用于塑料应用的白色矿物材料的新颖表面处理的制作方法_3

文档序号:9354483阅读:来源:国知局
酸单 酯和/或磷酸二酯的阴离子基团形成相对应的二价和/或三价盐。例如,至少一种表面反 应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒为包含锶、钙、镁和/或铝阳离子 的矿物颗粒。优选至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒 为包含钙与镁阳离子的矿物颗粒。替代地,至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反 应性白色矿物材料的颗粒为包含钙、镁或铝阳离子的矿物颗粒。除此之外,至少一种表面反 应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒为包含阴离子如碳酸根、硼酸根和 /或氢氧根的矿物颗粒,其可被磷酸和/或磷酸单酯和/或磷酸二酯的阴离子基团代替。
[0128] 在本发明一个实施方案中,至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白 色矿物材料的颗粒为包含碳酸钙的颗粒。由此,"包含碳酸钙的材料"通过包含碳酸钙的 颗粒与本发明的磷酸酯共混物的接触获得。
[0129] 为了本发明目的,〃包含碳酸钙的颗粒〃术语指的是包含至少80重量%碳酸钙的 材料,以包含碳酸钙的颗粒总干重计。
[0130] 为了本发明目的,〃包含碳酸钙的颗粒〃术语还指包含以总摩尔计至少50摩尔% 碳酸钙的材料,如果包含碳酸钙的颗粒为白云石。
[0131] 在本发明中,包含碳酸钙的颗粒的意义是指选自研磨碳酸钙(GCC)、沉淀碳酸钙 (PCC)以及它们的混合物的碳酸钙材料。
[0132] 应理解GCC为天然生成形式的碳酸钙,它从沉积岩例如石灰石或白垩或从变质大 理石岩开采以及通过湿式和/或干式处理如研磨、筛选和/或细分(fractionizing)进行 加工,例如由旋风器或分类器。在本发明一个实施方案中,GCC选自大理石、白M、白云石、 石灰石以及它们的混合物。
[0133] 相反,PCC种类的碳酸钙包括合成碳酸钙产物,该产物得自于氢氧化钙浆料的碳酸 化或得自于离子盐溶液的沉淀,所述氢氧化钙浆料当衍生自在水中水合的细分氧化钙颗粒 时通常在本领域中指的是石灰衆料或石灰乳。PCC可为菱面体(rhombohedral)和/或偏三 角面体(scalenohedral)和/或文石(aragonitic);优选的合成碳酸|丐或沉淀碳酸|丐包括 文石、六方方解石或方解石(calcitic)矿物晶型或它们的混合物。
[0134] 在一个优选实施方案中,含表面反应性白色矿物材料的颗粒为选自大理石、白云 石大理石以及它们的混合物的包含碳酸钙的颗粒。
[0135] 应理解的是,包含碳酸钙的颗粒中碳酸钙的量为至少80重量%,如至少95重 量%,优选在97与100重量%之间、更优选在98. 5与99. 95重量%之间,以包含碳酸钙的 颗粒总干重计。
[0136] 含表面反应性白色矿物材料的颗粒优选为颗粒材料形式,且可具有如待制备的产 物种类所涉及的材料的常用的颗粒尺寸分布。一般而言,本发明一个要求是含表面反应性 白色矿物材料的颗粒、优选包含碳酸钙的颗粒具有重量中值颗粒尺寸(1 5。< 7. 5 ym。例如, 至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒、优选包含碳酸钙 的颗粒的重量中值颗粒尺寸d 5。为自0. 1 y m至7. 5 y m,更优选自0. 25 y m至5 y m和最优 选自0. 7ym至4ym。小于25微米的矿物填料d9S也可是有利的。
[0137] 额外地或替代地,至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材 料的颗粒、优选包含碳酸钙的粒的BET比表面积为自0. 5至150m2/g,更优选自0. 5至35m2/ g和最优选自〇. 5至15m2/g,使用根据ISO 9277的BET法与氮测量。
[0138] 例如,如果大理石作为至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿 物材料的颗粒,中值颗粒尺寸直径d5。值优选自0. 1 ym至7. 5 ym,更优选自0. 25 ym至5 ym 和最优选自〇. 至4ym。在此情况下,大理石优选表现BET比表面积为自0. 5至150m2/ g,更优选自〇. 5至35m2/g和最优选自0. 5至15m2/g,使用根据ISO 9277的BET方法与氮 测量。
