УМЕНЬШЕННОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ ВЛАГИ В ПРОДУКТАХ МИНЕРАЛЬНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ ПОЛИОЛ
REDUCED ABSORPTION OF MOISTURE IN PRODUCTS OF MINERAL FILLERS CONTAINING POLYOL

Настоящее изобретение относится к способу на основе сочетания сухого измельчения и сортировки для получения продукта минерального наполнителя, имеющего уменьшенное поглощение влаги.
В общем, продукты минеральных наполнителей могут быть использованы в разнообразных областях приложения, например, в полимерных композициях (например, в полиолефиновых пленках), в производстве бумаги, в покрытиях для бумаги, в сельскохозяйственных приложениях, в красках, адгезивах, герметиках, строительных приложениях или косметических приложениях.
Хорошо известные минеральные наполнители содержат, например, природный измельченный карбонат кальция (GCC) и осажденный карбонат кальция (PCC).
Для получения измельченного карбоната кальция весьма обычным являлось применение таких агентов, как содействующие измельчению агенты или диспергирующие агенты, чтобы улучшить эффективность измельчения и/или диспергирования. Такие агенты могут быть выбраны, например, из полимеров, таких как полиалкиленгликоли (например, полиэтиленгликоль). В некоторых публикациях также описано, что мономерные полиолы (например, этиленгликоль, пропиленгликоль или глицерин и так далее) подходят для применения в качестве содействующих измельчению или диспергирующих агентов, в особенности в ходе сухого измельчения.
В документе EP 2029677 описан способ сухого измельчения материала, содержащего карбонатную руду, где указанный способ включает в себя стадии сухого измельчения указанного материала по меньшей мере в одной установке измельчения в присутствии по меньшей мере одного полиалкиленгликолевого полимера таким образом, что количество воды в установке измельчения составляет менее 10,0 масс. % в расчете на сухой материал в указанной установке измельчения. Способ может дополнительно включать в себя необязательную стадию сортировки, где как стадия измельчения, так и последующая стадия сортировки могут быть выполнены повторно применительно ко всему материалу или к его части, полученному на стадии сухого измельчения и/или на стадии сортировки.
В документе EP 2132268 предоставлен способ сухого измельчения одного или более минеральных материалов, которые включают в себя по меньшей мере один карбонат кальция. Способ включает в себя стадии дробления минерального(ых) материала(ов) по меньшей мере в одной установке дробления, сухого измельчения дробленого материала по меньшей мере в одной установке измельчения в присутствии гребнеобразного гидрофильного полимера, содержащего по меньшей мере один полиалкиленоксид, где количество жидкости в установке измельчения составляет менее 15,0 масс. % в расчете на сухой материал, раздробленный в указанной установке дробления. Способ может дополнительно включать в себя необязательную стадию сортировки, где как стадия измельчения, так и последующая стадия сортировки могут быть выполнены повторно применительно ко всему материалу или к его части, полученному на стадии сухого измельчения и/или на стадии сортировки.
Документ WO 2011/077232 относится к применению составов, содержащих глицерин и/или полиглицерины, в качестве агента в ходе сухого измельчения, улучшающего свойства самодиспергирования указанного минерального материала в водной композиции. Тем самым уменьшают вязкость конечной композиции и поддерживают ее постоянной во времени. Более того, уменьшается количество пены, образующейся в ходе стадии диспергирования.
Документ WO 2011/070418 относится к способу сортировки минерального материала, используя содействующую сортировке добавку, которая содержит глицерин и/или по меньшей мере один полиглицерин и обеспечивает возможность увеличения эффективности воздушной сортировки или приводит к меньшему использованию специальной энергии сортировки, чем в случае воздушной сортировки без добавки, приводя при этом к получению сортированного минерального материала, который подходит для использования в водной среде. Изобретение также относится к применению получаемого в результате продукта в красках, пластмассах, пищевых продуктах и кормах для животных, фармацевтических составах, бумажной массе и покрытиях для бумаги.
Предпринимались попытки улучшить применимость продуктов минеральных наполнителей и в особенности продуктов минеральных наполнителей, содержащих карбонат кальция, например, путем обработки разновидностей гранулированного карбоната кальция высшими алифатическими карбоновыми кислотами, которые в некоторых случаях могут быть также названы жирными кислотами, и солями алифатических карбоновых кислот.
Например, документ WO 00/20336 относится к ультрамелкому природному карбонату кальция, который необязательно может быть обработан одной или более жирными кислотами, либо одной или более солями, либо их смесями, и который используют в качестве регулятора реологии полимерных композиций.
Подобно этому документ US 4407986 относится к осажденному карбонату кальция, поверхность которого обработана диспергирующим агентом, который может включать в себя высшие алифатические кислоты и их соли с металлами, чтобы ограничить добавление смазывающих добавок при замешивании данного карбоната кальция с кристаллическим полипропиленом и чтобы избежать образования агрегатов карбоната кальция, которые ограничивают ударопрочность полипропилена.
В документе EP 0325114, относящемся к не дающим потеков антикоррозионным композициям для днищ моторных транспортных средств на основе поливинилхлорида, которые имеют улучшенные реологические и адгезионные свойства, для обработки минерального наполнителя используют смесь аммонийной соли 12-гидроксистеариновой кислоты в сочетании с жирной кислотой (в массовом соотношении 1:1).
Патент Германии DE 958830 относится к способу обработки природного карбоната кальция в присутствии, например, жирных кислот, жирных спиртов и жирных амидов, которые используются в качестве вспомогательного средства при сухом измельчении, чтобы избежать образования налипших масс наполнителя на стенке камеры измельчения.
Неопубликованная европейская заявка на патент № 12 188739.2 относится к способу получения продукта материала наполнителя с поверхностью, обработанной монозамещенным(и) янтарным(и) ангидридом(ами) и, необязательно, монозамещенными янтарными кислотами.
Более того, гранулированные минеральные материалы могут быть также обработаны другими агентами обработки поверхности, такими как силаны, силоксаны, фосфаты, фосфонаты, оксалаты, фториды или их смеси, чтобы гидрофобизировать поверхность указанного минерального материала.
Во многих случаях получение продуктов минеральных наполнителей, содержащих карбонат кальция, путем применения вышеупомянутых агентов, содействующих измельчению и служащих для обработки, приводит к плохому качеству. Например, применение агентов, таких как мономерные полиолы или полиалкиленгликоли, часто имеет результатом высокую восприимчивость получаемого в результате продукта минерального наполнителя к поглощению влаги. Применение содержащих карбонат кальция гранулированных материалов, имеющих высокие уровни восприимчивости к поглощению влаги, может вносить недостатки при их использовании в качестве наполнителя в полимерных композициях. Например, такие материалы могут поглощать влагу при хранении, транспортировке и переработке, что, в свою очередь, может приводить к образованию пустот в полимерных композициях, получаемых способом экструзии расплава.
Ввиду вышеизложенного специалист в данной области все еще сталкивается с проблемой эффективного получения сухих измельченных наполнителей для применения в пластмассах, таких как полиолефины, без ухудшения качества. Например, отсутствие содействующих измельчению агентов и диспергирующих агентов при операциях сухого измельчения имеет результатом низкую производительность и низкую эффективность измельчения, что, в свою очередь, приводит к общему увеличению энергозатрат.
Следовательно, продолжает существовать необходимость в предоставлении продуктов минеральных наполнителей и в способах их получения, которые могут уменьшать или устранять один или более из вышеупомянутых технических недостатков.
Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить способ получения продукта минерального наполнителя, который может быть осуществлен с высокой производительностью и с высокой эффективностью измельчения. Другую цель также можно видеть в предоставлении более эффективного способа сухого измельчения для предоставления продукта минерального наполнителя, имеющего уменьшенное поглощение влаги.
Одна или более из вышеупомянутых и других проблем решены объектом изобретения, определяемым в данной заявке в прилагаемой формуле изобретения.
Первый аспект настоящего изобретения относится к способу получения продукта минерального наполнителя, причем способ включает в себя стадии:
(a) предоставления материала, содержащего карбонат кальция;
(b) предоставления по меньшей мере одного агента, представляющего собой полиол;
(c) сухого измельчения материала, содержащего карбонат кальция, в смеси, содержащей:
(i) материал, содержащий карбонат кальция, предоставленный на стадии (a); и
(ii) по меньшей мере один агент, предоставленный на стадии (b),
по меньшей мере в одной установке измельчения с получением измельченного сухим образом материала, содержащего карбонат кальция;
(d) сортировки измельченного сухим образом материала, содержащего карбонат кальция, со стадии (c) с получением одной или более крупных фракций и одной или более мелких фракций, где одну или более из крупных фракций удаляют и/или подвергают стадии (c) сухого измельчения и/или подвергают стадии (d) сортировки; и
(e) обработки материала, содержащего карбонат кальция, до и/или в ходе и/или после стадии (c) по меньшей мере одним монозамещенным янтарным ангидридом и, необязательно, по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислотой и/или ее солью (солями) с получением материала, содержащего карбонат кальция, имеющего обработанный слой по меньшей мере на части поверхности указанного материала;
где суммарное количество по меньшей мере одно агента, предоставленного на стадии (b), находится в диапазоне от 0,01 до 5,0 масс. % в расчете на суммарную сухую массу материала, содержащего карбонат кальция, предоставленного на стадии (a);
суммарное содержание влаги в смеси стадии (c) составляет менее, либо равно 5,0 масс. % в расчете на суммарную массу указанной смеси;
суммарное количество по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида и необязательной по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты и/или ее соли (солей) на стадии (e) находится в диапазоне от 0,01 до 5,0 масс. % в расчете на суммарную сухую массу материала, содержащего карбонат кальция, предоставленного на стадии (a); и
температуру на стадии (e) регулируют так, чтобы она превышала по меньшей мере на 2°C температуру плавления по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида.
Согласно способу настоящего изобретения продукт минерального наполнителя получают сухим измельчением материала, содержащего карбонат кальция, в присутствии полиола, например глицерина. Затем измельченный сухим образом материал, содержащий карбонат кальция, сортируют с получением одной или более крупных фракций и одной или более мелких фракций. Одна или более из крупных фракций могут быть удалены из процесса. Альтернативно, одна или более из крупных фракций могут быть подвергнуты стадии (c) сухого измельчения, стадии (d) сортировки, либо обеим стадиям. Способ согласно настоящему изобретению дополнительно включает в себя стадию обработки, называемую стадией (e), на которой используется гидрофобизирующий агент, выбранный из по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида и, необязательно, по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты и/или ее соли (солей). На указанной стадии обработки обработанный слой формируют по меньшей мере на части поверхности материала, содержащего карбонат кальция, при нагревании материала, содержащего карбонат кальция, вместе с гидрофобизирующим агентом. Стадия обработки может быть проведена до и/или в ходе и/или после стадии (c) сухого измельчения, что означает, что гидрофобизирующий агент приводят в контакт с материалом, содержащим карбонат кальция, со стадии (a) и/или измельченным сухим образом материалом, содержащим карбонат кальция, полученным в ходе или после стадии (c). Подобно этому гидрофобизирующий агент может быть нанесен на любую из фракций, полученных на стадии (d) сортировки, предпочтительно одну или более из мелких фракций.
Другой аспект настоящего изобретения относится к продукту минерального наполнителя. Указанный продукт может быть получен способом по настоящему изобретению.
Следует понимать, что в контексте настоящего изобретения нижеследующие термины имеют следующие значения.
