Получение частиц фосфата или полифосфата алюминия

Есть еще 7 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения дисперсии, содержащей аморфный фосфат алюминия, включающий объединение фосфорной кислоты, гидроксида алюминия и алюмината натрия с образованием дисперсии частиц аморфного фосфата алюминия в растворе.

2. Способ по п.1, включающий объединение фосфорной кислоты с гидроксидом алюминия, их взаимодействие с образованием фосфата алюминия и последующее объединение фосфата алюминия с алюминатом натрия с получением дисперсии, содержащей частицы аморфного фосфата алюминия.

3. Способ по п.1, в котором аморфный фосфат алюминия имеет скелетную плотность между 1,95 и 2,50 г/см3и молярным отношением фосфор/алюминий, равным 1.

4. Способ по п.1, в котором фосфорную кислоту объединяют с гидроксидом алюминия с образованием фосфата алюминия, имеющего кислотный рН перед добавлением алюмината натрия.

5. Способ по п.4, включающий добавление алюмината натрия к фосфату алюминия для увеличения рН, алюминат натрия имеет рН более чем примерно 10.

6. Способ по п.1, где аморфный фосфат алюминия содержит от 1 до 4 пор на частицу.

7. Способ по п.1, в котором алюминат, натрия представляет собой водный раствор с рН более чем примерно 12.

8. Способ по п.4, в котором фосфат алюминия, образующийся перед добавлением алюмината натрия, имеет рН менее чем примерно 6.

9. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию отделения аморфного фосфата алюминия в форме осадка на фильтре.

10. Способ по п.9, дополнительно включающий стадию промывки осадка.

11. Способ по п.10, дополнительно включающий стадию тонкого измельчения осадка.

12. Способ по п.11, дополнительно включающий стадию сушки осадка.

13. Способ по п.12, дополнительно включающий стадию полимеризации высушенного аморфного фосфата алюминия.

14. Способ по п.13, дополнительно включающий стадию распределения частиц аморфного фосфата алюминия по размерам.

15. Способ по п.1, дополнительно включающий добавление аморфного фосфата алюминия к связующему полимеру с образованием композиции.

16. Способ по п.12, в котором стадию сушки проводят при температуре ниже примерно 130°С.

17. Способ по п.1, в котором гидроксид алюминия представляет собой твердый гидратированный гидроксид алюминия, причем твердый гидратированный гидроксид алюминия добавляют к фосфорной кислоте перед добавлением алюмината натрия.

18. Способ по п.1, в котором гидроксид алюминия представляет собой твердый гидратированный гидроксид алюминия, причем твердый гидратированный гидроксид алюминия добавляют к алюминату натрия в жидком виде.

19. Способ по п.1, в котором аморфный фосфат алюминия дополнительно содержит ион.

20. Способ по п.19, в котором ион представляет собой ион натрия, калия или лития.

21. Способ по п.1, в котором аморфный фосфат алюминия, если таковой присутствует в порошкообразном виде, по существу не содержит открытых пор.

22. Способ получения дисперсии, содержащей аморфный фосфат алюминия, включающий стадии

объединения фосфорной кислоты с гидроксидом алюминия с получением раствора фосфата алюминия и

добавления алюмината натрия к раствору фосфата алюминия с образованием частиц аморфного фосфата алюминия, диспергированных в растворе.

23. Способ по п.22, в котором перед стадией добавления раствор фосфата алюминия имеет рН менее чем примерно 3,5.

24. Способ по п.23, в котором алюминат натрия используют в виде водного раствора, имеющего рН более чем примерно 10.

25. Способ по п.22, в котором частицы аморфного фосфата алюминия по существу не содержат открытых пор.

26. Способ получения дисперсии, которая содержит аморфный фосфат алюминия, содержащий объединение фосфорной кислоты с гидроксидом алюминия и алюминатом натрия.

27. Способ по п.26, в котором фосфорная кислота присутствует в виде раствора, гидроксид алюминия имеет вид твердого гидратированного гидроксида алюминия, а алюминат натрия присутствует в виде раствора.