[0139] 优选至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒、优 选包含碳酸钙的颗粒为干式研磨材料、湿式研磨且经干燥的材料或上述材料的混合物。一 般而言,研磨步骤可以使用任何常规研磨装置在使得细化主要来自辅助主体的冲击的条件 下进行,即在球磨机、棒磨机、振动研磨机、辊碎机、离心冲击研磨机、垂直珠磨机、磨碎机、 针磨机、锤磨机、粉磨机、撕碎机、去块机(de-clumper)、切割机或技术人员已知的其它该类 设备的一种或多种中进行。
[0140] 在至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒、优选 包含碳酸钙的颗粒包含湿式研磨的含表面反应性白色矿物材料的颗粒、优选包含碳酸钙的 颗粒的情况下,研磨步骤可在使得发生自磨的条件下和/或通过水平球磨、和/或本领域员 已知的其它这类方法进行。如此获得的至少一种表面反应性白色矿物材料的湿式加工研磨 的含表面反应性白色矿物材料的颗粒、优选湿式研磨的包含碳酸钙的颗粒可通过已知方法 如通过絮凝、过滤或干燥前强制蒸发来洗涤和脱水。后续的干燥步骤可以在单一步骤如喷 雾干燥中进行,或在至少两个步骤中进行,例如对含表面反应性白色矿物材料的颗粒、优选 包含碳酸钙的颗粒施用第一加热步骤以减少相关水分含量至不大于约0. 5重量%的水平, 以含表面反应性白色矿物材料的颗粒、优选包含碳酸钙的颗粒的干重计,和对碳酸钙施用 第二加热步骤以减少残留水分含量至约0. 15重量%或更少的水平,以含表面反应性白色 矿物材料的颗粒、优选包含碳酸钙的颗粒的干重计。在该干燥在多个干燥步骤中进行的情 况,第一步骤可在热空气流中加热进行,而第二和进一步干燥步骤优选通过间接加热而进 行,其中相应容器中的大气包含表面处理剂。还常见的是这种包含表面反应性的白色矿物 材料的颗粒、优选包含碳酸钙的颗粒进行精选步骤(例如浮选、漂白或磁力分离步骤)以除 去杂质。
[0141] 在一个优选实施方案中,至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色 矿物材料的颗粒、优选包含碳酸钙的颗粒包含干式研磨的含表面反应性白色矿物材料的颗 粒、优选包含碳酸钙的颗粒。在另一个优选实施方案中,至少一种表面反应性白色矿物材料 的含表面反应性白色矿物材料的颗粒、优选包含碳酸钙的颗粒为在球磨机和/或立式球磨 机中湿式研磨以及接着通过使用已知喷雾干燥方法干燥的材料。
[0142] 取决于至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒, 含表面反应性白色矿物材料的颗粒(优选包含碳酸钙的颗粒)的总表面水分含量优选小于 〇. 2重量%,更优选〈0. 1%,以含表面反应性白色矿物材料的颗粒的干重计。
[0143] 在一个优选实施方案中,至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色 矿物材料的颗粒(优选包含碳酸钙的颗粒)的总表面水分含量为自〇. 01至〇. 2重量%,优 选自0. 02至0. 15重量%和更优选自0. 04至0. 07重量%,以含表面反应性白色矿物材料 的颗粒的干重计。
[0144] 例如,在使用湿式研磨和喷雾干燥的大理石作为至少一种表面反应性白色矿物材 料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒的情况下,包含碳酸钙的颗粒的总表面水分优选自 0.01至0. 1重量%,更优选自0.02至0.08重量%和最优选自0.04至0.07重量%,以含表 面反应性白色矿物材料的颗粒的干重计。如果PCC用作至少一种表面反应性白色矿物材料 的含表面反应性白色矿物材料的颗粒,含表面反应性白色矿物材料的颗粒的总表面水分优 选自0.01至0.2重量%,更优选自0.05至0. 17重量%和最优选自0.05至0. 10重量%, 以含表面反应性白色矿物材料的颗粒的干重计。