Термин ʺнаполнительʺ в значении настоящего изобретения относится к веществам, которые могут быть добавлены к материалам, таким как полимеры, эластомеры, краски или адгезивы, например, чтобы уменьшить расход более дорогих материалов или чтобы улучшить материал или механические свойства получаемых в результате продуктов. Специалисту в данной области весьма хорошо известны наполнители, обычно минеральные наполнители, используемые в соответствующей области.
ʺИсточник природного карбоната кальцияʺ может представлять собой любой природный материал, содержащий карбонат кальция. Такие материалы содержат, например, кальцит, мрамор, известняк, мел, доломит и тому подобное.
Термин ʺполиолʺ, использованный здесь, относится к любому органическому соединению, замещенному по меньшей мере двумя гидроксигруппами, из которых две или более гидроксигруппы, каждая, присоединены к другому атому углерода. Следует понимать, что такой полиол может быть мономерным (например, глицерин, этиленгликоль, пропиленгликоль, триэтаноламин или триизопропаноламин), олигомерным (например, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, трипропиленгликоль, диглицерин или триглицерин) или полимерным (например, гомо- или гетерополимеры этиленгликоля, пропиленгликоля или глицерина).
Термин ʺизмельченный сухим образомʺ или ʺсухое измельчениеʺ в значении настоящего изобретения относится к размалыванию твердого материала путем использования мельницы (например, посредством шаровой мельницы), где указанный подлежащий измельчению материал имеет суммарное содержание влаги меньшее, либо равное 5,0 масс. % в расчете на суммарную массу указанного материала.
d
d
d
50
50
50
Термины ʺкрупныйʺ и ʺмелкийʺ, использованные здесь, описывают размер частиц двух фракций гранулированного материала относительно друг друга и, таким образом, не подразумевают конкретный размер частиц или диапазон размера. Если иное не указано, оба термина относятся к относительным средним по массе размерам частиц . В связи с этим термин ʺмелкая фракцияʺ указывает на то, что средний по массе размер частиц  указанной фракции меньше среднего по массе размера частиц  соответствующей ʺкрупной фракцииʺ.
d
d
d
d
x
x
98
50
4
2
7
4
2
7
TM

В тексте настоящей заявки размер частиц фракции гранулированного материала описан посредством ее распределения частиц по размеру. Значение  представляет диаметр, относительно которого x% по массе частиц имеют диаметры, меньшие . Это означает, например, что значение  (также называемое ʺверхним отсечениемʺ) представляет собой размер частиц, при котором 98 масс. % всех частиц фракции меньше, чем указанное значение. Значение  представляет собой, таким образом, ʺсредний по массе размер частицʺ, при котором 50 масс. % всех частиц меньше, чем указанный размер частиц. Размеры частиц, определяемые в настоящей заявке как меньшие 100 мкм, могут быть определены на основе измерений, проводимых путем использования прибора Sedigraph 5100 от Micromeritics Instrument Corporation. Способ измерения и прибор известны квалифицированному специалисту и являются общепринятыми для определения размера частиц наполнителей и пигментов. Измерения проводят в водном растворе 0,1 масс. % NaPO. Образцы диспергируют, используя высокоскоростную мешалку и ультразвук. В случае продуктов с обработанной поверхностью дополнительное количество 0,5 г поверхностно-активного вещества (Photo-Flo 200 от Kodak) добавляют в 50 мл раствора NaPO с концентрацией 0,1 масс. % перед диспергированием образца обработанного карбоната. В случае размеров частиц более 100 мкм для определения распределений частиц по размеру используют фракционное просеивание согласно стандарту ISO 3310 1:2000.
4
4
3
Под термином ʺянтарный ангидридʺ понимают вещество, также называемое дигидро-2,5-фурандионом, ангидридом янтарной кислоты или сукцинилоксидом, которое имеет молекулярную формулу CHO и представляет собой ангидрид янтарной кислоты.
Термин ʺмонозамещенный янтарный ангидридʺ в значении настоящего изобретения относится к янтарному ангидриду, замещенному одним заместителем (R):
Термин ʺмонозамещенная янтарная кислотаʺ в значении настоящего изобретения относится к янтарной кислоте, замещенной одним заместителем (R):
ʺСуммарное содержание влагиʺ материала относится к процентной доле влаги (то есть воды), которая может быть десорбирована из образца при нагревании до 220°C. Суммарные содержания влаги, определенные здесь, могут быть измерены согласно кулонометрическому способу титрования по Карлу Фишеру путем десорбирования влаги в печи при 220°C в течение 10 мин и непрерывного пропускания ее в кулонометр KF (кулонометрический титратор KF C30 от Mettler Toledo в сочетании с печью Mettler DO 0337), используя поток сухого азота 100 мл/мин в течение 10 мин. Необходимо регистрировать калибровочную кривую, используя воду, и необходимо учитывать холостую пробу пропускания потока азота в течение 10 мин без образца.
ʺТемпература плавленияʺ всех соединений, упомянутых здесь, может быть измерена с помощью устройства OptiMelt MPA100 от SRS Stanford Research Systems, Саннивейл, США.
ʺВосприимчивость к поглощению влагиʺ материала относится к количеству влаги, абсорбированному на поверхности указанного материала в течение определенного времени при воздействии определенной влажной атмосферы, и выражается в мг/г. ʺНормализованная восприимчивость к поглощению влагиʺ материала также относится к количеству влаги, абсорбированному на поверхности указанного материала в течение определенного времени при воздействии определенной влажной атмосферы, и выражается в мг/м². Восприимчивость к поглощению влаги может быть определена в мг влаги/г после воздействия атмосферы с относительной влажностью 10% и 85%, соответственно, в каждом случае в течение 2,5 ч при температуре +23°C (±2°C). С этой целью образец сначала выдерживают в атмосфере с относительной влажностью 10% в течение 2,5 ч, затем атмосферу изменяют на атмосферу с относительной влажностью 85%, в которой образец выдерживают в течение дополнительных 2,5 часов. Затем увеличение массы при изменении относительной влажности от 10% до 85% используют для расчета поглощения влаги в мг влаги/г образца. Восприимчивость к поглощению влаги в мг/г, поделенная на удельную площадь поверхности в м² (способ BET), соответствует нормализованной восприимчивости к поглощению влаги, выражаемой в мг/м² образца.
2
2
2
В тексте настоящего документа ʺудельную площадь поверхностиʺ (выраженную в м/г) минерального наполнителя определяют, используя способ BET (используя азот в качестве адсорбирующего газа), который хорошо известен квалифицированному специалисту (ISO 9277:1995). Полная площадь поверхности (в м) минерального наполнителя может быть получена перемножением удельной площади поверхности (в м/г) и массы (в г) минерального наполнителя.
Там, где дано указание на существительное в форме единственного числа, данное указание включает в себя форму множественного числа, если иное особо не указано.
Там, где в настоящем описании и формуле изобретения использован термин ʺсодержащийʺ, он не исключает другие элементы. В контексте настоящего изобретения термин ʺсостоящий изʺ рассматривается как представляющий собой предпочтительный вариант термина ʺсодержащийʺ. Если ниже в данной заявке группа определена, как содержащая по меньшей мере некоторое число вариантов осуществления, это следует также понимать как раскрытие группы, которая предпочтительно состоит только из данных вариантов осуществления.
Такие термины, как ʺполучаемыйʺ или ʺопределяемыйʺ и ʺполученныйʺ или ʺопределенныйʺ используются взаимозаменяемо. Это, например, означает, что, если контекст явно не диктует иное, термин ʺполученныйʺ не подразумевается как указывающий на то, что, например, вариант осуществления должен быть получен посредством, например, последовательности стадий, следуя термину ʺполученныйʺ, несмотря на то, что такое ограниченное понимание всегда включается в термины ʺполученныйʺ или ʺопределенныйʺ как предпочтительный вариант осуществления.
Всякий раз, когда используются термины ʺвключающий в себяʺ или ʺимеющийʺ, данные термины подразумеваются как эквивалентные термину ʺсодержащийʺ, как определено здесь выше.
Предпочтительные варианты осуществления способа согласно настоящему изобретению и варианты осуществления продукта минерального наполнителя, получаемого способом согласно настоящему изобретению, определены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно одному варианту осуществления материал, содержащий карбонат кальция, предоставленный на стадии (a), выбирают из источников природного карбоната кальция и предпочтительно выбирают из группы, состоящей из кальцита, мрамора, известняка, мела, доломита и их смесей.
Согласно другому варианту осуществления по меньшей мере один агент, предоставленный на стадии (b), представляет собой полиол, выбранный из группы, состоящей из сахаридов, глицерина, полиглицерина, этиленгликоля, пропиленгликоля, олигомеров и полимеров этиленгликоля и/или пропиленгликоля и триизопропаноламина, предпочтительно указанный по меньшей мере один агент представляет собой полиол, выбранный из глицерина и триизопропаноламина.
Согласно еще одному другому варианту осуществления суммарное количество по меньшей мере одного агента, предоставленного на стадии (b), находится в диапазоне от 0,05 до 3,0 масс. %, предпочтительно от 0,1 до 2,0 масс. % и предпочтительнее от 0,15 до 1,5 масс. % в расчете на суммарную сухую массу материала, содержащего карбонат кальция, предоставленного на стадии (a).
Согласно еще одному другому варианту осуществления суммарное содержание влаги в смеси стадии (c) составляет менее, либо равно 2,0 масс. %, предпочтительно менее, либо равно 1,5 масс. % и предпочтительнее менее, либо равно 1,0 масс. % в расчете на суммарную массу указанной смеси.
Согласно одному варианту осуществления по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид со стадии (e) состоит из янтарного ангидрида, монозамещенного алифатической группой, имеющей суммарное количество атомов углерода от C2 до C30, предпочтительно от C3 до C25 и наиболее предпочтительно от C4 до C20.
Согласно другому варианту осуществления по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид со стадии (e) представляет собой по меньшей мере один монозамещенный алкилом янтарный ангидрид, предпочтительно по меньшей мере один монозамещенный алкилом янтарный ангидрид, выбранный из группы, состоящей из этилянтарного ангидрида, пропилянтарного ангидрида, бутилянтарного ангидрида, триизобутилянтарного ангидрида, пентилянтарного ангидрида, гексилянтарного ангидрида, гептилянтарного ангидрида, октилянтарного ангидрида, нонилянтарного ангидрида, децилянтарного ангидрида, додецилянтарного ангидрида, гексадецилянтарного ангидрида и октадецилянтарного ангидрида.
Согласно другому варианту осуществления по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид со стадии (e) представляет собой по меньшей мере один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид, предпочтительно по меньшей мере один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид, выбранный из группы, состоящей из этенилянтарного ангидрида, пропенилянтарного ангидрида, бутенилянтарного ангидрида, триизобутенилянтарного ангидрида, пентенилянтарного ангидрида, гексенилянтарного ангидрида, гептенилянтарного ангидрида, октенилянтарного ангидрида, ноненилянтарного ангидрида, деценилянтарного ангидрида, додеценилянтарного ангидрида, гексадеценилянтарного ангидрида и октадеценилянтарного ангидрида.
Согласно еще одному другому варианту осуществления температура в ходе стадии (e) находится в диапазоне от 30°C до 200°C, предпочтительно от 80°C до 150°C и предпочтительнее от 110°C до 130 °C.
Согласно еще одному другому варианту осуществления температуру на стадии (e) регулируют так, чтобы она превышала по меньшей мере на 2°C температуру плавления по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида в течение менее чем 1 ч, предпочтительно менее чем 5 мин, предпочтительнее менее чем 1 мин и наиболее предпочтительно в течение от 1 до 10 с.