Текст

Смотреть все

ПОЛУЧЕНИЕ ЧАСТИЦ ФОСФАТА ИЛИ ПОЛИФОСФАТА АЛЮМИНИЯ Способ получения пигмента на основе аморфного фосфата или полифосфата алюминия путем осуществления реакции между фосфатом алюминия и алюминатом натрия. Аморфный фосфат или полифосфат алюминия отличается скелетной плотностью от 1,95 до 2,50 г/см 3 и молярным отношением фосфор/алюминий более 1. В одном из вариантов осуществления изобретения данная композиция применима для красок в качестве замены диоксида титана. Ди Бриту Жуан, Галембек Фернанду, Росету Ренату, Мастранжелу Амару Дос Сантус Адаму Сесар (BR)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: БУНЖЕ ФЕРТИЛИЗАНТИС С.А.; УНИВЕРСИДАДИ ЭСТАДУАЛ ДИ КАМПИНАС (BR) 014670 Предшествующие родственные заявки Приоритетными по отношению к настоящей заявке являются предварительная заявка на патент США 60/837397, поданная 11 августа 2006 г., и предварительная заявка на патент США 60/903237,поданная 22 февраля 2007 г. В соответствии с нормами патентной практики США, содержание этих предварительных заявок на патент во всей их полноте включается в настоящий документ путем ссылки. Область техники, к которой относится изобретение Настоящим изобретением обеспечиваются способы получения композиций, содержащих фосфат алюминия, ортофосфат алюминия или полифосфат алюминия, которые содержат полые частицы. Кроме того, обеспечивается применение таких частиц в качестве пигментов красок. Также обеспечиваются композиции на основе фосфата алюминия, ортофосфата алюминия или полифосфата алюминия в форме суспензии. В определенных вариантах осуществления изобретения фосфат алюминия, ортофосфат алюминия или полифосфат алюминия дополнительно содержат ион, такой как ион натрия, калия или лития. Уровень техники Наиболее широко распространенным белым пигментом является диоксид титана, так как он обладает сильно выраженной способностью к обратному рассеянию видимого света, которая, в свою очередь,зависит от коэффициента преломления. Были осуществлены попытки найти замену диоксиду титана,однако, коэффициенты преломления этого оксида как в форме анатаза, так и рутила, в силу их структурных особенностей, намного выше, чем коэффициент преломления любого другого белого порошка. Пигменты, представляющие собой диоксид титана, нерастворимы в растворителях для покрытий, в которых они диспергированы. Эксплуатационные характеристики таких пигментов из диоксида титана,включая их физические и химические свойства, определяются размером частиц пигмента и химическим составом его поверхности. Диоксид титана выпускается серийно в двух формах с разной кристаллической структурой: анатаз и рутил. Пигменты, представляющие собой диоксид титана в форме рутила, являются предпочтительными, поскольку более эффективно рассеивают свет и характеризуются большей стабильностью и долговечностью, чем пигменты в форме анатаза. Титан обладает сильно выраженной способностью рассеивать свет благодаря высокому коэффициенту преломления, который существенно отличается от величин этого коэффициента для большинства смол или компонентов красок. Декоративные и функциональные характеристики диоксида титана обусловлены его рассеивающей способностью,что делает его весьма привлекательным пигментом. Однако известно, что производить диоксид титана дорого. Следовательно, существует потребность в более доступном по цене заменителе диоксида титана для использования в качестве пигмента. Также требуются способы рентабельного производства фосфата алюминия с полыми частицами. В некоторых публикациях описывается синтез фосфата алюминия для различных нужд: например, в патенте США 4542001 описано получение кристаллического фосфата алюминия по реакции между различными гидроксидами алюминия, оксидами алюминия и фосфорной кислотой, предназначенного для использования в качестве каталитического материала или материала для электронных приборов. В документах FR 2157866 и GB 1403242 описано получение геля фосфата алюминия по реакции между алюминатом натрия, фосфорной кислотой и сульфатом алюминия. Полученный таким способом гель фосфата алюминия применим в качестве терапевтического средства. В публикации США 2006/045831 описан белый пигмент, содержащий частицы аморфного фосфата или полифосфата алюминия, предназначенный для использования в составе красок. Частицы фосфата или полифосфата алюминия получают путем осуществления реакции между фосфорной кислотой, сульфатом алюминия и гидроксидом натрия или аммония. В патенте США 60022513 описан способ получения аморфного алюмофосфата с использованием основного раствора солей, таких как смесь алюмината натрия и фосфата натрия, который нейтрализуют кислым водным раствором, таким как HCl с рН менее 6. Аморфный алюмофосфат обладает микроструктурой в виде пластинок, а также сфер алюмофосфата и применим в качестве подложки для катализаторов. Сущность изобретения Настоящим изобретением обеспечивается способ получения аморфного фосфата или полифосфата алюминия. В определенных вариантах осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия дополнительно содержит ион, такой как ион натрия, калия или лития. В одном из вариантов осуществления изобретения данный способ включает осуществление реакции между фосфорной кислотой и гидроксидом алюминия с получением кислого раствора или суспензии фосфата алюминия. Этот способ может дополнительно включать стадию нейтрализации. Стадия нейтрализации может быть осуществлена при помощи алюмината натрия. В определенных вариантах осуществления изобретения способ получения аморфного фосфата или полифосфата алюминия включает осуществление реакции между фосфорной кислотой, гидроксидом алюминия и алюминатом натрия. В одном из вариантов осуществления изобретения способ получения аморфного фосфата или полифосфата алюминия включает осуществление реакции между кислым раствором фосфата алюминия и алюминатом натрия.-1 014670 В одном из вариантов осуществления изобретения эта реакция состоит из двух стадий. На первой стадии фосфорная кислота вступает в реакцию с гидроксидом алюминия с образованием кислого раствора фосфата алюминия. В одном из вариантов осуществления изобретения фосфат алюминия образуется в виде растворимого в воде фосфата алюминия. В определенных вариантах осуществления изобретения рН растворимого в воде фосфата алюминия составляет менее примерно 3,5. В определенных вариантах осуществления изобретения рН равен примерно 3, 2,5, 2, 1,5 или 1. В определенных вариантах осуществления изобретения фосфат алюминия образуется в виде тонкой дисперсии твердых частиц в жидкости с более высоким рН. В одном из вариантов осуществления изобретения рН равен примерно 3, 4, 5 или 6. На второй стадии кислый водный раствор или дисперсия фосфата алюминия, полученные на первой стадии, вступают в реакцию с алюминатом натрия. В определенных вариантах осуществления изобретения используют алюминат натрия в виде водного раствора при рН более чем примерно 10. В одном из вариантов осуществления изобретения рН водного раствора алюмината натрия больше, чем примерно 11, 12 или 13. В одном из вариантов осуществления изобретения рН водного раствора алюмината натрия больше, чем примерно 12. В одном из вариантов осуществления изобретения фосфат алюминия образуется в форме твердого осадка. В одном из вариантов осуществления изобретения фосфат алюминия-натрия образуется в форме твердого осадка. В одном из вариантов осуществления изобретения в твердом фосфате алюминия-натрия молярное отношениеP/Al = 0,85, а молярное отношение Na/Al = 0,50. В одном из вариантов осуществления изобретения в твердом фосфате алюминия-натрия молярное отношение P/Al = 1,0, а молярное отношение Na/Al = 0,76. В определенных вариантах осуществления изобретения тем же способом могут быть получены молекулы с другим молярным отношением. В одном из вариантов осуществления изобретения на первой стадии химической реакции к фосфорной кислоте добавляют твердый гидратированный гидроксид алюминия. В другом варианте осуществления изобретения твердый гидратированный гидроксид алюминия добавляют к очищенному жидкому раствору алюмината натрия с образованием коллоидного раствора или истинного раствора. В еще одном варианте осуществления изобретения твердый гидратированный гидроксид алюминия добавляют непосредственно в виде твердой суспензии или суспензии твердых частиц в жидкости на второй стадии реакции. В определенных вариантах осуществления изобретения реакцию проводят в одну стадию. В определенных вариантах осуществления изобретения реактор для осуществления второй стадии реакции, то есть реакции кислого водного раствора или дисперсии фосфата алюминия, полученных на первой стадии химической реакции, с алюминатом натрия, обладает высокой смесительной способностью и высоким прикладываемым усилием сдвига, что позволяет смешивать реагенты и получать твердый осадок с требуемым распределением частиц по размерам. В определенных вариантах осуществления изобретения диспергирующие свойства реактора могут быть приведены в соответствие с требованиями процесса распылительной сушки. В определенных вариантах осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия дополнительно содержит ион, такой как ион натрия, калия или лития. В одном из вариантов осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия дополнительно содержит натрий. В определенных вариантах осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия характеризуется скелетной плотностью от 1,95 до 2,50 г/см 3. В определенных вариантах осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия характеризуется молярным отношением фосфора к алюминию более чем 0,8 или 1,3. Фосфат или полифосфат алюминия может иметь форму суспензии. В одном из вариантов осуществления изобретения фосфат или полифосфат алюминия имеет форму порошка и, например, характеризуется наличием от одной до четырех пор в каждой частице аморфного фосфата или полифосфата алюминия. Продукт в порошкообразной форме может содержать отдельные частицы со средним радиусом от 10 до 40 нм. Фосфат или полифосфат алюминия может быть использован как компонент красок, предпочтительно, в качестве заменителя (частично или полностью) диоксида титана. Продукт также может быть использован как компонент лака, печатной краски или пластмассы. Фосфат или полифосфат алюминия может быть высушен при температуре до 130 С и даже при комнатной температуре с получением порошка, содержащего 10-20 вес.