[0145] 进一步要求的是,至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材 料的颗粒具有在20°C (±2°C )下低于0. 1重量%的水中溶解度,以含表面反应性白色矿物 材料的颗粒的总干重计。例如,至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿 物材料的颗粒具有在20°C (±2°C )下低于0. 05重量%和优选低于0. 01重量%的水中溶 解度,以含表面反应性白色矿物材料的颗粒的总干重计。
[0146] 根据本发明,至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的 颗粒在含表面反应性白色矿物材料的颗粒的至少一部分表面上包含一种或多种磷酸单酯 及其盐性反应产物和一种或多种磷酸二酯及其盐性反应产物的磷酸酯共混物。
[0147] 因此,应理解的是,至少一种表面反应性白色矿物材料包含含表面反应性白色矿 物材料的颗粒以及一种或多种磷酸单酯及其盐性反应产物和一种或多种磷酸二酯及其盐 性反应产物的磷酸酯共混物,优选由它们所组成。
[0148] 在本发明一个实施方案中,至少一种表面反应性白色矿物材料包含多90重量% 的含表面反应性白色矿物材料的颗粒,以表面反应性白色矿物材料的总干重计。例如,至少 一种表面反应性白色矿物材料包含多95重量%和优选多97. 5重量%的含表面反应性白色 矿物材料的颗粒,以表面反应性白色矿物材料的总干重计。
[0149] 本发明的一个要求是,至少一种表面反应性白色矿物材料包含至少0. 1重量%的 磷酸酯共混物,以至少一种表面反应性白色矿物材料的总干重计。例如,至少一种表面反应 性白色矿物材料包含至少0. 2重量%或至少0. 3重量%的磷酸酯共混物,以至少一种表面 反应性白色矿物材料的总干重计。
[0150] 在本发明一个实施方案中,至少一种表面反应性白色矿物材料包含自0. 1至5重 量%的磷酸酯共混物,以表面反应性白色矿物材料的总干重计。例如,至少一种表面反应性 白色矿物材料包含自0. 2至3重量%和优选自0. 3至2重量%的磷酸酯共混物,以表面反 应性白色矿物材料的总干重计。
[0151] 由此,应理解的是,至少一种表面反应性白色矿物材料包含多90重量%的含表面 反应性白色矿物材料的颗粒和自0. 1至5重量%的磷酸酯共混物,以表面反应性白色矿物 材料的总干重计。替代地,至少一种表面反应性白色矿物材料包含多95重量%的含表面反 应性白色矿物材料的颗粒和自0. 2至3重量%的磷酸酯共混物,以表面反应性白色矿物材 料的总干重计。替代地,至少一种表面反应性白色矿物材料包含多97. 5重量%的含表面反 应性白色矿物材料的颗粒以及自0. 3至2重量%的涂层,以表面反应性白色矿物材料的总 干重计。
[0152] 至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒的至少 一部分表面包含一种或多种磷酸单酯及其盐性反应产物和一种或多种磷酸二酯及其盐性 反应产物的磷酸酯共混物。
[0153] 磷酸烷基酯在工业是公知的,特别是作为表面活性剂、润滑剂以及抗静电剂(Die Tenside ;Kosswig und Stache, Carl Hansen Verlag MUnchen, 1993)〇
[0154] 由不同方法合成磷酸烷基酯和用磷酸烷基酯表面处理矿物为技术人员所已知的, 如来自 Pesticide Formulations and Application Systems:第 15 册;Collins HM, Hall FR,Hopkinson M,STP1268;公开:1996,US 3,897,519,US 4,921,990,US 4,350,645,US 6,710,199,US 4,126,650,US 5,554,781,EP 1092000B1 和 TO 2008/023076。
[0155] 应理解的是,表述〃一种或多种〃磷酸单酯是指一种或多种类型的磷酸单酯可存 在于磷酸酯共混物中。
[0156] 由此,要注意的是一种或多种磷酸单酯可为一种类型的磷酸单酯。替代地,一种或 多种磷酸单酯可为两种或更多种类型的磷酸单酯的混合物。例如,一种或多种磷酸单酯可 为两种或三种类型的磷酸单酯如两种类型的磷酸单酯的混合物。
