перборат кальция и способ его получения
| Классы МПК: | C01B15/12 содержащие бор |
| Автор(ы): | Плышевский Ю.С., Ткачев К.В., Каверзин Е.К., Шамриков В.М., Денисов Ю.П., Соловаров В.Ю., Ставицкий В.З. |
| Патентообладатель(и): | Государственное унитарное предприятие "Уральский научно- исследовательский химический институт с опытным заводом", ООО "Уральский контракт" |
| Приоритеты: |
подача заявки:
1999-06-28 публикация патента:
20.03.2000 |
Изобретение относится к классу химических продуктов, содержащих активный кислород, которые могут быть использованы как самостоятельно, так и в составе чистящих и моющих средств, отбеливателей, парфюмерных и антисептических препаратов. Сущность изобретения заключается в перборате кальция состава CaO
B2O3nH2O2, где n = 3,1-3,6, содержащего 20-23% активного кислорода, а также в способе его получения, заключающемся во взаимодействии с пероксидом водорода влажного или высушенного при температуре не выше 60°С дибората кальция, содержащего 6-7 молей кристаллизационной воды. Повышенное содержание активного кислорода в перборате кальция обеспечивает более эффективное его использование по крайней мере в два раза. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
B2O3nH2O2, где n = 3,1-3,6, содержащего 20-23% активного кислорода, а также в способе его получения, заключающемся во взаимодействии с пероксидом водорода влажного или высушенного при температуре не выше 60°С дибората кальция, содержащего 6-7 молей кристаллизационной воды. Повышенное содержание активного кислорода в перборате кальция обеспечивает более эффективное его использование по крайней мере в два раза. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Формула изобретения
1. Перборат кальция, имеющий общую формулуCaO
B2O3nH2O2, где n = 3,1-3,6,и содержащий 20-23% активного кислорода. 2. Перборат кальция по п.1, отличающийся тем, что n = 3,5. 3. Способ получения пербората кальция формулы по п.1, заключающийся во взаимодействии с пероксидом водорода влажного или высушенного при температуре не выше 60oC дибората кальция, содержащего 6-7 молей кристаллизационной воды.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к классу химических продуктов, содержащих активный кислород, которые могут быть использованы как самостоятельно, так и в составе чистящих и моющих средств, отбеливателей, парфюмерных и антисептических препаратов. В составе многих стиральных порошков и чистящих средств в качестве отбеливающего средства, содержащего активный кислород, применяется перборат натрия NaBO34H2O2 (или NaBO2H2O23H2O), содержание активного кислорода в котором составляет 10,2-10,4% [К.В. Ткачев, Ю.С. Плышевский. Технология соединений бора. Изд. "Химия", Л., 1983]. Недостатком пербората натрия является низкое содержание активного кислорода в 4-х водном продукте и нестабильность одноводного вещества, которая может приводить к его неконтролируемому разложению. Наиболее близким к заявляемому продукту по вещественному составу и используемым для синтеза реагентам является перборат кальция, получаемый по способу, описанному в а.с. 409956(СССР)[C 01 B 45/12. Способ получения пербората кальция / Ю.С. Плышевский. Опубл. в Б.И., 1974, N 1, с.71]. Продукт ориентировочно отвечает формуле: CaOB2O31,5H2O23H2O и содержит 9,5% активного кислорода. Способ получения пербората кальция заключается в обработке твердого, мелкозернистого дибората кальция пероксидом водорода с концентрацией 50-70%. Основным недостатком этого способа, что также подтверждается и самой формулой получаемого пербората кальция, является сравнительно низкое содержание активного кислорода в этом продукте. Целью изобретения является создание нового вещества пербората кальция с общей формулой CaOB2O3nH2O2, где n = 3,1-3,6, и содержащего 20-23% активного кислорода, что обеспечивает его высокую эффективность использования, меньший расход реагента в отбеливающих, чистящих, дезинфицирующих и других средствах. Указанная цель достигается самим новым веществом - перборатом кальция, имеющим общую формулу CaOB2O3nH2O2, где n = 3,1-3,6, преимущественно n = 3,5, и содержащим 20-23% активного кислорода, а также способом его получения, включающим взаимодействие пероксида водорода с влажным или высушенным при температуре не выше 60oC диборатом кальция, содержащим 6-7 молей кристаллизационной воды. Существенным отличием предлагаемого изобретения от прототипа является использование для синтеза пербората кальция не обычного товарного дибората кальция CaOB2O32H2O, а влажного или высушенного при температуре не выше 60oC дибората кальция, содержащего не менее 6 молей кристаллизационной воды. В общем виде реакция получения пербората кальция описывается уравнением:CaO