% воды. В одном из вариантов осуществления изобретения способ производства аморфного фосфата или полифосфата алюминия, как правило, включает следующие стадии: соединение фосфорной кислоты и гидроксида алюминия с последующей нейтрализацией алюминатом натрия. В определенных вариантах осуществления изобретения этот способ дополнительно включает фильтрацию и промывку продукта,выделяемого из суспензии в виде осадка на фильтре. Промытый осадок затем может быть диспергирован в растворителе. В одном из вариантов осуществления изобретения способ включает сушку осадка на фильтре. В дополнительных вариантах осуществления изобретения сухой продукт полимеризуют. В другом варианте осуществления изобретения способ включает стадию тонкого измельчения продукта.-2 014670 Описание вариантов осуществления изобретения В следующем ниже описании все раскрываемые величины являются приблизительными, независимо от того, используются ли в связи с ними слова примернои приблизительно . Они могут изменяться на 1, 2, 5 или, иногда, от 10 до 20%. Когда бы ни указывался диапазон числовых значений с нижним пределом RL и верхним пределом RU, любое число, входящее в этот диапазон, является определенно указанным. В частности, определенно указаны следующие числа внутри этого диапазона: R=RL+k(RURL), где k является переменной от 1 до 100% с шагом 1%, то есть k равно 1, 2, 3, 4, 5,50%, 51, 52,95,96, 97, 98, 99 или 100%. Кроме того, также является конкретно указанным любой числовой диапазон,определяемый двумя числами R, оговоренными выше. Настоящим обеспечивается композиция фосфата алюминия, содержащая фосфат алюминия, полифосфат алюминия, метафосфат алюминия или их смесь. Подразумевается, что используемые в настоящем документе термины фосфат алюминия и композиция фосфата алюминия включают как фосфат алюминия, так и полифосфат алюминия, метафосфат алюминия и их смеси. Используемый в настоящем документе термин пора, вообще, является синонимом термина полая частица, а также описывается в настоящем документе как закрытая пора. Пора (или закрытая пора или полая частица) является частью структуры сердцевина-оболочка смеси фосфата алюминия. Поры можно наблюдать и/или исследовать при помощи просвечивающего или сканирующего электронного микроскопа. Об использовании таких микроскопов хорошо известно специалистам в данной области. Как правило, возможности оптической микроскопии из-за длины волны света ограничены разрешением в сто или, обычно, сотни нанометром. Просвечивающий и сканирующий электронный микроскоп не имеют таких ограничений и пригодны для получения значительно более высокого разрешения, в диапазоне в несколько нанометров. В оптическом микроскопе для фокусировки световых волн путем их изгиба используются оптические линзы, тогда как в электронном микроскопе для фокусировки пучка электронов путем их изгиба используются электромагнитные линзы. Пучки электронов имеют большое преимущество перед световыми лучами как в части управления уровнем увеличения, так и четкости получаемого изображения. Сканирующие электронные микроскопы дополняют просвечивающие электронные микроскопы тем, что позволяют получить трехмерное изображение поверхности образца. Аморфные твердые вещества (то есть некристаллические) отличаются от своих кристаллических аналогов того же состава; эти отличия могут лежать в основе благоприятных свойств. Например, такие отличия могут представлять собой одно или несколько из следующих:(i) некристаллические твердые вещества не преломляют рентгеновские лучи под четко определенными углами, но вместо этого могут давать широкий ореол рассеяния;(ii) некристаллические твердые вещества не имеют строго определенного стехиометрического состава, то есть включают в себя широкий спектр химических композиций;(iii) непостоянство химического состава открывает возможность для включения ионных компонентов помимо ионов алюминия и фосфата;(iv) поскольку аморфные твердые вещества являются термодинамически метастабильными, они могут обнаруживать тенденцию к спонтанным морфологическим, химическим и структурным изменениям;(v) химический состав поверхности кристаллической частицы в высокой степени однороден, тогда как химический состав поверхности аморфных частиц может быть в большей или меньшей степени разнородным, с резкими или постепенными изменениями. Кроме того, если кристаллические твердые вещества обладают тенденцией к росту по хорошо известному механизму созревания Оствальда, то некристаллические частицы при сорбции и десорбции воды могут расширяться или набухать или сжиматься,образуя гелеобразный или пластический материал, который в результате приложения усилия сдвига,сжатия или капиллярных сил легко деформируется. Способ получения аморфного фосфата алюминия В одном из аспектов настоящее изобретение обеспечивает синтетический способ производства некристаллических фосфатов алюминия, обладающих уникальными свойствами. Данный способ описывается в виде следующих основных стадий. Специалистам в данной области понятно, что определенные стадии могут быть изменены или совсем опущены. В одном из вариантов осуществления изобретения стадии данного способа включают: подготовку основных используемых в данном способе реагентов,таких как раствор фосфорной кислоты, твердый гидратированный гидроксид алюминия и раствор алюмината натрия; введение этих реагентов в реактор, оборудованный системой поддержания гомогенности смеси в ходе осуществления способа; регулирование при введении реагентов в реактор температуры и рН смеси и времени реакции; фильтрацию суспензии; промывку примесей, присутствующих в осадке на фильтре; диспергирование промытого осадка на фильтре в соответствующем диспергирующем веществе; сушку диспергированной пульпы в турбосушилке или распылительной сушилке; тонкое измельчение высушенного продукта до среднего гранулометрического состава от 1,0 до 10 мкм; полимеризацию высушенного продукта путем термической обработки фосфата алюминия в обжиговой печи. В определенных вариантах осуществления изобретения способ включает стадию предварительного смешивания растворов фосфорной кислоты и сульфата алюминия перед введением их в реактор. В определенных вари-3 014670 антах осуществления изобретения фосфат или полифосфат алюминия для пигментов могут быть получены и использованы в форме пульпы (дисперсии с высоким содержанием твердого вещества, которая течет под действием силы тяжести или насосов низкого давления), содержащей 20-60 вес.% или более нелетучих компонентов; в форме высушенного и тонко измельченного фосфата алюминия с примерно 1030%, в определенных вариантах осуществления изобретения, 10, 12, 15, 17, 20, 25 или 30% влажностью; а также в полимерной форме - обожженного и тонко измельченного полифосфата алюминия. В одном из вариантов осуществления изобретения аморфный фосфат алюминия получают путем реакции между фосфорной кислотой и гидроксидом алюминия. Данный способ может дополнительно включать стадию нейтрализации. Стадия нейтрализации может быть осуществлена с использованием алюмината натрия. В определенных вариантах осуществления изобретения способ получения аморфного фосфата или полифосфата алюминия включает осуществление реакции между фосфорной кислотой, гидроксидом алюминия и алюминатом натрия. В одном из вариантов осуществления изобретения способ получения аморфного фосфата или полифосфата натрия включает осуществление реакции между фосфатом алюминия и алюминатом натрия. В одном из вариантов осуществления изобретения эта реакция состоит из двух стадий. На первой стадии фосфорная кислота вступает в реакцию с гидроксидом алюминия с образованием кислого раствора фосфата алюминия. В одном из вариантов осуществления изобретения фосфат алюминия образуется в виде растворимого в воде фосфата алюминия. В определенных вариантах осуществления изобретения рН растворимого в воде фосфата алюминия составляет менее примерно 3,5. В определенных вариантах осуществления изобретения рН равен примерно 3, 2,5, 2, 1,5 или 1. В определенных вариантах осуществления изобретения фосфат алюминия образуется в виде тонкой дисперсии твердых частиц в жидкости с более высоким рН. В одном из вариантов осуществления изобретения рН равен примерно 3, 4, 5 или 6. На второй стадии кислый водный раствор или дисперсия фосфата алюминия, полученные на первой стадии, вступают в реакцию с алюминатом натрия. В определенных вариантах осуществления изобретения используют алюминат натрия в виде водного раствора при рН более чем примерно 10. В одном из вариантов осуществления изобретения рН водного раствора алюмината натрия больше, чем примерно 11,12 или 13. В одном из вариантов осуществления изобретения рН водного раствора алюмината натрия больше, чем примерно 12. Фосфат алюминия-натрия образуется в форме твердого осадка. В одном из вариантов осуществления изобретения в твердом фосфате алюминия-натрия молярное отношение P/Al = 0,85, а молярное отношение Na/Al = 0,50. В одном из вариантов осуществления изобретения в твердом фосфате алюминия-натрия молярное отношение P/Al = 1,0, а молярное отношение Na/Al = 0,76. В определенных вариантах осуществления изобретения тем же способом могут быть получены молекулы с другим молярным отношением. В одном из вариантов осуществления изобретения на первой стадии химической реакции к фосфорной кислоте добавляют твердый гидратированный гидроксид алюминия. В другом варианте осуществления изобретения твердый гидратированный гидроксид алюминия добавляют к очищенному жидкому раствору алюмината натрия с образованием коллоидного раствора. В еще одном варианте осуществления изобретения твердый гидратированный гидроксид алюминия добавляют непосредственно в виде твердой суспензии или суспензии твердых частиц в жидкости на второй стадии реакции. В определенных вариантах осуществления изобретения реакцию проводят в одну стадию. В определенных вариантах осуществления изобретения реактор для осуществления второй стадии реакции, то есть реакции кислого водного раствора или дисперсии фосфата алюминия, полученных на первой стадии химической реакции, с