[0157] 在本发明一个实施方案中,一种或多种磷酸单酯由用选自不饱和或饱和、支链或 直链、脂肪族或芳族醇且醇取代基具有总碳原子数自C6至C30的一个醇酯化的正磷酸分子 组成。例如,一种或多种磷酸单酯由用选自不饱和或饱和、支链或直链、脂肪族或芳族醇且 醇取代基具有总碳原子数自C8至C22、更优选自C8至C20和最优选自C8至C18的一个醇 酯化的正磷酸分子组成。
[0158] 在本发明一个实施方案中,一种或多种磷酸单酯由用选自饱和和线性或支链和脂 肪族醇且醇取代基具有总碳原子数自C6至C30的一个醇酯化的正磷酸分子组成。例如,一 种或多种磷酸单酯由用选自饱和和线性或支链和脂肪族醇且醇取代基具有总碳原子数自 C8至C22、更优选自C8至C20和最优选自C8至C18的一个醇酯化的正磷酸分子组成。
[0159] 在本发明一个实施方案中,一种或多种磷酸单酯由用选自饱和和线性和脂肪族醇 且醇取代基具有总碳原子数自C6至C30、优选自C8至C22、更优选自C8至C20和最优选自 C8至C18的一个醇酯化的正磷酸分子组成。替代地,一种或多种磷酸单酯由用选自饱和和 支链和脂肪族醇且醇取代基具有总碳原子数自C6至C30、优选自C8至C22、更优选自C8至 C20和最优选自C8至C18的一个醇酯化的正磷酸分子组成。
[0160] 在本发明一个实施方案中,一种或多种磷酸单酯选自己基磷酸单酯、庚基磷酸单 酯、辛基磷酸单酯、2-乙基己基磷酸单酯、壬基磷酸单酯、癸基磷酸单酯、十一基磷酸单酯、 十二基磷酸单酯、十四基磷酸单酯、十六基磷酸单酯、庚基壬基磷酸单酯、十八基磷酸单酯、 2-辛基-1-癸基磷酸单酯、2-辛基-1-十二基磷酸单酯以及它们的混合物。
[0161] 例如,一种或多种磷酸单酯选自2-乙基己基磷酸单酯、十六基磷酸单酯、庚基壬 基磷酸单酯、十八基磷酸单酯、2-辛基-1-癸基磷酸单酯、2-辛基-1-十二基磷酸单酯以及 它们的混合物。在本发明一个实施方案中,一种或多种磷酸单酯为2-辛基-1-十二基磷酸 单酯。
[0162] 应理解的是,〃一种或多种〃磷酸二酯是指一种或多种类型的磷酸二酯可存在于 至少一种包含碳酸钙的材料的涂层和/或磷酸酯共混物中。
[0163] 由此,要注意的是,一种或多种磷酸二酯可为一种类型的磷酸二酯。替代地,一种 或多种磷酸二酯可为两种或更多种类型的磷酸二酯的混合物。例如,一种或多种磷酸二酯 可为两种或三种类型的磷酸二酯如两种类型的磷酸二酯的混合物。
[0164] 在本发明一个实施方案中,一种或多种磷酸二酯由用选自不饱和或饱和、支链或 直链、脂肪族或芳族醇且醇取代基具有总碳原子数自C6至C30的二个醇酯化的正磷酸分子 组成。例如,一种或多种磷酸二酯由用选自不饱和或饱和、支链或直链、脂肪族或芳族醇且 醇取代基具有总碳原子数自C8至C22、更优选自C8至C20和最优选自C8至C18的二个脂 肪醇酯化的正磷酸分子组成。
[0165] 应理解的是,用于酯化磷酸的两个醇可独立地选自相同或不同、饱和或饱和、支链 或直链、脂肪族或芳族醇且具有总碳原子数自C6至C30的醇取代基。也就是说,一种或多 种磷酸二酯可包含二个衍生自相同醇的取代基,或磷酸二酯分子可包含二个衍生自不同醇 的取代基。
[0166] 在本发明一个实施方案中,一种或多种磷酸二酯由用选自相同或不同、饱和和线 性或支链和脂肪族醇且醇取代基具有总碳原子数自C6至C30的二个醇酯化的正磷酸分子 组成。例如,一种或多种磷酸二酯用选自相同或不同、饱和和线性或支链和脂肪族醇且醇取 代基具有总碳原子数自C8至C22、更优选自C8至C20和最优选自C8至C18的二个醇酯化 的正磷酸分子组成。
[0167] 在本发明一个实施方案中,一种或多种磷酸二酯由用选自相同或不同、饱和和线 性和脂肪族醇且醇取代基具有总碳原子数自C6至C30、优选自C8至C22、更优选自C8至 C20和最优选自C8至C18的二个醇酯化的正磷酸分子组成。替代地,一种或多种磷酸二酯 由用选自相同或不同、饱和和支链和脂肪族醇且醇取代基具有总碳原子数自C6至C30、优 选自C8至C22、更优选自C8至C20和最优选自C8至C18的二个醇酯化的正磷酸分子组成。
[0168] 在本发明一个实施方案中,一种或多种磷酸二酯选自己基磷酸二酯、庚基磷酸二 酯、辛基磷酸二酯、2-乙基己基磷酸二酯、壬基磷酸二酯、癸基磷酸二酯、十一基磷酸二酯、 十二基磷酸二酯、十四基磷酸二酯、十六基磷酸二酯、庚基壬基磷酸二酯、十八基磷酸二酯、 2-辛基-1-癸基磷酸二酯、2-辛基-1-十二基磷酸二酯以及它们的混合物。
