199540. lajstromszámú szabadalom • Eljárás titánoxidbevonatú timföldhidrát előállítására
HU 199540 B 2 A találmány tárgya eljárás titánoxid bevonatú timföldhidrát előállítására. Ez a termék a műanyag- és gumiiparban használható lánggátló töltőanyagként. Timföldhidráton a találmány szempontjából alumíniumoxid mono- és trihidrátot vagy ezek bármilyen keverékét értjük, vagyis olyan alumíniumoxidot, amelynek hidratációs foka 1—3. Titánoxidon a találmány szempontjából titánoxidot vagy olyan oxigéntartalmú szerves vagy szervetlen titánvegyületet értünk, amelyben a titán 4 vegyértékű alakjában van jelen. A műanyag- és gumiiparban a termék szilárdítására, valamint lángálló tulajdonságának biztosítására mintegy 10 pm vagy annál kisebb szemcsenagyságú timföldhidrátot használnak töltőanyagként. Ez a vegyület azonban bizonyos műanyagokba, így például a PVC-be, poliuretánba és a gumiba csak nehezen, más anyagokba, például a polietilénbe vagy a polipropilénbe egyáltalán nem dolgozható be önmagában. Szükség van arra, hogy felületét megfelelő anyaggal bevonják, vagy a kompozícióhoz olyan segédanyagokat adjanak, amelyek elősegítik a timföldhidrát eloszlását a kompozícióban. A 4 525 494 sz. amerikai szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet, amely szerint polipropilén öntőgyanta előállításakor a töltőanyagként alkalmazott timföldhidrát mellett 0,1 t% izosztearinsavat, 0,25—1 t% szerves titánvegyületet, nevezetesen egy szerves titán-foszfátot adnak a kompozícióhoz, majd az így kapott keveréket pelletezik és 200°C-on hőkezelik. Ily módon nagy szilárdságú, lángálló, nem füstölő terméket állítanak elő. A titánvegyületek tehát előnyösen használhatók olyan kompozíciókban, amelyek lánggátló töltőanyagként timföldhidrátot tartalmaznak. Nem ismeretes azonban olyan eljárás, amellyel titánvegyületeket közvetlenül a timföldhidrát felületére fel lehetne vinni. Ilyen eljárásra elsősorban azért van szükség, hogy függetlenítsük a töltőanyag készítését annak felhasználásától, a műanyag-, illetve gumimasszába közvetlenül bedolgozható töltőanyag előállítását tegyük lehetővé. A találmány célja, hogy ilyen eljárást biztosítson. A találmány célja közelebbről az, hogy megfelelő titánvegyület felvitele révén eljárást biztosítson titánoxid bevonatú timföldhidrát előállítására. Azt találtuk, hogy a kitűzött célt oly módon érhetjük el és titánoxid bevonatú timföldhidrátot oly módon állíthatunk elő, hogy a) a timföldhidrátra, célszerűen annak őrlése közben 0,5—5 tömeg%, előnyösen 1 — 3 tömeg% (NH4)2Ti0(C204)2 képletű ammónium-titán-oxalátot poriasztunk vizes oldat alakjában, vagy b) timföldhidrát előnyösen 500—1000 g/liter koncentrációjú vizes szuszpenzióját össze1 2 keverjük a timföldhidrátra számítva 0,5— 5 tömeg%, előnyösen 1—3 tömeg% (NH4) 2TiO (C204) 2 képletű ammónium-titán-oxaláttal, és a szuszpenziót porlasztva szárítással víztelenítjük, és az a) vagy b) eljárásváltozattal előállított közbeeső terméket kívánt esetben 600°C-ig terjedő hőkezelésnek vetjük alá. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a fenti képletnek megfelelő ammónium-titán-oxalát igen erősen adszorbeálódik a timföldhidrát felületén, és hőkezelés közben nem szublimál, izzításkor helyben oxidálódik. Ez a vegyület tehát lehetővé teszi, hogy a timföldhidráton a felülethez jól kötődő stabil bevonat jöjjön létre, amely megkönnyíti a timföldhidrát töltőanyagként való bedolgozását a műanyag-, illetve gumimasszába, és lehetővé teszi titánoxid bevonat kialakítását a timföldhidrát felületén. Ezt a vegyületet célszerűen titánoxidból állítjuk elő oly módon, hogy a titándioxidot egy alkáli-hidrogénszulfáttal vagy alkáli-piroszulfáttal megömlesztjük, az ömledéket vízben feloldjuk, és az oldatból ammónium-hidroxid lassú adagolásával 50°C alatti hőmérsékleten, keverés közben kicsapjuk a titán-tetra-hidroxidot. A kapott titán-tetrahidroxidot 3 mól oxálsav tömény oldatában feloldjuk, majd az oldatot ammónium-hidroxiddal pH 6-ig semlegesítjük. Az így kapott ammónium-titán-oxalát oldatot azután a kívánt mértékig, előnyösen 100—200 g/liter koncentrációig bepároljuk. Természetesen előállíthatjuk e vegyületet az előbb felsorolt műveletekkel a klasszikus savas titándioxid előállítás során közbeeső termékként képződő titán-tetrahidroxidból is. Az ammónium-titán-oxalátot előállíthatjuk azonban titán-trikloridból vagy titán-tetrakíoridból is. Ha titán-trikloridból indulunk ki, ezt a porszerű vegyületet 2 mól oxálsav tömény oldatával reagáltatjuk, és a kapott oldatot ammónium-hidroxiddal semlegesítjük 6— 7 pH eléréséig. Semlegesítés közben célszerűen levegőt buborékol tatunk át az oldaton a három vegyértékű titán oxidálása végett. Hasonlóan járunk el akkor is, ha titán-tetrakloridból indulunk ki, azzal az eltéréssel, hogy ezúttal nem kell levegőt átbuborékoltatnunk az oldaton a semlegesítés közben. Az ammónium-titán-oxalát így kapott oldatát közvetlenül is felhasználhatjuk a továbbiakban, ha azonban a felhasználás szempontjából gondot okoz a benne lévő ammónium-klorid, akkor a terméket frakcionált kristályosítással tisztítjuk. Ily módon eltávolíthatjuk az ammónium-klorid mintegy 80—90%-át. Az így előállított ammónium-titán-oxalát felhasználásával a találmány szerinti eljárást az alábbiak szerint hajtjuk végre. Eljárhatunk úgy, hogy a timföldhidrátra annak tömegére számítva 0,5—5 t%, előnyösen 1—3 t% ammónium-titán-oxalátot poriasztunk. A porlasztáshoz célszerűen mintegy 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
