КОМПОЗИТЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ И/ИЛИ ОРГАНИЧЕСКИХ МИКРОЧАСТИЦ И НАНОЧАСТИЦ КАРБОНАТА КАЛЬЦИЯ

1. Композит, содержащий частицы неорганического и/или органического пигмента и/или частицы наполнителя, эквивалентный сферический диаметр которых находится в микрометровом диапазоне, покрытые по меньшей мере частично композицией, содержащей частицы карбоната кальция, эквивалентный сферический диаметр которых находится в нанометровом диапазоне, и связующее, которое представляет собой сополимер, содержащий в качестве мономеров одну или несколько дикарбоновых кислот и один или несколько мономеров из группы диаминов, триаминов, диалканоламинов или триалканоламинов
2. Композит по п.1, отличающийся тем, что частицы пигмента и/или наполнителя являются неорганическими частицами, предпочтительно выбранными из группы, состоящей из талька, слюды или их смесей.
3. Композит по п.1, отличающийся тем, что частицы пигмента и/или наполнителя являются органическими частицами, предпочтительно выбранными из группы, состоящей из частиц пигмента и/или наполнителя на основе полиэтилена, полипропилена, полиэтилентерефталата или полистирола.
4. Композит по п.1, отличающийся тем, что частицы пигмента и/или наполнителя имеют практически сферическую структуру, предпочтительно структуру полых сфер или полых полусфер или пластинчатую структуру.
5. Композит по п.1, отличающийся тем, что эквивалентный сферический диаметр частиц пигмента и/или наполнителя находится в интервале от более примерно 0.2 и до примерно 100 мкм, предпочтительно в интервале примерно 0.3-75 мкм, более предпочтительно в интервале примерно 0.3-50 мкм, еще более предпочтительно в интервале примерно 0.3-25 мкм, наиболее предпочтительно в интервале примерно 0.3-15 мкм, в частности в интервале примерно 0.3-12 мкм.
6. Композит по п.5, отличающийся тем, что эквивалентный сферический диаметр частиц органического пигмента и/или наполнителя находится в интервале от более примерно 0.2 до 25 мкм, предпочтительно примерно 0.3-10 мкм, более предпочтительно в интервале примерно 0.5-1.5 мкм и наиболее предпочтительно в интервале примерно 0.9-1 мкм.
7. Композит по п.3, отличающийся тем, что частицы пигмента и/или наполнителя являются частицами на основе полистирола, предпочтительно в виде полых сфер полистирола с эквивалентным сферическим диаметром примерно 0.3-2 мкм, предпочтительно примерно 0.7-1.5 мкм, особенно предпочтительно примерно 0.9-1.1 мкм, в частности, 1 мкм.
8. Композит по п.5, отличающийся тем, что частицы пигмента и/или наполнителя являются частицами талька, причем примерно 95-98 мас.%, например, 96 мас.% частиц талька, имеют эквивалентный сферический диаметр менее 10 мкм, примерно 79-82 мас.%, например, 80 мас.%, имеют эквивалентный сферический диаметр менее 5 мкм и примерно 43-46 мас.%, например, 45 мас.%, имеют эквивалентный сферический диаметр менее 2 мкм.
9. Композит по п.1, отличающийся тем, что карбонат кальция выбирают из группы, состоящей из синтетического осажденного карбоната кальция предпочтительно с кристаллической структурой ватерита, кальцита или арагонита или измельченного природного карбоната кальция, предпочтительно мрамора, известняка или мела.
10. Композит по п.1, отличающийся тем, что примерно 90-100%, предпочтительно 92-99%, более предпочтительно 94-98%, особенно предпочтительно 96-98%, например, (97±0.5)% частиц карбоната кальция в расчете на число N частиц карбоната кальция, имеют эквивалентный сферический диаметр менее 200 нм, например, в интервале 20-200 нм или 50-180 нм, предпочтительно менее 150 нм, например, в интервале 70-150 нм, более предпочтительно менее 100 нм.
11. Композит по п.1, отличающийся тем, что карбонат кальция измельчают до величины эквивалентного сферического диаметра на одной или нескольких стадиях сухого или мокрого измельчения, предпочтительно двух сухих и/или мокрых, предпочтительно водных стадиях измельчения.
12. Композит по п.11, отличающийся тем, что для измельчения используют шаровые мельницы, струйные мельницы, жерновые мельницы, или комбинации таких мельниц, или комбинации одной или нескольких таких мельниц с циклонами и ситами.