алюминатом натрия, обладает высокой смесительной способностью и высоким прикладываемым усилием сдвига, что позволяет смешивать реагенты и получать твердый осадок с требуемым распределением частиц по размерам. В определенных вариантах осуществления изобретения диспергирующие свойства реактора могут быть приведены в соответствие с требованиями процесса распылительной сушки. В определенных вариантах осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия дополнительно содержит ион, такой как ион натрия, калия или лития. В одном из вариантов осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия дополнительно содержит натрий. В определенных вариантах осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия характеризуется скелетной плотностью от 1,95 до 2,50 г/см 3. В определенных вариантах осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия характеризуется скелетной плотностью примерно 1,95, 2,00, 2,10, 2,20, 2,30, 2,40, или 2,50 г/см 3. В определенных вариантах осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия характеризуется молярным отношением фосфора к алюминию более чем 0,8-1,3. В определенных вариантах осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия характеризуется молярным отношением фосфора к алюминию более чем 0,91,3. В определенных вариантах осуществления изобретения молярное отношение фосфора к алюминию аморфного фосфата или полифосфата алюминия составляет примерно 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2 или 1,3. В определенных вариантах осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия характеризуется молярным отношением натрия к алюминию примерно 0,6-1,4. В определенных вариантах-4 014670 осуществления изобретения молярное отношение натрия к алюминию аморфного фосфата или полифосфата алюминия составляет примерно 0,6, 0,7, 0,16, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2 или 1,3. Фосфат или полифосфат алюминия может иметь форму суспензии. В одном из вариантов осуществления изобретения эта суспензия содержит примерно 30, 35, 40, 45, 50, 55 или 60 вес.% нелетучих компонентов (ASTM D280). В одном из вариантов осуществления изобретения фосфат или полифосфат алюминия имеет форму порошка и, например, характеризуется наличием от одной до четырех пор в каждой частице аморфного фосфата или полифосфата алюминия. Продукт в порошкообразной форме может содержать отдельные частицы со средним радиусом от 10 до 40 нм. В одном из аспектов продукт в порошкообразной форме может содержать частицы со средним радиусом от 10 до 30 или от 10 до 20 нм. Используемый в описываемом в настоящем документе способе раствор алюмината натрия может быть получен известными специалистам в данной области способами. В одном из вариантов осуществления изобретения раствор алюмината натрия представляет собой обычный химический продукт, получаемый на первой стадии способа Байера при извлечении оксида алюминия (Al2O3) из бокситовой руды,часто называемый очищенный насыщенный раствор натрия. Этот жидкий водный раствор алюмината натрия является насыщенным при комнатной температуре, он стабилизирован гидроксидом натрия,NaOH. Его типичный состав таков: алюминат натрия, 58-65 мас.% (25-28 мас.% Al2O3) и гидроксид натрия, 3,5-5,5 мас.% (2,5-4 мас.% свободного Na2O) . В определенных вариантах осуществления изобретения молярное отношение Na/Al в нем составляет от примерно 1,10 до 2,20 при низком содержании примесей (в зависимости от происхождения бокситов: Fe = 40 частей на миллион, тяжелых металлов = 20 частей на миллион и небольшое количество анионов, Cl- и SO42-) . В определенных вариантах осуществления изобретения молярное отношение Na/Al в водном растворе алюмината натрия составляет примерно 1,10, 1,15, 1,20, 1,25, 1,30, 1,35, 1,40, 1,45, 1,50, 1,55, 1,60, 1,65, 1,70, 1,75, 1,80, 1,85, 1,90, 1,95, 2,0,2,05, 2,10, 2,15 или 2,2. В определенных вариантах осуществления изобретения этот раствор имеет янтарный цвет. В определенных вариантах осуществления изобретения вязкость раствора составляет приблизительно 100 сП (сантипуаз). В определенных аспектах раствор алюмината натрия очищают путем отделочной фильтрации. В определенных вариантах осуществления изобретения раствор алюмината натрия регенерируют из твердого гидроксида алюминия и гидроксида натрия. Твердый гидратированный гидроксид алюминия получают способами, известными специалистам в данной области. В одном из вариантов осуществления изобретения гидроксид алюминия представляет собой промышленный химикат, производимый способом Байера. Твердый гидратированный гидроксид алюминия может быть получен из очищенного насыщенного раствора алюмината натрия путем осаждения, которое осуществляют, охлаждая данный раствор. В одном из вариантов осуществления изобретения производимый таким образом алюминат натрия обладает низким содержанием примесей и переменной влажностью (катионов около 70 частей на миллион, хлоратов около 0,85 мас.% и сульфатов около 0,60 мас.% (такое содержание примесей определяется уровнем очистки очищенного насыщенного раствора алюмината натрия и общим содержанием воды, гидратной и создающей влажность, около 22,0-23,5 мас.%. В одном из аспектов оба исходных материала являются обычными первичными промышленными продуктами, непосредственно получаемыми на первой и второй стадии обработки бокситов, (товарами), образующимися на предприятиях по переработке бокситов в огромных количествах. В одном из вариантов осуществления изобретения в результате химической реакции образуется фосфат алюминия-натрия (Al(ОН)0,7Na0,7(PO4)1,7H2O). После образования фосфата алюминия-натрия суспензию, содержащую от 6,0 до 10,0% твердых веществ, с максимальной температурой приблизительно 45 С и плотностью в диапазоне 1,15-1,25 г/см 3, насосом подают в обычный фильтр-пресс. В фильтрпрессе жидкую фазу (иногда называемую фильтрат) отделяют от твердой фазы (иногда называемой осадок на фильтре). Влажный осадок на фильтре, содержащий приблизительно 35-45% твердых веществ, в определенных вариантах осуществления изобретения примерно 35, 40 или 45% твердых веществ, оставляют на фильтре для осуществления цикла промывки. В одном из вариантов осуществления изобретения промывку влажного осадка на фильтре осуществляют в самом фильтре за две или три технологических стадии. На первой стадии промывки (вытесняющая промывка) удаляется наибольшая часть отфильтрованного вещества, загрязняющего осадок на фильтре. Стадию промывки осуществляют,пропуская через осадок на фильтре очищенную воду с расходом 6,0 м 3 воды/т высушенного осадка. Для снижения содержания загрязняющих веществ может быть осуществлена вторая стадия промывки, на которой также используют очищенную воду с расходом 8,0 м 3 воды/т высушенного осадка. И наконец, для еще большего снижения содержания загрязняющих веществ может быть осуществлена третья стадия промывки водой. В заключение, осадок на фильтре может быть в течение некоторого времени подвергнут продувке сжатым воздухом. Во влажном продукте должно присутствовать от 35 до 45% твердых веществ. Затем в данном конкретном варианте осуществления изобретения осадок на фильтре в форме дисперсии может быть обработан так, чтобы влажный и промытый осадок на фильтре был извлечен из пресс-фильтра ленточным конвейером и перемещен в реактор/диспергатор. В определенных вариантах осуществления изобретения дисперсность осадка на фильтре улучшают-5 014670 путем добавления диспергирующего агента, такого как раствор полифосфата натрия. В одном из вариантов осуществления изобретения после стадии диспергирования продукт сушат,при этом суспензию фосфата алюминия, в которой доля твердых веществ составляет от 30 до 50%, подают насосом в сушильную установку. В другом варианте осуществления изобретения удаление воды из материала может быть выполнено при помощи такого сушильного оборудования, как турбосушилка или распылительная сушилка, путем прокачки через материал потока горячего воздуха с температурой от 80 до 140 С. Конечную влажность продукта предпочтительно следует поддерживать в диапазоне 1020% воды. В определенных вариантах осуществления изобретения следующая стадия способа включает обжиг продукта. На этой стадии ионы ортофосфата сухого фосфата алюминия вступают в реакцию конденсации с образованием ионов полифосфата (дифосфата, трифосфата, тетрафосфата, n-фосфата, где n может быть любым целым числом больше 1, в определенных вариантах осуществления изобретения n больше или равно 4). В одном из вариантов осуществления изобретения n больше или равно 10. В другом варианте осуществления изобретения n больше или равно 20. В одном из вариантов осуществления изобретения n меньше 100. В другом варианте осуществления изобретения n меньше 50. Данную технологическую стадию проводят путем нагревания фосфата алюминия в обжиговой печи типа распылительной сушилки при температуре в диапазоне от 500 до 600 С. После полимеризации продукт может быть быстро охлажден и направлен в установку тонкого измельчения. На этой стадии может быть осуществлено тонкое измельчение продукта. Наконец, готовый продукт, выходящий из сушилки (или обжиговой печи),направляют в устройство помола и окончательной обработки и размалывают в устройстве тонкого измельчения/сортировки, его гранулометрический состав на 99,5% мельче, чем 400 меш. После термической обработки фосфат или полифосфат алюминия может быть использован в качестве белого пигмента в составе бытовых красок на основе воды, так как в латексе, ПВА и акриловых пленках в результате образования частиц с полой структурой и сильно выраженной способностью рассеивать свет при высыхании краски он обладает свойством самоглушения. Когда дисперсия таких частиц высыхает на воздухе при температуре от комнатной до 120 С, образуются частицы наноразмера, которые обладают структурой сердцевина-оболочка. Частицы наноразмера частично коалесцируют с образованием агрегатов микронного размера правильной формы. Такие частицы можно наблюдать при помощи аналитической электронной микроскопии. Кроме того, такие частицы содержат множество пор, распределенных внутри них как закрытые поры. Сердцевина этих частиц более пластична, чем соответствующие оболочки частиц. Это явление подтверждается ростом пор при нагревании, причем периметр оболочек остается, по существу, неизменным. Описываемые в настоящем документе частицы фосфата алюминия в некоторых аспектах проявляют улучшенные свойства. Например, в частицах фосфата алюминия имеются поры, если частицы высушены, например, при комнатной температуре или температуре до 130 С. В одном из вариантов осуществления изобретения частицы высушены при температуре от 40 до 130 С. В другом варианте осуществления изобретения частицы высушены при температуре от 60 до 130 С. В определенных вариантах осуществления изобретения частицы высушены при температуре от 80 до 120 С. Кроме того, частицы фосфата алюминия обладают структурой сердцевина-оболочка. Другими словами, в этих частицах имеется оболочка, химически отличная от сердцевины частиц. Это свойство подтверждается рядом исследований. Во-первых, на изображении с фильтрацией по энергии неупругого рассеяния электронов частицами в плазменной волне (10-40 эВ), полученном при помощи просвечивающего электронного микроскопа,имеются яркие линии, окружающие большинство частиц. Измерения наноотпечатков, выполняемые цифровым импульсным атомно-силовым микроскопом (DPFM) свидетельствуют, что поверхность частиц более жесткая, чем внутренняя их часть. В определенных вариантах осуществления изобретения фосфат или полифосфат для пигментов может быть получен и использован в виде пульпы (дисперсии с высоким содержанием твердого вещества,которая течет под действием силы тяжести или насосов низкого давления), содержащей 20-60 вес.