Согласно другому варианту осуществления суммарное количество по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида и необязательной по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты и/или ее соли (солей) на стадии (e) находится в диапазоне от 0,05 до 3,0 масс. %, предпочтительно от 0,1 до 2,0 масс. % и предпочтительнее от 0,15 до 1,5 масс. % в расчете на суммарную сухую массу материала, содержащего карбонат кальция, предоставленного на стадии (a).
Согласно другому варианту осуществления указанный обработанный слой со стадии (e) содержит по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид и/или его продукт(ы) реакции и необязательную по меньшей мере одну монозамещенную янтарную кислоту и/или ее соль(и) и/или ее(их) продукт(ы) реакции в суммарном количестве от 0,01 до 2,0 масс. %, предпочтительно от 0,05 до 1,5 масс. % и предпочтительнее от 0,1 до 1,0 масс. % в расчете на суммарную сухую массу материала, содержащего карбонат кальция.
d
50
Согласно еще одному другому варианту осуществления продукт минерального наполнителя имеет средний по массе размер частиц  в диапазоне от 0,3 до 25,0 мкм, предпочтительно от 0,5 до 10,0 мкм, предпочтительнее от 1,0 до 8,0 мкм и наиболее предпочтительно от 1,2 до 5,0 мкм.
2
2
2
Согласно еще одному другому варианту осуществления продукт минерального наполнителя имеет удельную площадь поверхности в диапазоне от 0,5 до 20,0 м/г, предпочтительно от 1,0 до 10,0 м/г и предпочтительнее от 2,0 до 8,0 м/г при измерении способом BET с использованием азота.
Способ согласно настоящему изобретению включает в себя стадии сухого измельчения материала, содержащего карбонат кальция, в присутствии агента, представляющего собой полиол, и стадию обработки материала, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере одним монозамещенным янтарным ангидридом и, необязательно, по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислотой и/или ее солью (солями).
Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что продукт минерального наполнителя, получаемый способом согласно настоящему изобретению, обеспечивает несколько преимуществ. Соответственно, проблемы, описанные здесь выше в отношении известного уровня техники, могут быть решены способом согласно настоящему изобретению, используя агент, выбранный из полиолов, который можно рассматривать как содействующий измельчению или диспергирующий агент, вместе с гидрофобизирующим агентом, как определено здесь в формуле изобретения. Применение полиола в ходе стадии (c) сухого измельчения может приводить к более высоким производительностям мельницы и более высокой пропускной способности, что требует меньших капиталовложений и меньших площадей под установку для получения эквивалентных производственных мощностей.
Дополнительно было обнаружено, что особое сочетание агента, представляющего собой полиол, в ходе сухого измельчения с по меньшей мере одним монозамещенным янтарным ангидридом, используемым на стадии обработки, обеспечивает особое преимущество.
Обработанный слой, сформированный на указанной стадии обработки, приводит к поглощению влаги (измеренному как восприимчивость к поглощению влаги) конечного продукта минерального наполнителя, которое значительно снижено по сравнению с обеспечиваемым способами обработки предшествующего уровня техники, в которых используется, например, стеариновая кислота.
Материалы, содержащие карбонат кальция, показывающие пониженное поглощение влаги, могут быть особенно подходящими в качестве наполнителя в полимерных композициях. Такие наполнители не поглощают в значительной степени влагу при их хранении, транспортировке и/или переработке, что, в свою очередь, может приводить к пониженному образованию пустот в полимерных композициях, получаемых, например, способом экструзии расплава.
В нижеследующем описании более подробно будут обсуждены предпочтительные варианты осуществления способа согласно настоящему изобретению для получения продукта минерального наполнителя. Следует понимать, что данные подробности и варианты осуществления также применимы к самому продукту минерального наполнителя.
Стадия (a) -Материал, содержащий карбонат кальция
Согласно стадии (a) способа по настоящему изобретению предоставляют материал, содержащий карбонат кальция. В общем, указанный материал, содержащий карбонат кальция, может представлять собой любой источник карбоната кальция и может быть природного или синтетического происхождения.
В некоторых вариантах осуществления способа согласно настоящему изобретению материал, содержащий карбонат кальция, предоставленный на стадии (a), выбирают из источников природного карбоната кальция, предпочтительно содержащих от 50,0 до 99,9 масс. % карбоната кальция в расчете на суммарную сухую массу указанного материала, содержащего карбонат кальция.
Согласно одному варианту осуществления материал, содержащий карбонат кальция, предоставленный на стадии (a), содержит по меньшей мере 50,0 масс. %, предпочтительно по меньшей мере 70,0 масс. %, предпочтительнее по меньшей мере 80,0 масс %, еще предпочтительнее по меньшей мере 90,0 масс. % и наиболее предпочтительно от 90,0 до 99,9 масс. % карбоната кальция в расчете на суммарную сухую массу указанного материала, содержащего карбонат кальция.
Согласно другому варианту осуществления материал, содержащий карбонат кальция, предоставленный на стадии (a), выбирают из группы, состоящей из кальцита, мрамора, известняка, мела, доломита и их смесей.
Согласно предпочтительному варианту осуществления материал, содержащий карбонат кальция, предоставленный на стадии (a), выбирают из группы, состоящей из кальцита, мрамора, известняка, мела и их смесей.
В случаях, когда карбонат кальция имеет синтетическое происхождение, материал, содержащий карбонат кальция, может представлять собой осажденный карбонат кальция (PCC). PCC в значении настоящего изобретения представляет собой синтезированный материал, обычно полученный осаждением вслед за реакцией диоксида углерода и гидроксида кальция (гашеная известь) в водной среде или осаждением кальциевого и карбонатного источника в воде. Дополнительно, осажденный карбонат кальция может также представлять собой продукт введения кальциевых и карбонатных солей, например, хлорида кальция и карбоната натрия, в водную среду. PCC может представлять собой фатерит, кальцит или арагонит. Разновидности PCC описаны, например, в EP 2447213, EP 2524898, EP 2371766.
В подходящем варианте материал, содержащий карбонат кальция, со стадии (a) предоставляют как твердый материал, находящийся в гранулированной форме. В связи с этим материал, содержащий карбонат кальция, предоставленный на стадии (a), может иметь любое распределение частиц по размеру, обеспечивающее возможность воздействия на материал стадии сухого измельчения. Следовательно, материал, содержащий карбонат кальция, может быть предоставлен как размолотый материал, например, в раздробленной или предварительно измельченной форме.
d
50
Согласно одному варианту осуществления материал, содержащий карбонат кальция, предоставленный на стадии (a), может иметь средний по массе размер частиц  в диапазоне от 5,0 до 600,0 мкм, предпочтительно от 10,0 до 500,0 мкм и предпочтительнее от 50,0 до 300,0 мкм.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения материал, содержащий карбонат кальция, может также иметь особое суммарное содержание влаги.
Согласно одному варианту осуществления материал, содержащий карбонат кальция, предоставленный на стадии (a), имеет суммарное содержание влаги от 0,01 до 1,0 масс. %, предпочтительно от 0,02 до 0,5 масс. %, предпочтительнее от 0,03 до 0,2 масс. % и наиболее предпочтительно от 0,05 до 0,1 масс. % в расчете на суммарную сухую массу материала, содержащего карбонат кальция.
Если необходимо, суммарное содержание влаги в материале, содержащем карбонат кальция, предоставленном на стадии (a), может быть отрегулировано, например, путем сушки, до определенных значений (например, до вышеуказанных значений) перед воздействием на материал стадии (c) сухого измельчения.
Стадия (b) -Полиоловый агент
Согласно стадии (b) способа согласно настоящему изобретению предоставлен агент, представляющий собой полиол.
Указанный агент, предоставленный на стадии (b), служит в качестве добавки для улучшения способности к измельчению, а также служит для предотвращения образования агломератов, которые могут приводить к ухудшенной точности разделения на последующей стадии сортировки.
Как уже описано здесь выше, полиол в значении настоящего изобретения может представлять собой любое органическое соединение, замещенное по меньшей мере двумя гидроксигруппами, из которых две или более гидроксигруппы, каждая, присоединены к другому атому углерода. Следует понимать, что такой полиол может быть мономерным (например, глицерин, этиленгликоль, пропиленгликоль или триизопропаноламин), олигомерным (например, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль или трипропиленгликоль) или полимерным (например, гомо- или гетерополимеры этиленгликоля, пропиленгликоля или глицерина).
Следовательно, в одном варианте осуществления полиол стадии (b) представляет собой органическое соединение, замещенное по меньшей мере двумя гидроксигруппами, из которых две или более гидроксигруппы, каждая, присоединены к другому атому углерода.
Согласно другому варианту осуществления полиол стадии (b) представляет собой мономерный полиол, предпочтительно мономерное органическое соединение, замещенное по меньшей мере двумя гидроксигруппами, из которых две или более гидроксигруппы, каждая, присоединены к другому атому углерода.
В другом варианте осуществления полиол стадии (b) представляет собой олигомерный или полимерный полиол, предпочтительно олигомерное или полимерное органическое соединение, замещенное по меньшей мере двумя гидроксигруппами, из которых две или более гидроксигруппы, каждая, присоединены к другому атому углерода.
В случаях, когда полиол стадии (b) представляет собой олигомерный или полимерный полиол, указанный полиол может быть выбран из гомоолигомеров, гетероолигомеров, гомополимеров или гетерополимеров этиленгликоля, пропиленгликоля или глицерина.
Однако во многих вариантах осуществления полиол может быть независимо выбран из мономерных, олигомерных или полимерных полиолов.
Согласно одному варианту осуществления по меньшей мере один агент, предоставленный на стадии (b), представляет собой полиол, выбранный из группы, состоящей из сахаридов, глицерина, полиглицерина, этиленгликоля, пропиленгликоля, олигомеров и полимеров этиленгликоля и/или пропиленгликоля и триизопропаноламина.
Согласно другому варианту осуществления по меньшей мере один агент, предоставленный на стадии (b), представляет собой полиол, выбранный из группы, состоящей из глицерина, этиленгликоля, пропиленгликоля триизопропаноламина.
В другом варианте осуществления по меньшей мере один агент, предоставленный на стадии (b), представляет собой полиол, выбранный из глицерина и триизопропаноламина, предпочтительно указанный по меньшей мере один агент представляет собой глицерин.
Сахариды, которые подходят для использования в качестве по меньшей мере одного агента, предоставленного на стадии (b), могут быть выбраны из моносахаридов (например, глюкозы и сорбита), дисахаридов (например, сахарозы), олигосахаридов и полисахаридов (например, крахмала, целлюлозы и производных обоих названных), где моносахариды и дисахариды являются предпочтительными.
Следовательно, в одном варианте осуществления сахариды выбирают из моносахаридов и дисахаридов, предпочтительно сорбита и сахарозы.
Другим требованием способа согласно настоящему изобретению является суммарное количество по меньшей мере одного агента, предоставленного на стадии (b). В общем, указанное суммарное количество может находиться в диапазоне от 0,01 до 10,0 масс. % в расчете на суммарную сухую массу материала, содержащего карбонат кальция, предоставленного на стадии (a).
Однако предпочтительным является использование относительно малых количеств указанного по меньшей мере одного агента, поскольку большие количества полиолов могут приводить к увеличению поглощения влаги.