13. Композит по п.12, отличающийся тем, что сухое измельчение проводят в шаровой мельнице предпочтительно с использованием стальных и/или фарфоровых шаров диаметром 0.5-10 см, особенно предпочтительно стальных цилиндров диаметром 2.5 см, и мокрое измельчение проводят в жерновой мельнице предпочтительно с использованием дробящих шаров из силиката циркония, диоксида циркония и/или бадделеита диаметром 0.2-5 мм, предпочтительно 0.2-2 мм или 0.5-5 мм, например, 0.5-2 мм.
14. Композит по п.11, отличающийся тем, что природный измельченый карбонат кальция диспергируют и/или измельчают в виде водной суспензии с содержанием твердого карбоната кальция более 10 мас.%, например, 15-30 мас.%, например, более 30 мас.%, более предпочтительно более 50 мас.%, например, с содержанием твердых веществ 65-68 мас.%, особенно предпочтительно более 7 0 мас.%, например, с содержанием твердых веществ 72-80 мас.%.
15. Композит по п.14, отличающийся тем, что суспензии карбоната кальция с содержанием твердых веществ <60 мас.%, например, <30 мас.%, механически концентрируют, например, прессованием на фильтре, и/или центрифугированием, и/или термически, в частности, путем комбинирования стадий механического и термического концентрирования, предпочтительно диспергированного в присутствии одного или нескольких диспергантов, до конечной концентрации предпочтительно более высокой, чем 60 мас.% твердых веществ, особенно предпочтительно 65-78 мас.%, например, 72±2 мас.%.
16. Композит по любому из пп.11-15, отличающийся тем, что измельченный природный карбонат кальция диспергируют и/или измельчают в присутствии одного или нескольких средств измельчения и/или диспергантов, особенно когда он представляет собой водную суспензию с содержанием твердых веществ более 60 мас.%.
17. Композит по п.16, отличающийся тем, что средства измельчения и/или дисперганты являются анионными средствами измельчения и/или диспергантами, предпочтительно выбранными из группы, включающей гомополимеры или сополимеры на основе солей поликарбоновых кислот, например, акриловой кислоты, метакриловой кислоты, малеиновой кислоты, фумаровой кислоты, итаконовой кислоты или их смесей; полифосфаты натрия, цитрат натрия или их смеси.
18. Композит по п.17, отличающийся тем, что гомополимеры или сополимеры солей поликарбоновых кислот частично или полностью нейтрализованы ионами натрия, лития, калия, аммония, кальция, магния, стронция и/или алюминия или их смесями, предпочтительно ионами натрия и магния.
19. Композит по п.17 или 18, отличающийся тем, что дисперганты и/или измельчители используют при мокром измельчении в количестве примерно 0.05-2 мас.%, предпочтительно в количестве 0.3-1.5 мас.%, например, 1 мас.%, особенно в количестве примерно 0.85-0.95 мас.%.
20. Композит по п.11, отличающийся тем, что вязкость суспензии карбоната кальция при мокром измельчении составляет менее 2500 мПа·с, предпочтительно менее 1500 мПа·С, более предпочтительно менее 1000 мПа·с, особенно менее 500 мПа·с, например, в интервале 50-250 мПа·с.
21. Композит по п.16, отличающийся тем, что измельчители и/или дисперганты, особенно для сухого измельчения, выбирают из группы, состоящей из гликолей, полигликолей, таких, как полиэтиленгликоли, этиленоксид-пропиленоксид-этиленоксидных блок-сополимеров или алканоламинов, таких, как триэтаноламин и триизопропаноламин или их смеси.
22. Композит по п.16, отличающийся тем, что измельчители и/или дисперганты для сухого измельчения используют в количестве примерно 0.01-5% в расчете на общую массу сухого композита, предпочтительно в количестве примерно 0.01-0.5 мас.%, в частности 0.1-0.3 мас.%.
2
2
23. Композит по п.16, отличающийся тем, что дисперганты и/или измельчители для сухого измельчения присутствуют в количестве 0.2-1 мг/м поверхности наночастиц, предпочтительно в количестве 0.3-0.7 мг/м поверхности наночастиц.
24. Композит по п.16, отличающийся тем, что измельчители и/или дисперганты во время измельчения и/или диспергирования объединяют с сополимерами этилена и акриловой кислоты (ЕАА) или их солями.