% или более нелетучих компонентов. В определенных вариантах осуществления изобретения обеспечивается суспензия, содержащая частицы фосфата алюминия и диспергирующий агент. В определенных вариантах осуществления изобретения диспергирующий агент представляет собой соль полифосфата, такую как полифосфат натрия, сополимер простого полиэфира/полисилоксана или их комбинацию. В определенных вариантах осуществления изобретения суспензия содержит от примерно 25 до примерно 70 вес.% нелетучих компонентов, такое содержание измеряется в соответствии с ASTM D280. В определенных вариантах осуществления изобретения суспензия содержит от примерно 40 до примерно 60 вес.% нелетучих компонентов. В определенных вариантах осуществления изобретения суспензия содержит примерно 20, 30, 40, 45, 50, 55, 60 вес.% или более нелетучих твердых компонентов. В определенных вариантах осуществления изобретения суспензия содержит примерно 50 вес.% нелетучих компонентов. В определенных вариантах осуществления изобретения суспензия содержит от примерно 25 до примерно 70 вес.% фосфата алюминия. В определенных вариантах осуществления изобретения суспен-6 014670 зия содержит от примерно 40 до примерно 60% вес. фосфата алюминия. В определенных вариантах осуществления изобретения суспензия содержит 20, 30, 40, 45, 50, 55, 60 вес.% или более фосфата алюминия. В определенных вариантах осуществления изобретения суспензия содержит 50 вес.% фосфата алюминия. В определенных вариантах осуществления изобретения обеспечиваемая настоящим изобретением суспензия фосфата алюминия обладает вязкостью в диапазоне от примерно 50 до примерно 150 сП. В определенных вариантах осуществления изобретения обеспечиваемая настоящим изобретением суспензия фосфата алюминия обладает вязкостью в диапазоне от примерно 55 до примерно 120 сП. В определенных вариантах осуществления изобретения обеспечиваемая настоящим изобретением суспензия фосфата алюминия обладает вязкостью примерно 50, 70, 80, 90, 100, 110 сП или примерно 120 сП. В определенных вариантах осуществления изобретения для максимального повышения рассеяния света регулируют размер частиц пигментов на основе фосфата алюминия. В определенных вариантах осуществления изобретения определение размера частиц выполняют на основании статического рассеяния света измерительным прибором Cilas, модель 1064. В определенных вариантах осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия характеризуется распределением частиц по размерам от примерно 0,1 до примерно 5 мкм. В одном из вариантов осуществления изобретения аморфный фосфат или полифосфат алюминия характеризуется распределением частиц по размерам от примерно 0,2 до примерно 0,6 мкм, от примерно 0,6 до примерно 1,0 мкм, от примерно 1,0 до примерно 1,5 мкм, от примерно 1,0 до примерно 3,0 мкм или от примерно 1,60 до примерно 3,82 мкм. В определенных вариантах осуществления изобретения обеспечиваемый настоящим изобретением фосфат алюминия подвергают тонкому измельчению в молотковой мельнице до получения частиц с размером в диапазоне от 3(d10) до 19 мкм (d90). В одном из вариантов осуществления изобретения размер частиц сильно разбавленных, диспергированных с помощью ультразвука образцов составляет 0,1 мкм, такая величина получена путем измерения динамического рассеяния света (прибор Brookhaven ZetaPlus). Частицы фосфата алюминия, изготовленные в соответствии с описываемым в настоящем документе способом, могут быть диспергированы в латексе в присутствии макрочастиц кристаллических твердых веществ. Если эту дисперсию отливают в виде пленки, образуются в значительной степени непрозрачные пленки. В определенных вариантах осуществления изобретения могут быть произведены в значительной степени непрозрачные пленки с тонкими единичными слоями частиц. Экспериментальное подтверждение непрозрачности пленок получено при использовании аморфного фосфата алюминия в качестве замены диоксида титана (то есть, TiO2). Диоксид титана в настоящее время является обычным белым пигментом, используемым практически всеми производителями в составе латексных красок. Была изготовлена обычная стирольно-акриловая латексная краска, содержащая обычное количество диоксида титана; ее сравнили с краской, в которой 50% обычного количества диоксида титана было заменено на аморфный фосфат алюминия. Такое сравнение было выполнено в двух разных лабораториях по испытанию красок. Оптические измерения свойств пленок, полученных с использованием этих двух красок, подтверждают,что фосфат алюминия пригоден для замены диоксида титана, при этом оптические свойства получаемых пленок сохраняются. Описываемый в настоящем документе фосфат алюминия характеризуется относительно небольшим размером частиц. Благодаря такому меньшему размеру частицы легко распределяются в пленке и тесно связываются со смолой, с неорганическими наполнителями и друг с другом, тем самым создавая кластеры, которые является центрами повсеместного образования пор при высыхании краски. Данный фосфат алюминия характеризуется тенденцией к образованию закрытых пор, или полых частиц, в такой степени,которая ранее не наблюдалась в фосфатах, полифосфатах алюминия или любых других частицах. В некоторых вариантах осуществления изобретения частицы фосфата или полифосфата алюминия, по существу, не содержат открытых пор, но при этом содержат определенное число закрытых пор. В результате,в таких вариантах осуществления изобретения объем макропор существенно меньше 0,1 см 3/г. В некоторых вариантах осуществления изобретения глушение пленок красок на водной основе,включающих фосфат алюминия, имеет уникальные особенности. Влажная покровная пленка является вязкой дисперсией частиц полимера, фосфата алюминия, диоксида титана и наполнителя. Когда эту дисперсию отливают в виде пленки и высушивают, она ведет себя иначе, нежели обычная краска (ниже критической объемной концентрации пигмента, CPVC). В обычной краске смола с низкой температурой стеклования (Tg) при комнатной температуре является пластичной и коалесцированной, поэтому пленка смолы заполняет поры и пустоты. Краска, составленная с использованием фосфата алюминия, однако,может вести себя иначе. Как описано в настоящем документе, образуются закрытые поры, вносящие свой вклад в укрывистость пленки. Используемые в качестве белого пигмента фосфат алюминия или полифосфат алюминия могут заменять диоксид титана в дисперсиях на водной основе, таких как эмульсия полимерного латекса. В одном из вариантов осуществления изобретения молярное отношение фосфор/алюминий в фосфате алюминия лежит в диапазоне от 0,8 до 1,3. В другом варианте осуществления изобретения молярное отношение фосфор/алюминий в фосфате алюминия лежит в диапазоне от 0,8 до 1,2. В одном из вариантов осуществления изобретения молярное отношение фосфор/алюминий в фосфате алюминия лежит в диа-7 014670 пазоне от 1,0 до 1,2. Соответствующие различным вариантам настоящего изобретения фосфат и полифосфат алюминия могут быть использованы при составлении различных красок в качестве пигмента, индивидуально или в сочетании с другим пигментом, таким как диоксид титана. Краска содержит один или более пигмент,один или более полимер, являющийся связующим (иногда именуемый связующий полимер), и различные необязательные добавки. Существуют водорастворимые краски и неводные краски. Как правило, в состав водорастворимой краски входит четыре основных компонента: связующее, водный носитель,пигмент(ы) и добавка(добавки). Связующее представляет собой нелетучий смолообразный материал,диспергированный в водном носителе собразованием латекса. Когда водный носитель испаряется, связующее образует пленку, связывающую друг с другом частицы пигмента и другие нелетучие компоненты композиции водорастворимой краски. Композиции водорастворимой краски могут быть составлены в соответствии со способами и из компонентов, описанных в патенте США 6646058, с изменениями или без них. Описание этого патента во всей его полноте включается в настоящий документ путем ссылки. Фосфат или полифосфат алюминия, изготовленные в соответствии с различными вариантами осуществления описываемого изобретения могут быть использованы при составлении водорастворимых красок в качестве пигмента, индивидуально или в сочетании с диоксидом титана. Распространенной краской является латексная краска, содержащая связующий полимер, пигмент с хорошей укрывистостью, при необходимости, загуститель и другие добавки. Аналогично, фосфат или полифосфат алюминия, изготовленные в соответствии с различными вариантами осуществления описываемого изобретения, могут быть использованы для составления латексных красок в качестве пигмента,индивидуально или в сочетании с диоксидом титана. Другие компоненты, входящие в