Следовательно, в одном варианте осуществления суммарное количество по меньшей мере одного агента, предоставленного на стадии (b), может находиться в диапазоне от 0,01 до 5,0 масс. % в расчете на суммарную сухую массу материала, содержащего карбонат кальция, предоставленного на стадии (a).
В другом варианте осуществления способа по изобретению суммарное количество по меньшей мере одного агента, предоставленного на стадии (b), находится в диапазоне от 0,05 до 3,0 масс. %, предпочтительно от 0,1 до 2,0 масс. % и предпочтительнее от 0,15 до 1,5 масс. %, в расчете на суммарную сухую массу материала, содержащего карбонат кальция, предоставленного на стадии (a).
Стадия (c) -Сухое измельчение
Согласно стадии (c) способа согласно настоящему изобретению смесь, содержащую материал, содержащий карбонат кальция, предоставленный на стадии (a), и по меньшей мере одного агента, предоставленного на стадии (b), подвергают сухому измельчению по меньшей мере в одной установке измельчения с получением измельченного сухим образом материала, содержащего карбонат кальция.
Термин ʺизмельченный сухим образомʺ или ʺсухое измельчениеʺ в значении настоящего изобретения относится к размалыванию твердого материала путем использования мельницы (например, посредством шаровой мельницы), где указанный подлежащий измельчению материал имеет суммарное содержание влаги меньшее, либо равное 5,0 масс. % в расчете на суммарную массу указанного материала.
В целях настоящего изобретения может быть использована любая подходящая мельница, известная в данной области, например, шаровая мельница, мельница полусамоизмельчения или мельница самоизмельчения. Однако указанная по меньшей мере одна установка измельчения предпочтительно представляет собой шаровую мельницу.
Также необходимо отметить, что стадию (c) проводят, используя по меньшей мере одну установку измельчения, то есть также возможно проводить измельчение материала, содержащего карбонат кальция, на одной или более стадиях, используя серию или каскад установок измельчения, которые могут быть выбраны, например, из любого из вышеназванных типов мельниц.
Количество воды, присутствующей в смеси, подлежащей сухому измельчению, может быть выражено суммарным содержанием влаги, которое приведено в расчете на суммарную массу указанной смеси. Обычно способы сухого измельчения осуществляют, используя смеси, имеющие суммарное содержание влаги меньшее, либо равное 5,0 масс. % в расчете на суммарную массу указанной смеси.
Однако в некоторых случаях преимущество может также обеспечиваться, если указанная смесь, подлежащая измельчению, содержит следы воды, что означает, что смесь может иметь меньший предел суммарного содержания влаги, составляющий, например, 0,01, 0,02, 0,03 или 0,05 масс. % в расчете на суммарную массу указанной смеси. Такие следы воды или влаги могут быть полезны для образования обработанного слоя в ходе стадии (e) обработки, например, запуская гидролиз ангидридных фрагментов.
Согласно одному варианту осуществления суммарное содержание влаги в смеси стадии (c) составляет менее, либо равно 2,0 масс. %, предпочтительно менее, либо равно 1,5 масс. % и предпочтительнее менее, либо равно 1,0 масс. % в расчете на суммарную массу указанной смеси, где суммарное содержание влаги в смеси стадии (c) предпочтительно имеет нижний предел, составляющий 0,03 масс. % в расчете на суммарную массу указанной смеси.
Согласно другому варианту осуществления суммарное содержание влаги в смеси стадии (c) находится в диапазоне от 0,01 до 1,0 масс. %, предпочтительно от 0,02 до 0,5 масс. %, предпочтительнее от 0,03 до 0,2 масс. % и наиболее предпочтительно от 0,05 до 0,1 масс. % в расчете на суммарную массу указанной смеси.
Стадия (c) описывает сухое измельчение смеси, содержащей материал, содержащий карбонат кальция, предоставленный на стадии (a), и по меньшей мере один агент, предоставленный на стадии (b).
В связи с этим возможно получение смеси, подлежащей измельчению на стадии (c) способа согласно настоящему изобретению, путем приведения в контакт друг с другом компонентов, предоставленных на стадиях (a) и (b), до стадии (c) измельчения или в ходе нее. Кроме того, также возможно получение указанной смеси путем приведения в контакт друг с другом компонентов в виде одной или более частей до стадии (c) измельчения или в ходе нее.
Согласно одному варианту осуществления смесь стадии (c) сухого измельчении получают до указанной стадии измельчения путем одновременного приведения в контакт материала, содержащего карбонат кальция, предоставленного на стадии (a), с по меньшей мере одним агентом, предоставленным на стадии (b).
Согласно другому варианту осуществления смесь стадии (c) измельчения получают до указанной стадии измельчения путем одновременного приведения в контакт материала, содержащего карбонат кальция, предоставленного на стадии (a), с первой частью по меньшей мере одного агента, предоставленного на стадии (b), где вторую часть по меньшей мере одного агента добавляют в ходе стадии (c) измельчения.
d
50
В одном варианте осуществления измельченный сухим образом материал, содержащий карбонат кальция, полученный после стадии (c) сухого измельчения, имеет средний по массе размер частиц  в диапазоне от 0,5 до 100,0 мкм, предпочтительно от 1,0 до 50,0 мкм и предпочтительнее от 2,0 до 20,0 мкм.
d
98
В дополнение к или альтернативно упомянутым выше средним по массе размерам частиц измельченный сухим образом материал, содержащий карбонат кальция, полученный после стадии (c) сухого измельчения, может иметь верхнее отсечение размера частиц  в диапазоне от 1,5 до 250,0 мкм, предпочтительно от 2,0 до 130,0 мкм и предпочтительнее от 2,5 до 25,0 мкм.
Стадия (d) -Сортировка
Стадия (d) способа согласно настоящему изобретению представляет собой стадию сортировки (классификации). На указанной стадии сортировки получают одну или более крупных фракций и одну или более мелких фракций, где одну или более крупных фракций удаляют и/или подвергают стадии (c) сухого измельчения и/или подвергают стадии (d) сортировки.
d
d
50
50
В общем, стадия сортировки служит для разделения фракции сырья, имеющей определенное распределение частиц по размеру, на крупную фракцию и мелкую фракцию, причем каждая имеет неодинаковые распределения частиц по размеру. Обычно, крупная фракция имеет значение , большее, чем таковое фракции сырья, тогда как мелкая фракция имеет значение , меньшее, чем таковое фракции сырья.
С этой целью можно использовать просеивающие устройства, а также устройства гравитационного разделения, такие как центрифуги или циклоны, и любое сочетание вышеупомянутых устройств. В связи с этим необходимо отметить, что также возможным является использование серии или каскада любого из вышеупомянутых сортирующих устройств в любом сочетании.
В одном варианте осуществления стадию (e) сортировки проводят, используя один или более циклонов. Необязательно, указанные один или более циклонов используют в сочетании с одним или более экранами.
Как определено в стадии (d) способа, одна или более из крупных фракций, полученных после сортировки материала, содержащего карбонат кальция, могут быть удалены и/или подвергнуты стадии (c) сухого измельчения и/или подвергнуты стадии (d) сортировки.
В случаях, когда одну или более из крупных фракций, полученных на стадии (d) сортировки, подвергают стадии (c) сухого измельчения и/или снова подвергают стадии (d) сортировки, предлагаемый в изобретении способ можно рассматривать как измельчение в замкнутом цикле, где часть или любая из одной или более крупных фракций могут быть подвергнуты одной, либо обеим из вышеупомянутых технологическим стадиям. Например, часть или любая из одной или более крупных фракций могут быть измельчены по меньшей мере в одной установке измельчения каскада установок измельчения на стадии (c). Дополнительно или альтернативно, часть или любая из одной или более крупных фракций могут быть отсортированы по меньшей мере в одном сортирующем устройстве каскада сортирующих устройств на стадии (d).
В зависимости от распределения частиц по размеру одной или более крупных фракций также возможно подвергать часть одной или более крупных фракций стадии (d) сортировки, тогда как оставшиеся крупные фракции подвергают стадии (c) сухого измельчения. Например, если на стадии (d) сортировки получают две крупные фракции, крупная фракция, содержащая относительно большие частицы, может быть направлена обратно по меньшей мере в одну установку измельчения стадии (c) сухого измельчения, тогда как крупная фракция, содержащая относительно мелкие частицы, может быть повторно подвергнута стадии (d) сортировки.
В случаях, когда одну или более из крупных фракций, полученных на стадии (d) сортировки, удаляют, это означает, что данные удаленные крупные фракции не рециркулируют ни на стадию (c) измельчения, ни на стадию (d) сортировки. В зависимости от распределения частиц по размеру одной или более крупных фракций возможно также удаление одной части одной или более крупных фракций, тогда как другую часть подвергают стадии (c) сухого измельчения, а еще одну другую часть крупных фракций подвергают стадии (d) сортировки. Например, если на стадии (d) сортировки получают три крупных фракции, крупная фракция, содержащая самые большие частицы, может быть удалена, тогда как крупная фракция, содержащая частицы среднего размера, может быть направлена по меньшей мере в одну установку измельчения стадии (c) сухого измельчения, а крупная фракция, содержащая самые мелкие частицы, может быть повторно подвергнута стадии (d) сортировки.
Однако все же возможно подвергать удаленные крупные фракции другой стадии измельчения или стадии сортировки в параллельном технологическом потоке, где названные стадии измельчения и сортировки могут также включать в себя применении серии или каскада соответствующих устройств на одной или более стадиях. Дополнительно возможно добавление части или всего материала, полученного в указанном параллельном технологическом потоке, к главному технологическому потоку, определенному здесь в независимом пункте формулы изобретения.
Альтернативно, также возможно полное удаление части или всей из одной или более крупных фракций, полученных на стадии (d) сортировки, в потоке отходов.
В зависимости от порядка стадий (c) по (e) одна или более мелких фракций, полученных после стадии (e) сортировки, может представлять конечный продукт предлагаемого в изобретении способа, то есть продукт минерального наполнителя.
d
50
Следовательно, согласно одному варианту осуществления одна или более мелких фракций, полученных на стадии (d) сортировки, имеют средний по массе размер частиц  в диапазоне от 0,3 до 25,0 мкм, предпочтительно от 0,5 до 10,0 мкм, предпочтительнее от 1,0 до 8,0 мкм и наиболее предпочтительно от 1,2 до 5,0 мкм, например, от 1,5 до 1,7 мкм.
d
98
В дополнении к вышеприведенным средним по массе размерам частиц или альтернативно им одна или более мелких фракций, полученных на стадии (d) сортировки, может иметь верхние отсечение размера частиц  в диапазоне от 0,5 до 30,0 мкм, предпочтительно от 1,0 до 20,0 мкм и предпочтительнее от 1,5 до 15,0 мкм.
Стадия (e) -Обработка поверхности
На стадии (e) способа согласно настоящему изобретению материал, содержащий карбонат кальция, обрабатывают до и/или в ходе и/или после стадии (c) по меньшей мере одним монозамещенным янтарным ангидридом с получением материала, содержащего карбонат кальция, имеющего обработанный слой по меньшей мере на части поверхности указанного материала.
Подразумевается, что выражение ʺпо меньшей мере одинʺ монозамещенный янтарный ангидрид означает, что в способе настоящего изобретения могут предусматриваться одна или более разновидностей монозамещенного янтарного ангидрида.