25. Композит по п.24, отличающийся тем, что соли ЕАА частично или полностью нейтрализованы аминами, предпочтительно выбранными из группы, включающей 2-амино-2-метил-1-пропанол, 3-амино-1-пропанол, 2-[бис(2-гидроксиэтил)амино]этанол, и/или ионами щелочных металлов, таких, как калий, литий и/или натрий или их смеси, предпочтительно натрием.
26. Композит по п.24 или 25, отличающийся тем, что ЕАА и их соли используют в количестве 0.01-10% в расчете на общую сухую массу композита, в частности в количестве 0.01-5 мас.%, предпочтительно в количестве 0.1-2 мас.%, например, в количестве 1.0 мас.%.
27. Композит по п.1, отличающийся тем, что содержит 5-95 мас.%, предпочтительно 20-80 мас.%, более предпочтительно 25-75 мас.% частиц пигмента и/или наполнителя в расчете на общую массу сухого композита.
28. Композит по п.1, отличающийся тем, что содержит 95-5 мас.%, предпочтительно 80-20 мас.%, более предпочтитльно 75-25 мас.% частиц карбоната кальция в расчете на общую массу сухого композита
29. Композит по п.1, отличающийся тем, что частицы пигмента и/или наполнителя и карбоната кальция присутствуют в соотношении предпочтительно от 1:20 до 20:1, особенно в соотношении от 1:4 до 4:1, более предпочтительно в соотношении от 1:3 до 3:1 или от 1:2 до 2:1, особенно в соотношении 1:1, 1:3 или 3:1 в расчете на сухую массу.
2
10
3
9
4
8
5
7
30. Композит по п.1, отличающийся тем, что в качестве мономеров связующего - дикарбоновых кислот используют насыщенные или ненасыщенные, разветвленные или неразветвленные дикарбоновые кислоты С-С, предпочтительно дикарбоновые кислоты С-С, дикарбоновые кислоты С-С, дикарбоновые кислоты С-С, особенно адипиновую кислоту.
31. Композит по п.1, отличающийся тем, что в качестве диаминовых, триаминовых, диалканоламиновых или триалканоламиновых мономеров связующего применяют диамины и триамины и диэтаноламины и триэтаноламины с линейной и разветвленной цепью, замещенные и незамещенные, особенно N-(2-аминоэтил)-1,2-этандиамин, диэтаноламин, N-алкилдиалканоламины, такие как N-метил- и N-этилдиэтаноламины, и триэтаноламин.
32. Композит по п.1, отличающийся тем, что сополимер, используемый в качестве связующего, поперечно сшит с эпихлоргидрином.
33. Композит по п.1, отличающийся тем, что связующее является сополимером адипиновой кислоты с N-(2-аминоэтил)-1,2-этанодиамином и эпихлоргидрином.
34. Композит по п.1, отличающийся тем, что содержит примерно 0.1-10 мас.%, предпочтительно примерно 0.3-5 мас.%, особенно предпочтительно примерно 0.5-3 мас.% связующего в расчете на общую сухую массу композита.
35. Способ получения композита по любому из пп.1-34, включающий стадии:
a) получение микрочастиц пигмента и/или наполнителя;
b) получение композиции наночастиц карбоната кальция;
c) получение связующего;
d) смешение частиц пигмента и/или наполнителя и композиции карбоната кальция по а) и b),
причем связующее добавляют к частицам пигмента и/или наполнителя по а) или к композиции карбоната кальция по b) до стадии d) и полученную реакционную смесь гомогенизируют.
36. Способ получения композита по любому из пп.1-34, включающий стадии:
а) получение микрочастиц пигмента и/или наполнителя;
b) получение наночастиц композиции карбоната кальция;
c) получение связующего;
d) смешение частиц пигмента и/или наполнителя и композиции карбоната кальция по а) и b),
причем связующее добавляют к смеси частиц пигмента и/или наполнителя по а) и композиции карбоната кальция по b) после стадии d) и полученную реакционную смесь гомогенизируют.
37. Способ по п.35 или 36, отличающийся тем, что композиция наночастиц карбоната кальция представляет собой водную суспензию.
38. Способ по п.35 или 36, отличающийся тем, что микрочастицы пигмента и/или микрочастицы наполнителя используются в твердом виде или в виде водной суспензии.
39. Способ по п.35 или 36, отличающийся тем, что микрочастицы неорганического пигмента и/или наполнителя используются в твердом виде.
40. Способ по п.35 или 36, отличающийся тем, что микрочастицы органического пигмента и/или наполнителя используются в виде водной суспензии.
41. Способ получения композита по п.35 или 36, отличающийся тем, что связующее используется в виде водной суспензии или раствора.