латексную краску,описаны в патентах США 6881782 и 4782109, которые во всей их полноте включаются в настоящее описание путем ссылки. Ниже, в качестве иллюстрации, кратко поясняются компоненты и способы, пригодные для получения латексных красок. В некоторых вариантах осуществления изобретения пригодные связующие полимеры содержат эмульсию сополимеризованных ненасыщенных мономеров с этиленовыми связями, включающую 0,8-6% акрилата или метакрилата жирной кислоты, такого как лаурилметакрилат и/или стеарилметакрилат. Относительно веса сополимеризованных этиленовых мономеров полимерное связующее содержит 0,8-6% акрилата или метакрилата жирной кислоты, где предпочтительная композиция содержит 1-5% сополимеризованного акрилата или метакрилата жирной кислоты, в котором цепь алифатической жирной кислоты включает от 10 до 22 атомов углерода. В одном из вариантов осуществления изобретения композиция сополимера основывается на метакрилате сополимеризованной жирной кислоты. В другом варианте осуществления изобретения используется лаурилметакрилат и/или стеарилметакрилат. В одном из вариантов осуществления изобретения предпочтительным мономером является лаурилметакрилат. К другим пригодным метакрилатам жирных кислот относятся миристилметакрилат, децилметакрилат, пальмитиновый метакрилат, олеиновый метакрилат, гексадецилметакрилат, цетилметакрилат, эйкозилметакрилат и подобные им алифатические метакрилаты с прямой цепью. Метакрилаты или акрилаты жирных кислот обычно содержат выпускаемые серийно жирные масла, вступившие в совместную реакцию с метакриловой кислотой или акриловой кислотой с образованием, преимущественно, метакрилата основной жирной кислоты и меньших количеств акрилатов или метакрилатов других жирных кислот. Способные к полимеризации ненасыщенные мономеры с этиленовыми связями содержат ненасыщенную связь углерод-углерод и представляют собой виниловые мономеры, акриловые мономеры, аллиловые мономеры, акриламидные мономеры и моно- и дикарбоновые ненасыщенные кислоты. К сложным виниловым эфирам относятся винилацетат, винилпропионат, винилбутираты, винилбензоаты, винилизопропилацетаты и подобные им сложные виниловые эфиры; к винилгалогенидам относятся винилхлорид,винилфторид и винилиденхлорид; к винилароматическим углеводородам относятся стирол, метилстиролы и подобные им соединения стирола с низшими алканами, хлорстирол, винилтолуол, винилнафталин и дивинилбензол; к винилалифатическим углеводородным мономерам относятся альфа-олефины, такие как этилен, пропилен, изобутилен и циклогексен, а также сопряженные диены, такие как 1,3-бутадиен, метил-2-бутадиен, 1,3-липерилен, 2,3-диметилбутадиен, изопрен, циклогексан, циклопентадиен и дициклопентадиен. К простым винилалкильным эфирам относятся метилвиниловый эфир, изопропилвиниловый эфир, н-бутилвиниловый эфир и изобутилвиниловый эфир. К акриловым мономерам относятся такие мономеры, как сложные эфиры низших алканов и акриловой или метакриловой кислоты, в алкильной части которых имеется от 1 до 12 атомов углерода, а также ароматические производные акриловой и метакриловой кислот. К пригодным акриловым мономерам относятся, например, акриловая и метакриловая кислоты, метилакрилат и метакрилат, этилакрилат и метакрилат, бутилакрилат и метакрилат, пропилакрилат и метакрилат, 2-этилгексилакрилат и метакрилат, циклогексилакрилат и метакрилат, децилакрилат и метакрилат, изодецилакрилат и метакрилат, бензилакрилат и метакрилат и различные продукты взаимодействия, такие как бутилфенил, и простые крезилглицидиловые эфиры, прореагировавшие с акриловой и метакриловой кислотами, гидроксилалкилакрилаты и метакрилаты, такие как гидроксиэтил- и гидроксипропилакрилаты и метакрилаты, а также аминоакрилаты и метакрилаты. Акриловые мономеры могут содержать очень небольшое количество акриловых кислот, включая акриловую и метакриловую-8 014670 кислоты, этакриловую кислоту, альфа-хлоракриловую кислоту, альфа-цианоакриловую кислоту, кротоновую кислоту, бета-акрилоксипропионовую кислоту и бета-стирилакриловую кислоту. В других вариантах осуществления изобретения полимеры, пригодные для использования в качестве компонента (а), связующего полимера, латексных красок представляют собой продукты сополимеризации смеси сомономеров, содержащей мономеры, подбираемые из группы, включающей стирол, метилстирол, винил и их сочетания. В одном из вариантов осуществления изобретения сомономеры содержат по меньшей мере 40 мол.% мономеров, подбираемых из стирола, метилстирола или их сочетания и по меньшей мере 10 мол.% одного или более мономера, подбираемого из акрилатов, метакрилатов и акрилонитрила. В другом варианте осуществления изобретения акрилаты и метакрилаты содержат от 4 до 16 атомов углерода, например 2-этилгексилакрилат и метилметакрилаты. Эти мономеры могут быть использованы в такой пропорции, чтобы температура стеклования целевого полимера (Tg) была выше 21 С и ниже 95 С. В одном из вариантов осуществления изобретения эти полимеры имеют средневзвешенный молекулярный вес по меньшей мере 100000. В одном из вариантов осуществления изобретения связующий полимер содержит интерполимеризованные блоки, производные от 2-этилгексилакрилата. В другом варианте осуществления изобретения связующий полимер содержит полимеризованные блоки, включающие от 50 до 70 мол.% блоков, производных от стирола, метилстирола или их сочетаний; от 10 до 30 мол.% блоков, производных от 2 этилгексилакрилата; и от 10 до 30 мол.% блоков, производных от метилакрилата, акрилонитрила или их сочетаний. К пояснительным примерам пригодных связующих полимеров относится сополимер, в котором интерполимеризованные блоки являются производными примерно 49 мол.% стирола, 11 мол.% альфаметилстирола, 22 мол.% 2-этилгексилакрилата и 18 мол.% метилметакрилатов с Tg приблизительно 45 С(производимый как полимерная эмульсия Neocryl XA-6037 компанией ICI Americas, Inc., Bridgewater,Нью-Джерси); сополимер, в котором-интерполимеризованные блоки являются производными примерно 51 мол.% стирола, 12 мол.% -метилстирола, 17 мол.% 2-этилгексилакрилата и 19 мол.% метилметакрилатов с Tg приблизительно 44 С (производимый как полимерная эмульсия Joncryl 537 компанией S.C.JohnsonSons, Racine, Висконсин); и терполимер, в котором интерполимеризованные блоки являются производными примерно 54 мол.% стирола, 23 мол.% 2-этилгексилакрилата и 23 мол.% акрилонитрила сTg приблизительно 44 С (производимый как полимерная эмульсия Carboset XPD-1468 компанией B.F.Goodrich Co.). В одном из вариантов осуществления изобретения связующий полимер представляет собой Joncryl 537. Как указывалось выше, фосфат или полифосфат алюминия, изготовленный в соответствии с различными описываемыми в настоящем документе вариантами осуществления изобретения, может быть использован при составлении латексных красок в качестве пигмента, индивидуально или в сочетании с другим пигментом. К пригодным дополнительным укрывистым пигментам относятся белые глушащие укрывистые пигменты и цветные органические и неорганические пигменты. К характерным примерам пригодных белых глушащих укрывистых пигментов относится диоксид титана в форме рутила и анатаза, литопон,сульфид цинка, титанат свинца, оксид сурьмы, оксид циркония, сульфат бария, белый свинец, оксид цинка, свинцовистый оксид цинка и т.п. и их смеси. В одном из вариантов осуществления изобретения белым органическим укрывистым пигментом является диоксид титана в форме рутила. В другом варианте осуществления изобретения белым органическим укрывистым пигментом является диоксид титана в форме рутила со средним размером частиц примерно 0,2-0,4 мкм. Примерами цветных органических пигментов являются фталевый голубой и ганза желтый. Примерами цветных неорганических пигментов являются красный оксид железа, коричневый оксид, охры и умбры. Большинство известных латексных красок содержат загустители, регулирующие реологические свойства краски с целью обеспечения нужной растекаемости, удобства в обращении и параметров нанесения. К пригодным загустителям относятся нецеллюлозный загуститель, в одном из вариантов осуществления изобретения, ассоциативный загуститель; в другом варианте осуществления изобретения - уретановый ассоциативный загуститель. Ассоциативные загустители, такие как, например, модифицированные с целью придания гидрофобности щелочные набухаемые акриловые сополимеры и модифицированные с целью придания гидрофобности уретановые сополимеры, как правило, в более значительной степени сообщают эмульсионным краскам свойства ньютоновских жидкостей, чем обычные загустители, такие как, например, целлюлозные загустители. Характерными примерами пригодных ассоциативных загустителей являются полиакриловые кислоты (поставляемые, например, компанией RohmHaas Co., Philadelphia, Пенсильвания, как модификаторы реологических свойств Acrysol RM-825 и QR-708) и активированный аттапульгит (поставляемый компанией Engelhard, Iselin, Нью-Джерси как Attagel 40). Пленки латексных красок формируются в результате коалесценции связующего полимера, образующего при нанесении краски при температуре окружающей среды связующую матрицу, превращающуюся в твердую, нелипкую пленку. Коалесценции пленкообразующего связующего способствуют коа-9 014670 лесцирующие растворители, снижающие температуру образования пленки. Латексные пленки, предпочтительно, содержат коалесцирующий растворитель. Характерными примерами пригодных коалесцирующих растворителей являются 2-феноксиэтанол, диэтиленгликольбутиловый эфир, дибутилфталат,диэтиленгликоль, 2,2,4-триметил-1,1,3-пентандиолмоноизобутират и их сочетания. В одном из вариантов осуществления изобретения коалесцирующий растворитель представляет собой диэтиленгликольбутиловый эфир (бутилкарбитол) (поставляемый компанией Sigma-Aldrich, Milwaukee, Висконсин) или 2,2,4 триметил-1,1,3-пентандиолмоноизобутират (поставляемый компанией Eastman Chemical Co., Kingsport,Tenn., как Texanol) или их сочетания. Коалесцирующий растворитель используют в количестве, предпочтительно, от примерно 12 до 60 г или примерно 40 г коалесцирующего растворителя на литр латексной краски или примерно 20-30 вес.