Соответственно, следует отметить, что по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид может представлять собой одну разновидность монозамещенного янтарного ангидрида. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид может представлять собой смесь двух или более разновидностей монозамещенного янтарного ангидрида. Например, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид может представлять собой смесь двух или трех разновидностей монозамещенного янтарного ангидрида, как, например, двух разновидностей монозамещенного янтарного ангидрида.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой одну разновидность монозамещенного янтарного ангидрида.
Подразумевается, что по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет агент для обработки поверхности и состоит из янтарного ангидрида, монозамещенного алифатической группой, имеющей в заместителе суммарное количество атомов углерода от C2 до C30.
Термин ʺалифатическая группаʺ в значении настоящего изобретения относится к неароматической группе, содержащей только углерод и водород. Соответственно, указанный термин охватывает ациклические и циклические углеводороды, которые могут быть как насыщенными, так ненасыщенными. Дополнительно, алифатические группы (например, ациклические алифатические группы) могут иметь линейную или разветвленную структуру (например, линейные или разветвленные алифатические группы). Таким образом, квалифицированному специалисту будет понятно, что любая разветвленная группа, представляющая собой часть одного из вариантов осуществления, определенных в данной заявке, имеет суммарное количество атомов углерода по меньшей мере C3.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид состоит из янтарного ангидрида, монозамещенного алифатической группой, имеющей в заместителе суммарное количество атомов углерода от C3 до C20. Например, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид состоит из янтарного ангидрида, монозамещенного алифатической группой, имеющей в заместителе суммарное количество атомов углерода от C4 до C18.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид состоит из янтарного ангидрида, монозамещенного одной группой, представляющей собой линейную алифатическую группу, имеющую в заместителе суммарное количество атомов углерода от C2 до C30, предпочтительно от C3 до C20 и наиболее предпочтительно от C4 до C18. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид состоит из янтарного ангидрида, монозамещенного одной группой, представляющей собой разветвленную алифатическую группу, имеющую в заместителе суммарное количество атомов углерода от C3 до C30, предпочтительно от C3 до C20 и наиболее предпочтительно от C4 до C18.
Таким образом, предпочтительно, чтобы по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид состоял из янтарного ангидрида, монозамещенного одной группой, представляющей собой линейную или разветвленную алкильную группу, имеющую в заместителе суммарное количество атомов углерода от C2 до C30, предпочтительно от C3 до C20 и наиболее предпочтительно от C4 до C18.
Например, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид состоит из янтарного ангидрида, монозамещенного одной группой, представляющей собой линейную алкильную группу, имеющую в заместителе суммарное количество атомов углерода от C2 до C30, предпочтительно от C3 до C20 и наиболее предпочтительно от C4 до C18. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид состоит из янтарного ангидрида, монозамещенного одной группой, представляющей собой разветвленную алкильную группу, имеющую в заместителе суммарное количество атомов углерода от C3 до C30, предпочтительно от C3 до C20 и наиболее предпочтительно от C4 до C18.
Термин ʺалкилʺ в значении настоящего изобретения относится к линейному или разветвленному насыщенному органическому соединению, содержащему только углерод и водород. Другими словами, ʺмонозамещенные алкилом янтарные ангидридыʺ состоят из линейных или разветвленных насыщенных углеводородных цепей, содержащих подвешенную группу янтарного ангидрида.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой по меньшей мере один монозамещенный линейным или разветвленным алкилом янтарный ангидрид. Например, по меньшей мере один монозамещенный алкилом янтарный ангидрид выбирают из группы, состоящей из этилянтарного ангидрида, пропилянтарного ангидрида, бутилянтарного ангидрида, триизобутилянтарного ангидрида, пентилянтарного ангидрида, гексилянтарного ангидрида, гептилянтарного ангидрида, октилянтарного ангидрида, нонилянтарного ангидрида, децилянтарного ангидрида, додецилянтарного ангидрида, гексадецилянтарного ангидрида и октадецилянтарного ангидрида.
Соответственно, подразумевается, что, например, термин ʺбутилянтарный ангидридʺ включает в себя линейный(ые) и разветвленный(ые) бутилянтарный(ые) ангидрид(ы). Одним конкретным примером линейного(ых) бутилянтарного(ых) ангидрида(ов) является н-бутилянтарный ангидрид. Другими конкретными примерами разветвленного(ых) бутилянтарного(ых) ангидрида(ов) являются изо-бутилянтарный ангидрид, втор-бутилянтарный ангидрид и/или трет-бутилянтарный ангидрид.
Более того, подразумевается, что, например, термин ʺгексадецилянтарный ангидридʺ включает в себя линейный(ые) и разветвленный(ые) гексадецилянтарный(ые) ангидрид(ы). Одним конкретным примером линейного(ых) гексадецилянтарного(ых) ангидрида(ов) является н-гексадецилянтарный ангидрид. Другими конкретными примерами разветвленного(ых) гексадецилянтарного(ых) ангидрида(ов) являются 14 метилпентадецилянтарный ангидрид, 13-метилпентадецилянтарный ангидрид, 12-метилпентадецилянтарный ангидрид, 11-метилпентадецилянтарный ангидрид, 10-метилпентадецилянтарный ангидрид, 9-метилпентадецилянтарный ангидрид, 8-метилпентадецилянтарный ангидрид, 7-метилпентадецилянтарный ангидрид, 6-метилпентадецилянтарный ангидрид, 5-метилпентадецилянтарный ангидрид, 4-метилпентадецилянтарный ангидрид, 3-метилпентадецилянтарный ангидрид, 2-метилпентадецилянтарный ангидрид, 1-метилпентадецилянтарный ангидрид, 13-этилбутадецилянтарный ангидрид, 12-этилбутадецилянтарный ангидрид, 11-этилбутадецилянтарный ангидрид, 10-этилбутадецилянтарный ангидрид, 9-этилбутадецилянтарный ангидрид, 8 этилбутадецилянтарный ангидрид, 7-этилбутадецилянтарный ангидрид, 6-этилбутадецилянтарный ангидрид, 5-этилбутадецилянтарный ангидрид, 4-этилбутадецилянтарный ангидрид, 3-этилбутадецилянтарный ангидрид, 2 этилбутадецилянтарный ангидрид, 1-этилбутадецилянтарный ангидрид, 2-бутилдодецилянтарный ангидрид, 1-гексилдецилянтарный ангидрид, 1-гексил-2 децилянтарный ангидрид, 2-гексилдецилянтарный ангидрид, 6,12-диметилбутадецилянтарный ангидрид, 2,2-диэтилдодецилянтарный ангидрид, 4,8,12-триметилтридецилянтарный ангидрид, 2,2,4,6,8-пентаметилундецилянтарный ангидрид, 2-этил-4-метил-2-(2-метилпентил)-гептилянтарный ангидрид и/или 2-этил-4,6-диметил-2-пропилнонилянтарный ангидрид.
Более того, подразумевается, что, например, термин ʺоктадецилянтарный ангидридʺ включает в себя линейный(ые) и разветвленный(ые) октадецилянтарный(ые) ангидрид(ы). Одним конкретным примером линейного(ых) октадецилянтарного(ых) ангидрида(ов) является н-октадецилянтарный ангидрид. Конкретными примерами разветвленного(ых) гексадецилянтарного(ых) ангидрида(ов) являются 16-метилгептадецилянтарный ангидрид, 15-метилгептадецилянтарный ангидрид, 14-метилгептадецилянтарный ангидрид, 13-метилгептадецилянтарный ангидрид, 12-метилгептадецилянтарный ангидрид, 11-метилгептадецилянтарный ангидрид, 10-метилгептадецилянтарный ангидрид, 9-метилгептадецилянтарный ангидрид, 8-метилгептадецилянтарный ангидрид, 7-метилгептадецилянтарный ангидрид, 6-метилгептадецилянтарный ангидрид, 5-метилгептадецилянтарный ангидрид, 4-метилгептадецилянтарный ангидрид, 3-метилгептадецилянтарный ангидрид, 2-метилгептадецилянтарный ангидрид, 1-метилгептадецилянтарный ангидрид, 14-этилгексадецилянтарный ангидрид, 13-этилгексадецилянтарный ангидрид, 12-этилгексадецилянтарный ангидрид, 11-этилгексадецилянтарный ангидрид, 10-этилгексадецилянтарный ангидрид, 9-этилгексадецилянтарный ангидрид, 8-этилгексадецилянтарный ангидрид, 7-этилгексадецилянтарный ангидрид, 6-этилгексадецилянтарный ангидрид, 5-этилгексадецилянтарный ангидрид, 4-этилгексадецилянтарный ангидрид, 3-этилгексадецилянтарный ангидрид, 2-этилгексадецилянтарный ангидрид, 1-этилгексадецилянтарный ангидрид, 2-гексилдодецилянтарный ангидрид, 2-гептилундецилянтарный ангидрид, изо-октадецилянтарный ангидрид и/или 1-октил-2-децилянтарный ангидрид.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный алкилом янтарный ангидрид выбирают из группы, состоящей из бутилянтарного ангидрида, гексилянтарного ангидрида, гептилянтарного ангидрида, октилянтарного ангидрида, гексадецилянтарного ангидрида и октадецилянтарного ангидрида.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой одну разновидность монозамещенного алкилом янтарного ангидрида. Например, один монозамещенный алкилом янтарный ангидрид представляет собой бутилянтарный ангидрид. Альтернативно, один монозамещенный алкилом янтарный ангидрид представляет собой гексилянтарный ангидрид. Альтернативно, один монозамещенный алкилом янтарный ангидрид представляет собой гептилянтарный ангидрид или октилянтарный ангидрид. Альтернативно, один монозамещенный алкилом янтарный ангидрид представляет собой гексадецилянтарный ангидрид. Например, один монозамещенный алкилом янтарный ангидрид представляет собой линейный гексадецилянтарный ангидрид, такой как н-гексадецилянтарный ангидрид, или разветвленный гексадецилянтарный ангидрид, такой как 1-гексил-2-децилянтарный ангидрид. Альтернативно, один монозамещенный алкилом янтарный ангидрид представляет собой октадецилянтарный ангидрид. Например, один монозамещенный алкилом янтарный ангидрид представляет собой линейный октадецилянтарный ангидрид, такой как н-октадецилянтарный ангидрид, или разветвленный октадецилянтарный ангидрид, такой как изо-октадецилянтарный ангидрид или 1-октил-2-децилянтарный ангидрид.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения один монозамещенный алкилом янтарный ангидрид представляет собой бутилянтарный ангидрид, такой как н-бутилянтарный ангидрид.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь двух или более разновидностей монозамещенных алкилом янтарных ангидридов. Например, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь двух или трех разновидностей монозамещенных алкилом янтарных ангидридов.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид состоит из янтарного ангидрида, монозамещенного одной группой, представляющей собой линейную или разветвленную алкенильную группу, имеющую в заместителе суммарное количество атомов углерода от C2 до C30, предпочтительно от C3 до C20 и наиболее предпочтительно от C4 до C18.
Термин ʺалкенилʺ в значении настоящего изобретения относится к линейному или разветвленному ненасыщенному органическому соединению, состоящему из углерода и водорода. Указанное органическое соединение дополнительно содержит по меньшей мере одну двойную связь в заместителе, предпочтительно одну двойную связь. Другими словами, ʺмонозамещенные алкенилом янтарные ангидридыʺ состоят из линейных или разветвленных ненасыщенных углеводородных цепей, содержащих подвешенную группу янтарного ангидрида. Подразумевается, что термин ʺалкенилʺ в значении настоящего изобретения включает в себя как цис-, так и транс-изомеры.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой по меньшей мере один линейный или разветвленный монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид. Например, по меньшей мере один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид выбирают из группы, состоящей из этенилянтарного ангидрида, пропенилянтарного ангидрида, бутенилянтарного ангидрида, триизобутенилянтарного ангидрида, пентенилянтарного ангидрида, гексенилянтарного ангидрида, гептенилянтарного ангидрида, октенилянтарного ангидрида, ноненилянтарного ангидрида, деценилянтарного ангидрида, додеценилянтарного ангидрида, гексадеценилянтарного ангидрида и октадеценилянтарного ангидрида.