B2O36H2O+3,5H2O2---> CaOB2O33,5H2O2+6H2O. Существуют различные кристаллогидраты синтетического дибората кальция, одним из которых является гексагидрат CaOB2O36H2O, а менее гидратированные продукты могут быть получены путем термической дегидратации (сушки) CaOB2O36H2O, либо синтезом при более высоких температурах. Нами найдено, что перборат кальция с содержанием не менее 20% активного кислорода может быть получен взаимодействием пероксида водорода только с гекса- или гептагидратом дибората кальция (свежеприготовленным влажным или высушенным при температуре не выше 60oC во избежание дегидратации гексагидрата). Заявленный температурный предел - не более 60oC обусловлен тем, что именно в нем существует гексагидрат дибората кальция CaOB2O36H2O, который является наиболее реакционноспособным и обеспечивает получение конечного продукта состава CaOB2O3nH2O, где n = 3,1-3,6, - примеры 4-8. В случае синтеза дибората кальция при более высокой температуре (пример 3), либо термического обезвоживания (сушки) гексагидрата дибората кальция (пример 1-2) образуются другие гидратные формы, которые при взаимодействии с пероксидом водорода не позволяют достичь заявленной цели. В таблице приведены данные, отражающие кристаллогидратный состав дибората кальция в зависимости от температуры сушки (синтеза) и содержание активного кислорода в получаемом перборате кальция на основе каждого из этих боратов. Примеры N 4-8 находятся в заявляемом пределе и соответствуют перборату кальция CaOB2O3nH2O2 (где n = 3,1-3,6). Пример 1. 10 в. ч. безводного дибората кальция CaOB2O3 (получен из CaOB2O36H2O путем обезвоживания при температуре 600oC) смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H2O2) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60oC. Содержание активного кислорода в продукте, определенное путем титрования перманганатом калия (KMnO4) навески пербората кальция, растворенной в избытке серной кислоты, составляет 3,5%. Пример 2. 10 в.ч. дигидрата дибората кальция CaOB2O32H2O (получен из CaOB2O36H2O путем обезвоживания при температуре 400oC) смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H2O2) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 6,1%. Пример 3. 10 в. ч. четырехводного дибората кальция CaOB2O34H2O (получен из раствора борной кислоты и гидроксида кальция при температуре 80oC) смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H2O2) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 7,7%. Пример 4. 10 в.ч. сухого свежеосажденного дибората кальция CaOB2O36H2O (температура синтеза и последующей сушки 20oC) смешивают с 11 в.ч. пероксида водорода (47,0% H2O2) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 21,4%. Пример 5. 10 в.ч. дибората кальция CaOB2O36H2O (высушенный при температуре 45oC) смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H2O2) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 21,6%. Пример 6. 10 в. ч. сухого свежеосажденного сухого дибората кальция CaOB2O36H2O (температура сушки 60oC) смешивают с 11 в.ч. пероксида водорода (53,7% H2O2) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 22,0%. Пример 7. 14,5 в. ч. влажного свежеосажденного дибората кальция CaOB2O36H2O (температура синтеза 25oC) смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H2O2) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 23,1%. Пример 8. 14,5 в. ч. влажного свежеосажденного нестабильного дибората кальция CaOB2O37H2O (температура синтеза 20oC) смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H2O2) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 20,0%. Пример 9. 10 в. ч. дибората кальция CaOB2O310H2O, выделенного в качестве метастабильной фазы и высушенного при температуре 20oC, смешивают с 10 в.ч. пероксида водорода (53,7% H2O2) и выдерживают до полного высыхания массы при 50-60oC. Содержание активного кислорода в продукте составляет 10,2%. На чертеже представлены ИК-спектры поглощения для перборатов кальция, полученных из боратов кальция с различным содержанием кристаллизационной воды (кривая 1 - продукт, полученный по примерам 6,7; кривая 2 - продукт по примеру 3; кривая 3 - продукт по примеру 1). Повышенное содержание активного кислорода в перборате кальция обеспечивает более эффективное его использование по крайней мере в два раза.