42. Способ по п.35 или 36, отличающийся тем, что после добавления связующего к полученной реакционной смеси добавляют один или несколько диспергантов.
43. Способ по п.42, отличающийся тем, что один или несколько диспергантов добавляют до того, как добавляют связующее к частицам пигмента и/или наполнителя по а) или к композиции карбоната кальция по b).
44. Способ по п.42, отличающийся тем, что дисперганты выбирают из группы, состоящей из солей полиакриловой кислоты, таких, как натриевая соль полифосфата натрия, или полиакролеин/акрилатных сополимеров; полимерных катионных и/или амфотерных диспергантов, например, полидиаллилдиметиламмоний хлорида, или сополимеров акриловой кислоты и катионных мономеров, или смесей таких диспергантов.
45. Способ по п.42, отличающийся тем, что дисперганты добавляют в количестве 0.01-1 мас.% в расчете на общую массу сухого композита, предпочтительно в количестве 0,1-0.5 мас.%, например, 0.25 мас.%.
46. Способ по п.35 или 36, отличающийся тем, что содержание воды в полученной суспензии композита понижено.
47. Водная суспензия, отличающаяся тем, что содержит композит по любому из пп.1-34.
48. Применение композита по любому из пп.1-34 или суспензии по п.47 в качестве наполнителя или пигмента, исключая производство или обработку термобумаги, когда частицы пигмента и/или наполнителя являются частицами органического пигмента и/или наполнителя.
2
2
2
49. Применение по п.48, отличающееся тем, что композит применяют в производстве бумаги предпочтительно в количествах 0.5-50 мас.%, более предпочтительно 1-30 мас.% в расчете на общую массу бумаги, и при отделке бумаги, например, в покрытии для бумаги, в количествах 0.5-100 г/м, предпочтительно 2-50 г/м, особенно предпочтительно 5-25 г/м на сторону бумаги.
50. Применение по п.49, отличающееся тем, что композит применяют для предварительного покрытия, промежуточного покрытия, наружного покрытия и/или для единственного покрытия и бумагу покрывают с одной и/или с обеих сторон и одно или нескольких покрытий содержат композит на одной или на обеих сторонах.
51. Применние по любому из пп.48-50, отличающееся тем, что композит применяют для каландрированной или некаландрированной бумаги.
52. Применение по любому из пп.48-50, отличающееся тем, что композит применяют для модифицирования или регулирования объема пор в бумаге или в покрытии для бумаги.
53. Применение композита по любому из пп.1-34 или суспензии по п.47 в красках, пластиках или герметиках.
54. Применение композита по любому из пп.1-34 или суспензии по п.47 в качестве средства фильтрации в виде слоя на фильтре, необязательно на природном и/или синтетическом носителе, таком, как хлопковые, целлюлозные или полиамидные волокна.
55. Средство фильтрации, содержащее композит по любому из пп.1-34 или суспензию по п.47.
56. Наполнитель, содержащий композит по любому из пп.1-34 или суспензию по п.47.
57. Пигмент, содержащий композит по любому из пп.1-34 или суспензию по п.47.
58. Краска для покрытия, содержащая композит по любому из пп.1-34 или суспензию по п.47, исключая применение в производстве или обработке термобумаги, когда частицы пигмента и/или наполнителя являются частицами органического пигмента и/или наполнителя.
59. Краска для покрытия по п.58, отличающаяся тем, что содержит твердые вещества в количестве 25-75 мас.%, более предпочтительно 30-60 мас.%, особенно предпочтительно 30-40 мас.%.
60. Кроющая краска по п.58 или 59, отличающаяся тем, что количество композита в расчете на общее содержание твердых веществ в краске составляет 3-97 мас.%, предпочтительно 10-90 мас.%, особенно предпочтительно (85±10) мас.%.
61. Применение сополимера, содержащего в качестве мономеров одну или несколько дикарбоновых кислот и один или несколько мономеров из группы диаминов, триаминов, диалканоламинов или триалканоламинов для по меньшей мере частичного покрытия частиц неогранического и/или органического пигмента и/или наполнителя со сферическим эквивалентым диаметром в микрометровом диапазоне композицией, содержащей частицы карбоната кальция с эквивалентным сферическим диаметром в нанометровом диапазоне.
62. Применение по п.61, отличающееся тем, что сополимер содержит в качестве мономера адипиновую кислоту, N-(2-аминоэтил)-1,2-этандиамин и эпихлоргидрин.