[0169] 例如,一种或多种磷酸二酯选自2-乙基己基磷酸二酯、十六基磷酸二酯、庚基壬 基磷酸二酯、十八基磷酸二酯、2-辛基-1-癸基磷酸二酯、2-辛基-1-十二基磷酸二酯以及 它们的混合物。在本发明一个实施方案中,一种或多种磷酸二酯为2-辛基-1-十二基磷酸 二酯。
[0170] 在本发明一个实施方案中,一种或多种磷酸单酯选自2-乙基己基磷酸单酯、 十六基磷酸单酯、庚基壬基磷酸单酯、十八基磷酸单酯、2-辛基-1-癸基磷酸单酯、2-辛 基-1-十二基磷酸单酯以及它们的混合物,和一种或多种磷酸二酯选自2-乙基己基磷酸二 酯、十六基磷酸二酯、庚基壬基磷酸二酯、十八基磷酸二酯、2-辛基-1-癸基磷酸二酯、2-辛 基-1-十二基磷酸二酯以及它们的混合物。
[0171] 例如,至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒的 至少一部分表面包含一种磷酸单酯及其盐性反应产物和一种磷酸二酯及其盐性反应产物 的磷酸酯共混物。在此情况下,一种磷酸单酯选自2-乙基己基磷酸单酯、十六基磷酸单酯、 庚基壬基磷酸单酯、十八基磷酸单酯、2-辛基-1-癸基磷酸单酯以及2-辛基-1-十二基 磷酸单酯,一种磷酸二酯选自2-乙基己基磷酸二酯、十六基磷酸二酯、庚基壬基磷酸二酯、 十八基磷酸二酯、2-辛基-1-癸基磷酸二酯以及2-辛基-1-十二基磷酸二酯。
[0172] 如果至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒的 至少一部分表面包含一种磷酸单酯及其盐性反应产物和一种磷酸二酯及其盐性反应产物 的磷酸酯共混物,应理解的是,一种磷酸单酯与一种磷酸二酯的醇取代基优选为相同。例 如,至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒的至少一部分 表面包含2-乙基己基磷酸单酯及其盐性反应产物和2-乙基己基磷酸二酯及其盐性反应产 物的磷酸酯共混物。替代地,至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物 材料的颗粒的至少一部分表面包含2-辛基-1-癸基磷酸单酯及其盐性反应产物和2-辛 基-1-癸基磷酸二酯及其盐性反应产物的磷酸酯共混物。替代地,至少一种表面反应性白 色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒的至少一部分表面包含十六基磷酸单酯 及其盐性反应产物和十六基磷酸二酯及其盐性反应产物的磷酸酯共混物。替代地,至少一 种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性白色矿物材料的颗粒的至少一部分表面包含 十八基磷酸单酯及其盐性反应产物和十八基磷酸二酯及其盐性反应产物的磷酸酯共混物。 替代地,至少一种表面反应性白色矿物材料的包含表面反应性白色矿物材料颗粒的至少一 部分表面包含2-辛基-1-十二基磷酸单酯及其盐性反应产物和2-辛基-1-十二基磷酸二 酯及其盐性反应产物的磷酸酯共混物。
[0173] 在本发明一个实施方案中,两种或更多种磷酸单酯及其盐性反应产物和两种或更 多种磷酸二酯及其盐性反应产物的磷酸酯共混物。在此情况下,两种或更多种磷酸单酯 选自2-乙基己基磷酸单酯、十六基磷酸单酯、庚基壬基磷酸单酯、十八基磷酸单酯、2-辛 基-1-癸基磷酸单酯和2-辛基-1-十二基磷酸单酯,两种或更多种磷酸二酯选自2-乙基 己基磷酸二酯、十六基磷酸二酯、庚基壬基磷酸二酯、十八基磷酸二酯、2-辛基-1-癸基磷 酸二酯和2-辛基-1-十二基磷酸二酯。
[0174] 在本发明一个实施方案中,两种磷酸单酯及其盐性反应产物和两种磷酸二酯及其 盐性反应产物的磷酸酯共混物。例如,至少一种表面反应性白色矿物材料的含表面反应性 白色矿物材料的颗粒的至少一部分表面包含十六基磷酸单酯、十八基磷酸单酯、十六基磷 酸二酯、十八基磷酸二酯及其盐性反应产物的磷酸酯共混物。
[0175] 本发明的一个要求是,至少一种表面反应性白色矿物材料的磷酸酯共混物以特定 摩尔比包含一种或多种磷酸单酯及其盐性反应产物与一种或多种磷酸二酯及其盐性反应 产物。特别的是,涂层和/或磷酸酯共混物中的一种或多种磷酸单酯及其盐性反应产物与 一种或多种磷酸二酯及其盐性反应产物的摩尔比为自1:1至1: 1〇〇。
[0176] 用词〃一种或多种磷
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