Соответственно, подразумевается, что, например, термин ʺгексадеценилянтарный ангидридʺ включает в себя линейный(ые) и разветвленный(ые) гексадеценилянтарный(ые) ангидрид(ы). Одним конкретным примером линейного(ых) гексадеценилянтарного(ых) ангидрида(ов) является н-гексадеценилянтарный ангидрид, такой как 14-гексадеценилянтарный ангидрид, 13-гексадеценилянтарный ангидрид, 12-гексадеценилянтарный ангидрид, 11-гексадеценилянтарный ангидрид, 10-гексадеценилянтарный ангидрид, 9-гексадеценилянтарный ангидрид, 8-гексадеценилянтарный ангидрид, 7-гексадеценилянтарный ангидрид, 6-гексадеценилянтарный ангидрид, 5-гексадеценилянтарный ангидрид, 4-гексадеценилянтарный ангидрид, 3-гексадеценилянтарный ангидрид и/или 2-гексадеценилянтарный ангидрид. Конкретными примерами разветвленного(ых) гексадеценилянтарного(ых) ангидрида(ов) являются 14-метил-9-пентадеценилянтарный ангидрид, 14-метил-2-пентадеценилянтарный ангидрид, 1-гексил-2-деценилянтарный ангидрид и/или изо-гексадеценилянтарный ангидрид.
Более того, подразумевается, что, например, термин ʺоктадеценилянтарный ангидридʺ включает в себя линейный(ые) и разветвленный(ые) октадеценилянтарный(ые) ангидрид(ы). Одним конкретным примером линейного(ых) октадеценилянтарного(ых) ангидрида(ов) является н-октадеценилянтарный ангидрид, такой как 16-октадеценилянтарный ангидрид, 15-октадеценилянтарный ангидрид, 14-октадеценилянтарный ангидрид, 13-октадеценилянтарный ангидрид, 12-октадеценилянтарный ангидрид, 11-октадеценилянтарный ангидрид, 10-октадеценилянтарный ангидрид, 9-октадеценилянтарный ангидрид, 8-октадеценилянтарный ангидрид, 7-октадеценилянтарный ангидрид, 6-октадеценилянтарный ангидрид, 5-октадеценилянтарный ангидрид, 4-октадеценилянтарный ангидрид, 3-октадеценилянтарный ангидрид и/или 2-октадеценилянтарный ангидрид. Конкретными примерами разветвленного(ых) октадеценилянтарного(ых) ангидрида(ов) являются 16-метил-9-гептадеценилянтарный ангидрид, 16-метил-7-гептадеценилянтарный ангидрид, 1-октил-2-деценилянтарный ангидрид и/или изо-октадеценилянтарный ангидрид.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид выбирают из группы, состоящей из гексенилянтарного ангидрида, октенилянтарного ангидрида, гексадеценилянтарного ангидрида и октадеценилянтарного ангидрида.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид. Например, один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид представляет собой гексенилянтарный ангидрид. Альтернативно, один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид представляет собой октенилянтарный ангидрид. Альтернативно, один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид представляет собой гексадеценилянтарный ангидрид. Например, один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид представляет собой линейный гексадеценилянтарный ангидрид, такой как н-гексадеценилянтарный ангидрид, или разветвленный гексадеценилянтарный ангидрид, такой как 1-гексил-2-деценилянтарный ангидрид. Альтернативно, один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид представляет собой октадеценилянтарный ангидрид. Например, один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид представляет собой линейный октадеценилянтарный ангидрид, такой как н-октадеценилянтарный ангидрид, или разветвленный октадеценилянтарный ангидрид, такой как изо-октадеценилянтарный ангидрид или 1-октил-2-деценилянтарный ангидрид.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид представляет собой линейный октадеценилянтарный ангидрид, такой как н-октадеценилянтарный ангидрид. В другом варианте осуществления настоящего изобретения один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид представляет собой линейный октенилянтарный ангидрид, такой как н октенилянтарный ангидрид.
Если по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид, подразумевается, что один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид присутствует в количестве по меньшей мере 95,0 масс. % и предпочтительно по меньшей мере 96,5 масс. % в расчете на суммарную массу по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида стадии (e).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь двух или более разновидностей монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов. Например, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь двух или трех разновидностей монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов.
Если по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь двух или более разновидностей монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов, то один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид является линейным или разветвленным октадеценилянтарным ангидридом, тогда как каждый дополнительный монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид выбирают из этенилянтарного ангидрида, пропенилянтарного ангидрида, бутенилянтарного ангидрида, пентенилянтарного ангидрида, гексенилянтарного ангидрида, гептенилянтарного ангидрида, ноненилянтарного ангидрида, гексадеценилянтарного ангидрида и их смесей. Например, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь двух или более разновидностей монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов, в которой один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид представляет собой линейный октадеценилянтарный ангидрид, а каждый дополнительный монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид выбирают из этенилянтарного ангидрида, пропенилянтарного ангидрида, бутенилянтарного ангидрида, пентенилянтарного ангидрида, гексенилянтарного ангидрида, гептенилянтарного ангидрида, ноненилянтарного ангидрида, гексадеценилянтарного ангидрида и их смесей. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь двух или более разновидностей монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов, в которой один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид представляет собой разветвленный октадеценилянтарный ангидрид, а каждый дополнительный монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид выбирают из этенилянтарного ангидрида, пропенилянтарного ангидрида, бутенилянтарного ангидрида, пентенилянтарного ангидрида, гексенилянтарного ангидрида, гептенилянтарного ангидрида, ноненилянтарного ангидрида, гексадеценилянтарного ангидрида и их смесей.
Например, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь двух или более разновидностей монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов, содержащую один или более гексадеценилянтарный ангидрид, такой как линейный(ые) или разветвленный(ые) гексадеценилянтарный(ые) ангидрид(ы), и один или более октадеценилянтарный ангидрид, такой как линейный(ые) или разветвленный(ые) октадеценилянтарный(ые) ангидрид(ы).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь двух или более разновидностей монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов, содержащую линейный(ые) гексадеценилянтарный(ые) ангидрид(ы) и линейный(ые) октадеценилянтарный(ые) ангидрид(ы). Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь двух или более разновидностей монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов, содержащую разветвленный(ые) гексадеценилянтарный(ые) ангидрид(ы) и разветвленный(ые) октадеценилянтарный(ые) ангидрид(ы). Например, один или более гексадеценилянтарный ангидрид представляет собой линейный гексадеценилянтарный ангидрид, такой как н гексадеценилянтарный ангидрид, и/или разветвленный гексадеценилянтарный ангидрид, такой как 1-гексил-2-деценилянтарный ангидрид. Дополнительно или альтернативно, один или более октадеценилянтарный ангидрид представляет собой линейный октадеценилянтарный ангидрид, такой как н октадеценилянтарный ангидрид, и/или разветвленный октадеценилянтарный ангидрид, такой как изо-октадеценилянтарный ангидрид и/или 1-октил-2-деценилянтарный ангидрид.
Если по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь двух или более разновидностей монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов, то подразумевается, что один монозамещенный алкенилом янтарный ангидрид присутствует в количестве от 20,0 до 60,0 масс. % и предпочтительно от 30,0 до 50,0 масс. % в расчете на суммарную массу по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида стадии (e).
Например, если по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь двух или более разновидностей монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов, содержащую один или более гексадеценилянтарный(ых) ангидрид(ов), таких как линейный(ые) или разветвленный(ые) гексадеценилянтарный(ые) ангидрид(ы), и один или более октадеценилянтарный(ых) ангидрид(ов), таких как линейный(ые) или разветвленный(ые) октадеценилянтарный(ые) ангидрид(ы), предпочтительно, чтобы один или более октадеценилянтарный(ых) ангидрид(ов) присутствовали в количестве от 20,0 до 60,0 масс. % и предпочтительно от 30,0 до 50,0 масс. % в расчете на суммарную массу по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида стадии (e).
Также подразумевается, что по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид может представлять собой смесь по меньшей мере одного из монозамещенных алкилом янтарных ангидридов и по меньшей мере одного из монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов.
Если по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь по меньшей мере одного из монозамещенных алкилом янтарных ангидридов и по меньшей мере одного из монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов, то подразумевается, что алкильный заместитель по меньшей мере одного из монозамещенных алкилом янтарных ангидридов и алкенильный заместитель по меньшей мере одного из монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов являются предпочтительно одинаковыми. Например, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь этилянтарного ангидрида и этенилянтарного ангидрида. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь пропилянтарного ангидрида и пропенилянтарного ангидрида. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь бутилянтарного ангидрида и бутенилянтарного ангидрида. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь триизобутилянтарного ангидрида и триизобутенилянтарного ангидрида. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь пентилянтарного ангидрида и пентенилянтарного ангидрида. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь гексилянтарного ангидрида и гексенилянтарного ангидрида. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь гептилянтарного ангидрида и гептенилянтарного ангидрида. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь октилянтарного ангидрида и октенилянтарного ангидрида. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь нонилянтарного ангидрида и ноненилянтарного ангидрида. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь децилянтарного ангидрида и деценилянтарного ангидрида. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь додецилянтарного ангидрида и додеценилянтарного ангидрида. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь гексадецилянтарного ангидрида и гексадеценилянтарного ангидрида. Например, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь линейного гексадецилянтарного ангидрида и линейного гексадеценилянтарного ангидрида или смесь разветвленного гексадецилянтарного ангидрида и разветвленного гексадеценилянтарного ангидрида. Альтернативно, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь октадецилянтарного ангидрида и октадеценилянтарного ангидрида. Например, по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь линейного октадецилянтарного ангидрида и линейного октадеценилянтарного ангидрида или смесь разветвленного октадецилянтарного ангидрида и разветвленного октадеценилянтарного ангидрида.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь нонилянтарного ангидрида и ноненилянтарного ангидрида.
Если по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид представляет собой смесь по меньшей мере одного из монозамещенных алкилом янтарных ангидридов и по меньшей мере одного из монозамещенных алкенилом янтарных ангидридов, массовое соотношение между по меньшей мере одним монозамещенным алкилом янтарным ангидридом и по меньшей мере одним монозамещенным алкенилом янтарным ангидридом находится между 90:10 и 10:90. Например, массовое соотношение между по меньшей мере одним монозамещенным алкилом янтарным ангидридом и по меньшей мере одним монозамещенным алкенилом янтарным ангидридом находится между 70:30 и 30:70 или между 60:40 и 40:60.
Необязательно, по меньшей мере одну монозамещенную янтарную кислоту и/или ее соль (соли) предусматривают согласно стадии (e) предлагаемого в изобретении способа.
Подразумевается, что выражение ʺпо меньшей мере однаʺ монозамещенная янтарная кислота означает, что в способе настоящего изобретения может предусматриваться одна или более разновидностей монозамещенной янтарной кислоты.