% относительно веса твердых полимерных компонентов краски. Краски, составленные в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения, описываемыми в настоящем документе, могут дополнительно содержать обычные материалы, используемые в составе красок, такие как, например, пластификатор, пеногаситель, наполнитель пигмента, регулятор рН, тонирующий цвет и биоцид. Такие типичные компоненты перечислены, например в работе Technology of Paints, Vanishes and Lacquers под ред. C.R. Martens, R.E. Kreiger Publishing Co., стр. 515 (1974). Краски, обычно, составляют с использованием функциональных наполнителей, позволяющих повысить укрывистость, снизить стоимость, продлить срок службы, изменить внешний вид, управлять реологическими свойствами и сообщить краске другие нужные свойства. К примерам функциональных наполнителей относятся, например, сульфат бария, карбонат кальция, глина, гипс, оксид кремния и тальк. Наиболее широко распространенными функциональными наполнителями матовых красок для внутренних работ являются глины. Глины обладают рядом свойств, которые делают их привлекательными для использования. Недорогие обожженные глины, например, используют для регулирования небольшой сдвиговой вязкости, они имеют развитую внутреннюю поверхность, способствующую повышению сухой укрывистости. Однако такая поверхность также может захватывать краситель. Из-за способности обожженных глин поглощать красители является предпочтительным использовать их в красках только в небольшом количестве, необходимом для регулирования реологических свойств, например, обычно около половины общего количества наполнителя пигмента, или не использовать совсем. Примером наполнителей для использования в красках, описываемых в настоящем документе, являются карбонаты кальция; в определенных вариантах осуществления изобретения это ультратонкоизмельченные карбонаты кальция, такие как, например, Opacimite (производимый компанией ECCInternational, Sylacauga, Алабама), Supermite (производимый компанией Imerys, Roswell, Джорджия) или другие, с размером частиц приблизительно 1,0-1,2 мкм. Ультратонкоизмельченный карбонат кальция позволяет получить оптимальное с точки зрения укрывистости пространственное расположение диоксида титана (см., например, статью K.A. Haagenson, "The effect of extender particle size on the hiding properties of an interior latex flat paint", American PaintCoatings Journal, Apr. 4, 1988, стр. 89-94). Латексные краски, составленные в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения, описываемыми в настоящем документе, могут быть изготовлены обычными способами. Например, некоторые компоненты краски, как правило, смешивают при помощи больших сдвиговых усилий с получением смеси, обычно именуемой специалистами по составлению красок растир. Консистенцию этой смеси можно сравнить с илом, что является желательным с точки зрения эффективного диспергирования компонентов в мешалке с большими сдвиговыми усилиями. Приложение больших сдвиговых усилий в ходе приготовления растира необходимо для разрушения агломератов частиц пигмента. Компоненты, не вошедшие в растир, обычно называют разбавитель. Разбавитель обычно намного менее вязкий, чем растир и обычно используется для разбавления растира с получением готовой краски нужной консистенции. Окончательное смешивание растира с разбавителем обычно осуществляют в мешалке с малым сдвиговым усилием. Большинство полимерных латексов не обладают устойчивостью к сдвигу и, следовательно, не используются в качестве компонента растира. Введение неустойчивых к сдвигу латексов в растир может привести к коагуляции латекса и получению комковатой краски с ненадлежащей способностью образовывать пленку или отсутствием таковой. Следовательно, обычно краски готовят путем введения латексного полимера в разбавитель. Однако некоторые краски, составленные в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения, описываемыми в настоящем документе, содержат латексные полимеры, которые, как правило, устойчивы к сдвигу. Следовательно, латексные краски могут быть изготовлены путем введения части или всего латексного полимера в растир. В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере часть латексного полимера добавляют в растир. Ниже описаны примеры возможных разновидностей настоящего способа. Аналогично, специалисты в данной области могут обнаружить варианты, которые можно использовать при реализации описываемого нового способа. Следующие примеры приведены для пояснения вариантов осуществления настоящего изобретения. Все числовые величины являются приблизительными. Если указаны числовые диапазоны, следует понимать, что варианты осуществления изобретения, выходящие за указанные диа- 10014670 пазоны, все же могут включаться в объем изобретения. Конкретные подробности, описанные в каждом примере, не следует рассматривать как необходимые отличительные признаки изобретения. Пример 1. Получение порошка фосфата алюминия Осуществляли реакцию 791 г фосфорной кислоты (81,9 вес.% Н 3 РО 4 или 59,3 вес.% Р 2 О 5) и 189 г гидратированного гидроксида алюминия (85,3 вес.% Al(OH)3 или 58,1 вес.% Al2O3) в 210 г воды при 80 С в течение 1 ч (конечное молярное отношение P/Al = 2,99) с получением кислого раствора фосфата алюминия. На второй стадии 1155 г промышленного очищенного раствора алюмината натрия (9,7 вес.%Al и 11,2 вес.% Na или 18,3 вес.% Al2O3 и 15,7 вес.% Na2O, конечное Na/Al = 1,36) помещали одновременно с кислым раствором фосфата алюминия в смеситель с 1500 г воды комнатной температуры. Конечный рН реакционной смеси составил 7,1, температуру в ходе реакции поддерживали равной 45 С. Образовавшуюся дисперсию отцентрифугировали (30 мин, 2500 об./мин - относительная центробежная сила 1822 г) с целью удаления реакционного раствора и получения осадка на фильтре, который промывали один раз водой (1000 г промывочной воды) с получением белого влажного осадка на фильтре(3300 г) с содержанием нелетучих компонентов 27,0 вес.% (902 г сухой массы в соответствии с ASTMD280) и рН 7,3. Суспензию подвергали распылительной сушке с получением 1090 г порошка фосфата алюминия (содержание нелетучих компонентов около 83 вес.%). Пример 2. Получение суспензии фосфата алюминия В лабораторный стакан объемом 250 мл помещали 10,0 г воды. При перемешивании со скоростью 800 об./мин (Cowles) добавляли приблизительно 1,34 г полифосфата натрия (содержание нелетучих компонентов 1%). Через 5 мин медленно добавляли (25 г/мин) 150,0 г суспензии фосфата алюминия (содержание нелетучих компонентов 30%). Еще через 5 мин скорость мешалки увеличивали до 1800 об./мин и медленно добавляли (10 г/мин) 109,0 г порошка фосфата алюминия (содержание нелетучих компонентов 80%). После добавления порошка перемешивание суспензии со скоростью 1800 об./мин продолжали 20 мин. Пример 3. Получение суспензии фосфата алюминия В лабораторный стакан объемом 250 мл помещали 72,0 г воды. При перемешивании со скоростью 800 об./мин (Cowles) добавляли приблизительно 0,96 г полифосфата натрия (содержание нелетучих компонентов 1%). Через 5 мин скорость мешалки увеличивали до 1800 об./мин и медленно добавляли (10 г/мин) 122,0 г порошка фосфата алюминия (содержание нелетучих компонентов 80%). После добавления порошка перемешивание суспензии со скоростью 1800 об./мин продолжали 20 мин. Пример 4. Получение суспензии фосфата алюминия В лабораторный стакан объемом 250 мл помещали 72,0 г воды. При перемешивании со скоростью 800 об./мин (Cowles) добавляли приблизительно 0,96 г полифосфата натрия (содержание нелетучих компонентов 1%). Через 5 мин скорость мешалки увеличивали до 1800 об./мин и медленно добавляли (10 г/мин) 122,0 г порошка фосфата алюминия, полученного как в примере 1 с использованием распылительной сушилки (содержание нелетучих компонентов 80%). После добавления порошка перемешивание суспензии со скоростью 1800 об./мин продолжали 20 мин. Пример 5. Способ сушки суспензии фосфата алюминия Суспензию фосфата алюминия, содержащую 27% нелетучих компонентов, с рН, равным 7,5, и вязкостью 114 сП при 129 с-1 подавали в распылительную сушилку при следующих рабочих условиях: расход подаваемой суспензии: 1 лч-1; расход подаваемого воздуха: 50 млмин-1; нагрев сушилки: до 120 С и размер сопла: 1 мм. Конечное содержание нелетучих компонентов в сухом порошке составило около 83% (ASTMD280). Результаты примеров 2-4 Величины содержания нелетучих компонентов и вязкости при 129,1 с-1 (спустя 24 ч после получения) для полученных суспензий представлены в табл. 1. Таблица 1. Величины содержания нелетучих компонентов и вязкости при 129,1 с-1 (спустя 24 ч после получения) для различных суспензий Содержание нелетучих компонентов измеряли в соответствии с ASTM D280: пробы высушивали при 110 С в течение 2 ч. Вязкость измеряли при помощи Viscometer Contraves Rheotherm, скорость сдвига 129,1 с-1. Суспензию с содержанием нелетучих компонентов 50% использовали для составления краски, в ко- 11014670 торой 50% TiO2 было заменено фосфатом алюминия. Характеристики нанесения краски, изготовленной с использованием суспензии с содержанием нелетучих компонентов 50%, следующие: Как уже было указано, исходную водорастворимую краску на основе диоксида титана изготавливают из соответствующей дисперсии латекса и частиц пигмента. Частицы латекса определяют образование коалесцированной пленки, в которую включены частицы пигмента, частицы пигмента определяют укрывистость этой пленки. Также используется множество добавок, как то: неорганические наполнители, снижающие необходимое количество смолы и пигмента; коалесцирующие агенты, способствующие образованию пленки смолы; диспергирующие агенты и модификаторы реологических свойств, предотвращающие образование комков и, таким образом, удлиняющие срок годности краски при хранении и ее реологические свойства. В обычном сухом слое краски частицы пигмента и наполнителя диспергированы в пленке смолы. Укрывистость в значительной степени зависит от коэффициента преломления и размера частиц. Как уже говорилось, диоксид титана является в настоящее время стандартным белым пигментом, так как обладает большим коэффициентом преломления и не поглощает свет в видимом диапазоне. Сухой слой краски,составленной с использованием нового фосфата алюминия, в некоторых вариантах осуществления изобретения имеет ряд отличий от сухого слоя обычной краски. Во-первых, пленка