g/cm³.

Producerea pigmentului 6-4

Produsul pigmentar 6-4 este produs prin (1) amestecarea a 200 g bioxid de titan ultrafin cu 600 ml apă la temperatura camerei, pentru a forma o suspensie de bioxid de titan; (2) recuperarea bioxidului de titan din suspensie prin 73t filtrare; (3) uscarea bioxidului de titan într-un cuptor la 110°C, timp de 12 h; (4) și micropulverizarea produsului uscat. în final, produsul pigmentar 6-4 are o densitate de 0,55 g/cm³.

Fiecare din produsele pigmentare de la 6-1 până la 6-4 sunt testate prin dispersia a 50 părți în greutate din produsul pigmentar în 50 părți greutate rășină 73 polietilenică având un indice de topire de 8,5. Pigmentul și materialul rășinos sunt amestecate folosind un mixer BRABENDER. Starea constantă a valorii temperaturii amestecului este obținută pentru fiecare amestec de rășină/pigment. în plus, proprietățile optice ale fiecărui amestec pigment/rășină sunt evaluate folosind standardul de nuanță-ton și testele de rezistență a nuanței. Rezultatele acestor 74 teste sunt prezentate în tabelul 4.

Tabelul 4

Produșii pigmentări de la 6-1 până la 6-4: rezultatele dispersabilității și a caracteristicilor optice obținute prin amestecarea a 50 p.gr de produs 74 pigmentar cu 50 p.gr de polietilenă

Pigmentul produs
Proprietatea amestecului	6-1¹¹¹	6-2^(ai	6-3<¹¹	6-4⁽²⁾
Starea staționară a efortului de torsiune [M.G]	1208	1648	1307	1789
Temperatura finală a amestecului (°C)	127	163	135	169
Conținutul în solide (%)	53,2	51,9	53,8	51,4
Tonul nuanței	- 12,77	- 13,59	- 12,50	- 13,36
Rezistența nuanței	30.0	29,4	31,7	31,0
Gradul de alb¹³¹	100	91,7	100,6	98,1
Tone de masă¹³’	0,0	6,7	-0,69	3.5

(1) Produsul pigmentar preparat conform cu prezenta invenție,prin activare cu MgOH* .urmată de adsorbția stearatului (2) Produs pigmentar netratat 7E (3) Gradul de alb și valorile tone de masă indicate de aparat la 1OO și, respectiv, 0,0 pentru produsul pigmentar

6-1 cu valorile pentru alte produse pigmentare și care este determinat relativ la produsul 6-1.

RO 114966 Bl

După cum se indică în tabelul 4, produsele pigmentare tratate conform prezentei invenții (de exemplu, produsele pigmentare 6-1 și 6-3) sunt mult mai ușor dispersabile în polietilenă decât produsele pigmentare netratate 6-2 și 6-4. Valorile specifice ale efortului de torsiune și temperaturile amestecurilor obținute folosind produsele 6-1 și 6-3 sunt mai joase decât ale produselor 6-2 și 6-4. La toate compozițiile pigment/rășină se manifestă o bună tonalitate a nuanței și o rezistență bună a nuanței. Câteodată, așa cum indică valoarea înalt pozitivă a tonului masei, prezentat în tabelul 4, produsele netratate 6-2 și 6-4 dau o nuanță galbenă, nedorită. Prin contrast, compozițiile preparate folosind produsele 6-1 și 6-3 sunt albe. După cum se indica mai înainte, compozițiile rășinoase galbene rezultă din slaba dispersare a pigmentului și din degradarea polietilenei cauzată de temperatura înaltă a procesului.

Claims

1. Metodă de îmbunătățire a caracterului hidrofob la materialele solide, caracterizată prin aceea că ea cuprinde următoarele faze:

a] activarea suprafeței substratului material solid prin ioni metalici, pentru a obține poziționarea metalului reactiv pe suprafață;

b) legarea chimică a agentului activ de suprafață la pozițiile metalului reactiv.

2. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că suprafața este un ion metalic activat în faza a) prin hidroliza unor ioni metalici selecționați dintre: ioni metalici bivalenți, trivalenți și tetravalenți; oxicationi ai metalelor bivalente, trivalente și tetravalente; cationi ai hidroxizilor metalici bivalenți, trivalenți și tetravalenți; cationi hidratați ai metalelor divalente, trivalente și tetravalente; și combinații ale acestora.

3. Metodă conform revendicării 2, caracterizată prin aceea că suprafața este un ion metalic activat în faza a) prin expunerea suprafeței într-un mediu apos, având ionii metalici sus-menționați hidrolizați și dizolvați în mediul apos respectiv.

4. Metodă conform revendicării 2 .caracterizată prin aceea că ea cuprinde în continuare etapa de menținere a pH-ului în domeniul de aproximativ + 2 din valoarea pH-ului la care concentrația în mediul apos a ionilor metalici este maximă, dar mai mică decât valoarea la care ionii metalici precipită.

5. Metodă conform revendicării 4, caracterizată prin aceea că ionii metalici hidrolizați sunt ioni de aluminiu hidrolizat în timpul fazei de menținere a pH-ului mediului apos în domeniul de aproximativ 3,8 până la 5,2.

6. Metodă conform revendicării 3, caracterizată prin aceea că suprafața cuprinde un strat protector, format dintr-un material care produce hidroliza ionilor metalici când suprafața este expusă mediului apos.

7. Metodă conform revendicării 6, caracterizată prin aceea că stratul protector este un strat de alumină hidratată.

8. Metodă conform revendicării 2, caracterizată prin aceea că faza a) cuprinde următoarele etape:

i) expunerea suprafeței unui mediu apos;

ii) adăugarea unei surse de ioni metalici hidrolizabili în mediul apos, astfel încât să se obțină ioni metalici hidrolizați.

9. Metodă conform revendicării 8, caracterizată prin aceea că ionii metalici hidrolizabili sunt Zn⁺², Cd⁺², Sr⁺², Ba⁺², Mg⁺², Ca⁺², Zn⁺², Cd⁺², Pb⁺², ΑΓ³, Zr0⁺², Fe⁺², Fe⁺³, Mn⁺², Cu⁺², Ni⁺², Co⁺², Cr⁺³, V0⁺², Ce⁺³, Ce^M sau combinații ale

RO 114966 Bl acestora.

10. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că agentul activ de suprafață este selecționat din grupul constând din: acizi carboxilici cu catena liniară sau ramificată și sărurile acizilor carboxilici; acizi alchilsulfonici cu catena liniară sau ramificată și sărurile acestora; sulfonat de alchil liniar, benzen, sulfosuccinați; fosfați, fosfonați, fosfolipide și amestecuri ale acestora.

11. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, eventual, are loc și o fază de adsorbție a unei hidrocarburi neramificate pe agentul activ de suprafață, hidrocarbura fiind selecționată dintre alcooli având catena liniară sau ramificată, cuprinzând de la 4 la 30 atomi de carbon, hidrocarburi parafinice cu catena liniară sau ramificată cuprinzând 4 la 30 atomi de carbon.

12. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că se utilizează pentru tratarea unui modificator cu proprietăți speciale, dispersabil într-un material polimeric.

13. Metodă conform revendicării 12, caracterizată prin aceea că modificatorul cu proprietăți speciale este selecționat dintre: bioxid de titan, oxid de fier, titanat de nichel, oxid de fier, titanat de nichel, oxid de antimoniu, cromat de plumb, oxid de zinc, sulfit de cadmiu, fibre de sticlă, particule ceramice, materiale coloidale, substanțe ignifuge,ca,hidroxid de aluminiu și hidroxid de magneziu, carbonat de calciu și combinațiile acestora.