Соответственно, следует отметить, что по меньшей мере одна монозамещенная янтарная кислота может представлять собой одну разновидность монозамещенной янтарной кислоты. Альтернативно, по меньшей мере одна монозамещенная янтарная кислота может представлять собой смесь двух или более разновидностей монозамещенной янтарной кислоты. Например, по меньшей мере одна монозамещенная янтарная кислота может представлять собой смесь двух или трех разновидностей монозамещенной янтарной кислоты, такую как смесь двух разновидностей монозамещенной янтарной кислоты.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна монозамещенная янтарная кислота представляет собой одну разновидность монозамещенной янтарной кислоты.
Подразумевается, что по меньшей мере одна монозамещенная янтарная кислота представляет агент для обработки поверхности и состоит из янтарной кислоты, монозамещенной алифатической группой, имеющей в заместителе суммарное количество атомов углерода от C2 до C30.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна монозамещенная янтарная кислота состоит из янтарной кислоты, монозамещенной алифатической группой, имеющей в заместителе суммарное количество атомов углерода от C3 до C20. Например, по меньшей мере одна монозамещенная янтарная кислота состоит из янтарной кислоты, монозамещенной алифатической группой, имеющей в заместителе суммарное количество атомов углерода от C4 до C18.
Подразумевается, что по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид и по меньшей мере одна монозамещенная янтарная кислота могут содержать одинаковый или разный заместитель.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения молекула янтарной кислоты по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты и молекула янтарного ангидрида по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида являются монозамещенными одинаковой группой, выбранной из алифатической группы, имеющей в заместителе суммарное количество атомов углерода от C2 до C30, предпочтительно от C3 до C20 и наиболее предпочтительно от C4 до C18.
Если по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид предоставлен в сочетании с по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислотой и/или ее солью (солями), по меньшей мере одна монозамещенная янтарная кислота и/или ее соль (соли) присутствуют в количестве менее 10,0 мол. % в расчете на молярную сумму по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида и по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты и/или ее соли (солей). Например, по меньшей мере одна монозамещенная янтарная кислота и/или ее соль (соли) присутствуют в количестве менее 5,0 мол. %, предпочтительно менее 2,5 мол. % и наиболее предпочтительно менее 1,0 мол. % в расчете на молярную сумму по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида и по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты и/или ее соли (солей).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид и по меньшей мере одну монозамещенную янтарную кислоту и/или ее соль (соли) используют на стадии (e) обработки.
В значении настоящего изобретения соль (соли) по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты могут представлять собой литиевую, натриевую, калиевую, стронциевую, кальциевую, магниевую и/или алюминиевую соль (соли).
Если как по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид, так и по меньшей мере одну монозамещенную янтарную кислоту и/или ее соль (соли) используют на стадии (e), по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид и по меньшей мере одну монозамещенную янтарную кислоту и/или ее соль (соли) предпочтительно предоставляют в виде смеси.
Другое требование способа согласно настоящему изобретению представляет собой суммарное количество по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида и необязательной по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты и/или ее соли (солей), использованных на стадии (e) обработки. В общем, указанное суммарное количество может находиться в диапазоне от 0,01 до 10,0 масс. % в расчете на суммарную сухую массу материала, содержащего карбонат кальция, предоставленного на стадии (a).
Однако чтобы уменьшить суммарный расход добавок, предпочтительным может являться использование относительно малого суммарного количества указанных по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида и необязательной по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты и/или ее соли (солей). Следовательно, в одном варианте осуществления суммарное количество по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида и необязательной по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты и/или ее соли (солей) на стадии (e) может находиться в диапазоне от 0,01 до 5,0 масс. % в расчете на суммарную сухую массу материала, содержащего карбонат кальция, предоставленного на стадии (a).
В другом варианте осуществления предлагаемого в изобретении способа суммарное количество по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида и необязательной по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты и/или ее соли (солей) на стадии (e) находится в диапазоне от 0,05 до 3,0 масс. %, предпочтительно от 0,1 до 2,0 масс. % и предпочтительнее от 0,15 до 1,5 масс. % в расчете на суммарную сухую массу материала, содержащего карбонат кальция, предоставленного на стадии (a).
-1
Дополнительно или альтернативно необходимо отметить, что по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид и необязательная по меньшей мере одна монозамещенная янтарная кислота стадии (e) являются жидкими, если их предоставляют при комнатной температуре, то есть указанный по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид отличается вязкостью менее 5000 мПа⋅с, предпочтительно менее 2500 мПа⋅с, предпочтительнее менее 1000 мПа⋅с и наиболее предпочтительно менее 500 мПа⋅с при +20°C (± 2°C) при измерении с помощью надлежащего оборудования, например, реометра Physica MCR 300 (Paar Physica), оборудованного измерительной ячейкой TEZ 150 P C и системой измерения CC 28.7, при скорости сдвига 5 с и при +20°C (± 2°C).
Более того, было обнаружено, что температура в начале, а также в ходе стадии (e) обработки имеет важнейшее значение для достижения желаемых результатов обработки. Следовательно, температуру на стадии (e) обработки регулируют так, чтобы она превышала по меньшей мере на 2°C температуру плавления по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида, чтобы добиться достаточного распределения агента для обработки при его контакте с материалом, содержащим карбонат кальция.
Во всех случаях, где используется более чем один монозамещенный янтарный ангидрид, температура на стадии (e) обработки может быть отрегулирована так, чтобы превышать по меньшей мере на 2°C температуру плавления ангидрида, имеющего наиболее высокую температуру плавления.
Было обнаружено, что оптимальные результаты обработки могут быть также достигнуты, когда температуру на стадии (e) регулируют так, чтобы она превышала по меньшей мере на 2°C температуру плавления по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида только в течение ограниченного периода времени, например, в течение менее 1 ч, предпочтительно менее 5 мин, предпочтительнее менее 1 мин и наиболее предпочтительно в течение от 1 до 10 с.
В предпочтительном варианте осуществления температуру на стадии (e) регулируют так, чтобы она превышала по меньшей мере на 2°C температуру плавления по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида в течение менее 1 ч, предпочтительно менее 5 мин, предпочтительнее менее 1 мин и наиболее предпочтительно в течение от 1 до 10 с непосредственно после приведения в контакт материала, содержащего карбонат кальция, с по меньшей мере одним монозамещенным янтарным ангидридом и необязательной по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислотой и/или ее солью (солями).
Дополнительно или альтернативно температура в ходе всей стадии (e) обработки лежит в пределах определенного диапазона для того, чтобы достигались желаемые результаты обработки, где указанный диапазон также включает в себя температуру, описанную здесь выше в отношении температуры плавления по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления способа согласно настоящему изобретению температура в ходе стадии (e) находится в диапазоне от 30°C до 200°C, предпочтительно от 80°C до 150°C и предпочтительнее от 110°C до 130°C.
В другом варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению материал, содержащий карбонат кальция, предварительно нагревают до температуры, определенной на стадии (e) обработки, в течение от 1 до 30 мин, предпочтительно от 2 до 20 мин и наиболее предпочтительно от 5 до 15 мин перед приведением в контакт на стадии (e) обработки материала, содержащего карбонат кальция, с по меньшей мере одним монозамещенным янтарным ангидридом и необязательной по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислотой и/или ее солью (солями). В связи с этим температура, определенная на стадии (e), может представлять собой температуру, превышающую по меньшей мере на 2°C температуру плавления по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида. Температура, отрегулированная путем предварительного нагрева, может находиться в диапазоне от 30°C до 200°C, предпочтительно от 80°C до 150°C и предпочтительнее от 110°C до 130°C.
В зависимости от порядка стадий предварительный нагрев может быть достигнут путем использования тепла, выделившегося в ходе стадии (c) сухого измельчения. Дополнительно или альтернативно предварительный нагрев может быть проведен на отдельной стадии, например, в смесителе, который может быть также использован для проведения стадии (e) обработки.
Для достижения оптимальной обработки также возможно выдерживание имеющего обработанную поверхность материала, содержащего карбонат кальция, при повышенных температурах в течение нескольких часов или дней, например, в бункере для хранения.
Настоящая стадия обработки материала, содержащего карбонат кальция, по меньшей мере одним монозамещенным янтарным ангидридом и, необязательно, по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислотой и/или ее солью (солями) может быть осуществлена до и/или в ходе и/или после стадии (c) сухого измельчения.
Согласно одному варианту осуществления стадию обработки проводят в ходе и/или после стадии (c) сухого измельчения.
В ходе сухого измельчения материала, содержащего карбонат кальция, на стадии (c) помол может нагреваться. Следовательно, в случаях, когда стадию (e) обработки проводят в ходе или после стадии (c) измельчения, нагрев помола может быть использован для регулировки температур, требуемых для оптимальной обработки согласно технологической стадии (e).
Независимо от того, проводят ли указанную обработку до, в ходе или после стадии (c) измельчения, добавление по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида и необязательной по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты и/или ее соли (солей) возможно в виде одной или более частей.
В случаях, когда стадию обработки осуществляют в ходе и после сухого измельчения, первую часть по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида и необязательной по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты и/или ее соли (солей) добавляют к смеси стадии (c), а вторую часть по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида и необязательной по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты и/или ее соли (солей) приводят в контакт с материалом, содержащим карбонат кальция, на отдельной стадии обработки после стадии (c) измельчения.
Согласно другому варианту осуществления стадию обработки (e) осуществляют после стадии (c) сухого измельчения.
Необходимо отметить, что во всех случаях, когда указанную стадию обработки осуществляют после сухого измельчения материала, содержащего карбонат кальция, осуществление указанной стадии обработки, в общем, возможно до или после стадии (d) сортировки. В последнем случае, стадия (e) обработки представляет конечную технологическую стадию, дающую продукт минерального наполнителя согласно настоящему изобретению.
Следовательно, согласно одному варианту осуществления стадия (e) обработки может быть осуществлена после стадии (c) сухого измельчения и до стадии (d) сортировки. Альтернативно, стадия (e) обработки может быть осуществлена после стадии (c) сухого измельчения и после стадии (d) сортировки.
Продукт минерального наполнителя
В значении настоящего изобретения предлагаемый в изобретении продукт минерального наполнителя представляет собой материал, содержащий карбонат кальция, который был подвергнут стадиям (a) по (e), как определено здесь в независимом пункте формулы изобретения, относящемся к способу. Как уже описано выше, указанный продукт минерального наполнителя может быть получен после стадии (d) сортировки или после стадии (e) обработки в зависимости от порядка стадий.
Было обнаружено, что применение по меньшей мере одного агента, представляющего собой полиол, в ходе стадии (c) сухого измельчения может приводить к более высоким производительностям мельницы и более высокой пропускной способности, что требует меньших капиталовложений и меньших площадей под установку для получения эквивалентных производственных мощностей, и при этом одновременно было обнаружено, что обработанный слой, сформированный на стадии (e) обработки, обеспечивает особое преимущество в плане поглощения влаги предлагаемого в изобретении продукта минерального наполнителя.
Поглощение влаги (измерено как восприимчивость к поглощению влаги) предлагаемого в изобретении продукта минерального наполнителя может быть весьма низким и может быть выражено относительно массы образца.