с фосфатом алюминия это не просто пленка смолы. Она образуется в результате сцепления смолы и фосфата алюминия. То есть, она представляет собой нанокомпозиционную пленку, в которой сочетаются две взаимопроникающие фазы, обладающие различными свойствами, при этом достигаются синергические преимущества,проявляющиеся в механических свойствах пленки и ее стойкости к воде и другим агрессивным средам. Во-вторых, надлежащая укрывистость достигается при меньшем содержании диоксида титана, так как пленка содержит большое количество закрытых пор, рассеивающих свет. Кроме того, если частица диоксида титана примыкает к одной из таких пор, она рассеивает свет сильнее, чем если бы она была полностью окружена смолой, из-за увеличения градиента коэффициента преломления. В результате, если говорить об укрывистости, возникает синергизм между новым фосфатом алюминия и диоксидом титана. Для сравнительных испытаний сухого слоя обычной краски и краски, содержащей фосфат алюминия, была выбрана стандартная представленная на рынке рецептура полуматовой акриловой краски, в которой диоксид титана постепенно заменяли на описываемый в настоящем документе фосфат алюминия. Содержание воды и других компонентов краски регулировали, как необходимо. Некоторые изменения рецептуры в данном варианте осуществления изобретения были связаны с использованием меньшего количества загустителя/модификатора реологических свойств, диспергирующего агента, акриловой смолы и коалесцирующего агента. Предпочтительный вариант осуществления описываемого в настоящем документе способа включает только две химических стадии преобразования исходных материалов и в зависимости от конечного химического состава фосфата алюминия может быть осуществлен в одну стадию. В определенных вариантах осуществления изобретения расход воды может быть существенно снижен благодаря тому, что при таком химическом процессе требуется мало технической воды. Кроме того, в ходе нового химического процесса не образуются сточные воды или другие побочные химические продукты. Кроме того, описываемые в настоящем документе продукт и способ не сопряжены с проблемой коррозии, свойственной некоторым фосфатам алюминия, представленным на рынке и используемым при преобразовании оксидов железа в фосфат железа. Кроме того, нестехиометричность и относительная некристалличность (как в форме суспензии, так и порошка) и точно регулируемое содержание воды в сухом порошке позволяют легко управлять набуханием, что благоприятно в процессе использования. Наноразмерные частицы легко диспергируются, устойчивы к отстаиванию, что обеспечивает однородность дисперсии краски. Кроме того, наночастицы в значительной степени совместимы с частицами латекса из-за механизмов капиллярной адгезии (на стадии высыхания дисперсии) и последующей опосредованной ионными кластерами электростатической адгезии (в сухой пленке); во многих случаях могут образовываться непрерывные в обе стороны сети. Наконец, данный продукт также в значительной степени совместим со многими другими твердыми веществами в виде частиц, обычно используемыми в качестве наполнителей красок, такими как силикаты, карбонаты и оксиды, присутствующие в имеющихся водных дисперсиях, которые могут усиливать когезию и прочность сухого слоя краски. В определенных вариантах осуществления изобретения преимуществами описанного химического процесса являются снижение потребления сырья, использование выпускаемых товаров, уменьшение- 12014670 числа химических стадий, исключение образования сточных вод и отходов, исключение образования такого побочного продукта, как сульфат алюминия, сокращение обработки отработавшей воды, потенциальное исключение разделения твердой и жидкой фаз и исключение промывки твердой фазы. Кроме того, реакцию на второй химической стадии и стадию диспергирования (образования суспензии) можно осуществить в одной технологической установке с возможностью регулировать распределение частиц по размерам в реакторе в ходе образования фосфата алюминия путем регулирования сдвиговых усилий, прикладываемых к реагентам во время осаждения, с непосредственным получением конечной суспензии фосфата алюминия. Кроме того, состав суспензии, поступающей на распылительную сушку, может регулироваться непосредственно в реакторе с целью получения порошка с заданными вязкостью, распределением частиц по размерам и пригодного для быстрого повторного разведения. Как было показано выше, описанные в настоящем документе варианты осуществления изобретения обеспечивают способ получения аморфного фосфата алюминия. Также обеспечивается суспензия фосфата алюминия, содержащая около 20-60% нелетучих компонентов. Хотя объект изобретения был описан в связи с ограниченным числом вариантов его осуществления, характерные особенности одного варианта осуществления не должны быть отнесены к другим вариантам осуществления настоящего изобретения. Ни один отдельный вариант осуществления не представляет все аспекты настоящего изобретения. В определенных вариантах осуществления изобретения композиции или способы могут включать многочисленные соединения или стадии, не упомянутые в настоящем документе. В других вариантах осуществления изобретения композиции или способы не включают или, по существу, свободны от любых соединений или стадий, не перечисленных в настоящем документе. Существуют изменения и модификации описанных вариантов осуществления изобретения. Способ получения смол или пигментов описан как включающий ряд действий или стадий. Эти стадии или действия могут быть реализованы на практике в любой последовательности или порядке, если не указано иное. Наконец, любое указанное в настоящем документе число должно рассматриваться как среднее приблизительное значение независимо от того, используются ли при его описании слова примерно или приблизительно. Предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает все эти изменения и модификации, как входящие в объем настоящего изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения дисперсии, содержащей аморфный фосфат алюминия, включающий объединение фосфорной кислоты, гидроксида алюминия и алюмината натрия с образованием дисперсии частиц аморфного фосфата алюминия в растворе. 2. Способ по п.1, включающий объединение фосфорной кислоты с гидроксидом алюминия, их взаимодействие с образованием фосфата алюминия и последующее объединение фосфата алюминия с алюминатом натрия с получением дисперсии, содержащей частицы аморфного фосфата алюминия. 3. Способ по п.1, в котором аморфный фосфат алюминия имеет скелетную плотность между 1,95 и 2,50 г/см 3 и молярным отношением фосфор/алюминий, равным 1. 4. Способ по п.1, в котором фосфорную кислоту объединяют с гидроксидом алюминия с образованием фосфата алюминия, имеющего кислотный рН перед добавлением алюмината натрия. 5. Способ по п.4, включающий добавление алюмината натрия к фосфату алюминия для увеличения рН, алюминат натрия имеет рН более чем примерно 10. 6. Способ по п.1, где аморфный фосфат алюминия содержит от 1 до 4 пор на частицу. 7. Способ по п.1, в котором алюминат натрия представляет собой водный раствор с рН более чем примерно 12. 8. Способ по п.4, в котором фосфат алюминия, образующийся перед добавлением алюмината натрия, имеет рН менее чем примерно 6. 9. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию отделения аморфного фосфата алюминия в форме осадка на фильтре. 10. Способ по п.9, дополнительно включающий стадию промывки осадка. 11. Способ по п.10, дополнительно включающий стадию тонкого измельчения осадка. 12. Способ по п.11, дополнительно включающий стадию сушки осадка. 13. Способ по п.12, дополнительно включающий стадию полимеризации высушенного аморфного фосфата алюминия. 14. Способ по п.13, дополнительно включающий стадию распределения частиц аморфного фосфата алюминия по размерам. 15. Способ по п.1, дополнительно включающий добавление аморфного фосфата алюминия к связующему полимеру с образованием композиции. 16. Способ по п.12, в котором стадию сушки проводят при температуре ниже примерно 130 С. 17. Способ по п.1, в котором гидроксид алюминия представляет собой тврдый гидратированный гидроксид алюминия, причм тврдый гидратированный гидроксид алюминия добавляют к фосфорной- 13014670 кислоте перед добавлением алюмината натрия. 18. Способ по п.1, в котором гидроксид алюминия представляет собой тврдый гидратированный гидроксид алюминия, причм тврдый гидратированный гидроксид алюминия добавляют к алюминату натрия в жидком виде. 19. Способ по п.1, в котором аморфный фосфат алюминия дополнительно содержит ион. 20. Способ по п.19, в котором ион представляет собой ион натрия, калия или лития. 21. Способ по п.1, в котором аморфный фосфат алюминия, если таковой присутствует в порошкообразном виде, по существу, не содержит открытых пор. 22. Способ получения дисперсии, содержащей аморфный фосфат алюминия, включающий стадии объединения фосфорной кислоты с гидроксидом алюминия с получением раствора фосфата алюминия и добавления алюмината натрия к раствору фосфата алюминия с образованием частиц аморфного фосфата алюминия, диспергированных в растворе. 23. Способ по п.22, в котором перед стадией добавления раствор фосфата алюминия имеет рН менее чем примерно 3,5. 24. Способ по п.23, в котором алюминат натрия используют в виде водного раствора, имеющего рН более чем примерно 10. 25. Способ по п.22, в котором частицы аморфного фосфата алюминия, по существу, не содержат открытых пор. 26. Способ получения дисперсии, которая содержит аморфный фосфат алюминия, содержащий объединение фосфорной кислоты с гидроксидом алюминия и алюминатом натрия. 27. Способ по п.26, в котором фосфорная кислота присутствует в виде раствора, гидроксид алюминия имеет вид тврдого гидратированного гидроксида алюминия, а алюминат натрия присутствует в виде раствора.

МПК / Метки

МПК: C09D 5/00, C09D 11/02, C01B 25/36, C08K 3/32, C09C 1/40, C09D 7/12, C09D 11/00, C01B 25/40

Метки: алюминия, фосфата, частиц, полифосфата, получение

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/15-14670-poluchenie-chastic-fosfata-ili-polifosfata-alyuminiya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Получение частиц фосфата или полифосфата алюминия</a>

Похожие патенты