14. Metodă conform revendicării 12, caracterizată prin aceea că materialul polimeric este ales din grupul constând din: polistiren, polietilenă, policlorură de vinii, polipropilenă, stiren-butadiena-acrilonitril, sulfură de polifenilen, oxid de polifenilen, nylon, polietilenentereftalat, epoxizi, formaldehida alchilureică și combinațiile acestora.

15. Metodă conform revendicării 12, caracterizată prin aceea că modificatorul cu proprietăți speciale fără strat protector este un material care produce hidroliza ionilor metalici când suprafața este expusă mediului apos.

16. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că se aplică pentru tratarea unui material pigmentar.

17. Metodă conform revendicării 16, caracterizată prin aceea că materialul pigmentar este un material care produce ioni metalici hidrolizați, când acesta este expus mediului apos.

18. Metodă conform revendicării 16, caracterizată prin aceea că suprafața cuprinde un strat de protecție care produce ioni metalici hidrolizați, când aceasta este expusă mediului apos.

19. Metodă conform revendicprii 18, caracterizată prin aceea că stratul de protecție este alumina și ionii metalici hidrolizați sunt ioni de aluminiu hidrolizați.

20. Metodă conform revendicării 16, caracterizată prin aceea că agentul activ de suprafață este ales dintre stearat de sodiu, oleat de sodiu, acid octadecanoic, hexadecil sulfonat, laurii sulfat și combinațiile acestora.

21. Metodă conform revendicării 16, caracterizată prin aceea că materialul pigmentar este bioxidul de titan.

22. Metodă conform revendicării 21, caracterizată prin aceea că bioxidul de titan este un pigment fără strat protector, cuprinzând bioxid de titan și alumină, iar alumina produce ioni de aluminiu hidrolizați când suprafața este expusă în mediul apos.

23. Metodă conform revendicării 16, caracterizată prin aceea că supra

81E

82C

82E

83C

83E

84(

84!

RO 114966 Bl fața cuprinde un strat protector care conține alumină, care produce ioni de aluminiu hidrolizați ,când suprafața este expusă la mediul apos.

24. Metodă conform revendicării 16, caracterizată prin aceea că agentul activ de suprafață este adăugat la mediul apos într-o cantitate suficientă pentru a acoperi suprafața cu aproximativ 0,01 până la 100 straturi monomoleculare de agent activ de suprafață, de preferință 0,1 până la 5 straturi monomolecuare de agent activ de suprafață.

25. Metodă conform revendicării 24, caracterizată prin aceea că agentul activ de suprafață este ales dintre stearat sau oleat și este adăugat la mediul apos, pentru a obține o concentrație a acestuia în mediul apos de 0,02 moli la 100 g pigment-bioxid de titan.

26. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că se aplică pentru recuperarea unui material special dintr-un mediu apos.

27. Metodă conform revendicării 26, caracterizată prin aceea că ea cuprinde următoarele faze: activarea suprafeței materialului special cu un ion metalic, pentru a obține poziționarea metalului reactiv pe suprafață; adăugarea agentului activ de suprafață la mediul apos, permiterea agentului activ de suprafață de a se lega chimic la suprafața metalului reacției,permiterea materialului special de a flocula.

28. Metodă conform revendicării 26, caracterizată prin aceea că cuprinde și faza de recuperare a materialului special din mediul apos,prin filtrare.

29. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că se aplică pentru creșterea porozității unui material poros obișnuit.

30. Metodă conform revendicării 27, caracterizată prin aceea că materialul poros este o membrană ceramică sau un zeolit.

31. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că se aplică pentru dispersarea unui liant în asfalt.

32. Metodă conform revendicării 29, caracterizată prin aceea că cuprinde următoarele faze: se activează suprafața liantului prin ioni metalici, pentru a obține metalul reactiv pe suprafață; se leagă chimic agentul activ de suprafață la suprafață, în pozițiile metalului reactiv; se amestecă liantul cu asfaltul.