Согласно одному варианту осуществления продукт минерального наполнителя имеет восприимчивость к поглощению влаги меньшую, либо равную 15,0 мг/г, предпочтительно меньшую, либо равную 12,0 мг/г, предпочтительнее меньшую, либо равную 8,0 мг/г и наиболее предпочтительно меньшую, либо равную 6,0 мг/г, где восприимчивость к поглощению влаги предпочтительно имеет нижний предел 0,1 мг/г.
Согласно другому варианту осуществления продукт минерального наполнителя имеет восприимчивость к поглощению влаги в диапазоне от 0,1 до 15,0 мг/г, предпочтительно от 0,2 до 12,0 мг/г, предпочтительнее от 0,5 до 10,0 мг/г и наиболее предпочтительно от 0,6 до 8,0 мг/г.
В некоторых конкретных случаях, как, например, в случае высоких удельных площадей поверхности продукта минерального наполнителя, восприимчивость к поглощению влаги может быть подходящим образом определена в расчете на удельную площадь поверхности указанного продукта (называется нормированной восприимчивостью к поглощению влаги).
Согласно одному варианту осуществления продукт минерального наполнителя имеет нормированную восприимчивость к поглощению влаги меньшую, либо равную 1,5 мг/м², предпочтительно меньшую, либо равную 1,0 мг/м², предпочтительнее меньшую, либо равную 0,5 мг/м², и наиболее предпочтительно меньшую, либо равную 0,25 мг/м² в расчете на удельную площадь поверхности указанного продукта при измерении способом BET с использованием азота, где нормированная восприимчивость к поглощению влаги предпочтительно имеет нижний предел 0,01 мг/м² в расчете на удельную площадь поверхности при измерении способом BET с использованием азота.
2
2
2
Продукт минерального наполнителя, получаемый согласно настоящему изобретению, может иметь удельную площадь поверхности в диапазоне от 0,5 до 20,0 м/г, предпочтительно от 1,0 до 10,0 м/г и предпочтительнее от 2,0 до 8,0 м/г при измерении BET способом BET с использованием азота.
Продукт минерального наполнителя настоящего изобретения может быть также охарактеризован своим распределением частиц по размеру.
d
50
В одном варианте осуществления продукт минерального наполнителя имеет средний по массе размер частиц  в диапазоне от 0,5 до 30,0 мкм, предпочтительно от 1,0 до 15,0 мкм и предпочтительнее от 1,5 до 12,0 мкм.
d
50
Согласно другому варианту осуществления продукт минерального наполнителя имеет средний по массе размер частиц  в диапазоне от 0,3 до 25,0 мкм, предпочтительно от 0,5 до 10,0 мкм, предпочтительнее от 1,0 до 8,0 мкм и наиболее предпочтительно от 1,2 до 5,0 мкм.
d
98
В дополнение или альтернативно вышеупомянутым средним по массе размерам частиц продукт минерального наполнителя может иметь верхнее отсечение размера частиц  в диапазоне от 1,5 до 50,0 мкм, предпочтительно от 2,0 до 30,0 мкм и предпочтительнее от 2,5 до 15,0 мкм.
На стадии (e) обработки по меньшей мере на части поверхности материала, содержащего карбонат кальция, формируется обработанный слой. Следовательно, указанный обработанный слой может содержать по меньшей мере один монозамещенный янтарный ангидрид и/или его продукт(ы) реакции и необязательную по меньшей мере одну монозамещенную янтарную кислоту и/или ее соль (соли) и/или ее (их) продукт(ы) реакции в суммарном количестве от 0,01 до 2,0 масс. %, предпочтительно от 0,05 до 1,5 масс. % и предпочтительнее от 0,1 до 1,0 масс. % в расчете на суммарную сухую массу материала, содержащего карбонат кальция.
В значении настоящего изобретения ʺпродукт реакцииʺ представляет собой соединение, получающееся в результате реакции по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида или необязательной по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты с материалом, содержащим карбонат кальция. Обычно указанный продукт реакции представляет собой продукт реакции, получающийся в результате реакции вышеупомянутых агентов для обработки с поверхностью материала, содержащего карбонат кальция.
Во многих случаях продукты реакции по меньшей мере одного монозамещенного янтарного ангидрида или необязательной по меньшей мере одной монозамещенной янтарной кислоты представляют собой солевые продукты реакции, например, литиевые, натриевые, калиевые, стронциевые, кальциевые, магниевые и/или алюминиевые соли. Квалифицированному специалисту будет понятно, что многие продукты реакции, получающиеся в результате реакции монозамещенного янтарного ангидрида, могут быть идентичны таковым, получающимся в результате реакции соответствующей монозамещенной янтарной кислоты и/или ее соли (солей).
Было обнаружено, что для достижения оптимальных результатов обработки также возможно выдерживание обработанного материала, содержащего карбонат кальция, при повышенных температурах в течение нескольких часов или дней, например, в бункере для хранения. При хранении в бункере непрореагировавший агент для обработки может реагировать с поверхностью материала, содержащего карбонат кальция.
Согласно дополнительному аспекту предлагаемый в изобретении продукт минерального наполнителя может быть использован в полимерной композиции, в производстве бумаги, в покрытиях для бумаги, в сельскохозяйственных приложениях, в красках, адгезивах, герметиках, строительных приложениях и/или косметических приложениях, предпочтительно указанный продукт минерального наполнителя используют в полимерной композиции.
Поскольку продукт минерального наполнителя имеет низкую восприимчивость к поглощению влаги, он может быть предпочтительно использован в покрытиях для бумаги, чтобы отрегулировать печатные свойства имеющей покрытие бумаги. Более того, продукт минерального наполнителя может быть также использован в красках для наружных работ и красках для ванных комнат, которые могут приводить к уменьшению роста плесени на поверхностях, обрабатываемых такими красками.
Ряд вышеупомянутых областей приложения (например, в покрытиях или красках) включает в себя получение водной суспензии, содержащей продукт минерального наполнителя, получаемый способом по настоящему изобретению. Такие водные суспензии можно легко получить из предлагаемого в изобретении продукта минерального наполнителя путем добавления воды с получением суспензий, имеющих содержание твердого вещества, составляющее, например, от 10,0 до 85,0 масс. % в расчете на суммарную массу указанной суспензии.
Применение продукта минерального наполнителя по настоящему изобретению в качестве материала-наполнителя в полимерных приложениях также может обеспечивать особое преимущество. Например, указанный наполнитель может быть использован в термопластичных полимерах, таких как поливинилхлорид, полиолефины и полистирол, что может обеспечивать возможность увеличенной загрузки наполнителя по сравнению с традиционными наполнителями из карбоната кальция.
Полимерная композиция настоящего изобретения также может быть использована в ряде способов, включая производство выдуваемых пленок, листов или трубных профилей, в способах, таких как экструзия труб, профилей, кабелей, нитей, волокон или тому подобное, и в формовании под давлением, инжекционном формовании, горячем формовании, формовании раздувом и центробежном формовании и так далее.
В связи с этим указанная полимерная композиция может быть непосредственно использована в производстве полимерных изделий. В одном варианте осуществления настоящего изобретения полимерная композиция содержит продукт минерального наполнителя в количестве от 1,0 до 50,0 масс. %, предпочтительно от 5,0 до 45,0 масс. % и наиболее предпочтительно от 10,0 до 40,0 масс. % в расчете на суммарную массу полимерной композиции.
ПРИМЕРЫ
Объем и преимущества изобретения могут быть лучше поняты, основываясь на следующих примерах, которые предназначены иллюстрировать варианты осуществления настоящего изобретения. Однако они ни в коей мере не должны истолковываться как ограничивающие объем изобретения каким-либо образом.
Пример 1
d
d
50
98
2
Мрамор из Каррары, Италия, подвергали влажному измельчению при содержании твердого материала 25 масс. % в водопроводной воде в горизонтальной шаровой мельнице (Dynomill) и высушивали распылением. Полученный материал, содержащий карбонат кальция, отличается значением  приблизительно 1,7 мкм, верхним отсечением () 5,0 мкм, удельной площадью поверхности (BET) 4,1 м/г и суммарным содержанием влаги 0,06 масс. %.
Данный сухой карбонат кальция использовали, чтобы продемонстрировать эффект монозамещенного янтарного ангидрида в отношении поглощения влаги продукта минерального наполнителя. Чтобы смоделировать сухое измельчение в присутствии глицерина, сухой карбонат кальция обрабатывали 0,6 масс. % глицерина в смесителе MTI (MTI Mischtechnik International GmbH). Содержимое смесителя смешивали при 120°C при скорости перемешивания 3000 об/мин в течение периода 10 мин.
Содержащий глицерин карбонат кальция впоследствии делили на несколько аликвот и обрабатывали его поверхность либо стеариновой кислотой, либо алкенилянтарным ангидридом (HYDRORES AS 1000, коммерчески доступен от Kemira Oyj, Вааса, Финляндия) в смесителе MTI. Содержащий глицерин карбонат кальция активировали в течение 10 мин при 120°C и 3000 об/мин. Впоследствии добавляли агент для обработки и дополнительно перемешивали смесь при 120°C со скоростью перемешивания 3000 об/мин в течение периода 10 мин. Результаты представлены ниже в Таблице 1.
Таблица 1: Поглощение влаги измельченного сухим образом карбоната кальция (н/о=не определяли)
Агент для обработки [масс. %]
Восприимчивость к поглощению влаги [мг/г]
Стеариновая кислота(уровень техники)
Янтарный ангидрид (по изобретению)
0,0
7,5
0,3
6,2
6,3
0,4
<i>н/о</i>
6,4
0,5
6,6
6,1
0,6
<i>н/о</i>
5,7
0,8
6,3
4,8
1,0
6,0
4,4
Пример 2
Эффект пониженного поглощения влаги также наблюдали в случаях, когда карбонат кальция содержит более одного полиола.
d
d
50
98
Мрамор из Каррары, Италия, подвергали сухому измельчению в шаровой мельнице, оборудованной устройством сортировки, получая измельченный сухим образом карбонат кальция, имеющий  2 мкм, верхнее отсечение () 10 мкм и где 60 масс. % частиц имеют размер частиц менее 2 мкм. Суммарное содержание влаги составляло 0,3 масс. %. Для осуществления способа сухого измельчения в качестве содействующего измельчению агента использовали 1500 ч.н.м. (частей на миллион) смеси (массовое отношение 80:20) глицерина и триизопропаноламина.
Измельченный сухим образом карбонат кальция впоследствии делили на несколько аликвот и обрабатывали его поверхность либо стеариновой кислотой, либо алкенилянтарным ангидридом (HYDRORES AS 1000, коммерчески доступен от Kemira Oyj, Вааса, Финляндия) в смесителе MTI. Измельченный сухим образом карбонат кальция активировали в течение 10 мин при 120°C и 3000 об/мин. Впоследствии добавляли агент для обработки и дополнительно перемешивали смесь при 120°C со скоростью перемешивания 3000 об/мин в течение периода 10 мин. Результаты представлены ниже в Таблице 2.
Таблица 2: Поглощение влаги измельченного сухим образом карбоната кальция
<b>Агент для обработки [масс. %]</b>
<b>Восприимчивость к поглощению влаги [мг/г]</b>
Стеариновая кислота
<b>(уровень техники)</b>
<b>Янтарный ангидрид (по изобретению)</b>
0,0
5,52
0,6
2,72
2,25
0,8
2,57
2,05
В обоих примерах можно наблюдать пониженное поглощение влаги по сравнению с известными из уровня техники способами обработки, использующими стеариновую кислоту, причем глицерин применяют в качестве агента, подходящего для повышения эффективности измельчения и производительности.