Способ модифицирования окиси цинка

Способ модифицирования окиси цинка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ОКИСИ ЦИНКА путем обработки ее органическими соединениями при нагре .ванни, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности использования окиси цинка одновременно в качестве наполнителя и окрашивающего и/или флуоресцентного , и/или антиоксидантного агента в полимерных материалах, окись цинка предварительно прокаливают при 300350 С, а обработку ее ведут парами ароматических оксисоединений при 20-150° С в вакууме рт.ст. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что в качестве ароматических соединений используют фенол или его галоиди нитропроизводные , или нафтол и его производс о ные, или оксиантрахиноны, или гетероциклические ароматические соеди (Л нения или их смеси.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3420966/23-26 (22) 25.01.82 (46) 30.12.83. Бюл. М 48 (72) А.А..Чуйко, Е.Ф.Воронин, Г.P.Юрченко, В.И.Богомаз, Г.М.Козуб, М.И.Терец, Р.В.Сушко и A.Â.Ìîðåâ (71) Институт физической химии

АН УССР и Специальное койструкторско-технологическое бюро Института физической химии AH УССР (53) 661.847.12(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 501055 кл. С 09 С 1/04, 1974.

2. Патент США Р 2068066, кл. 106-296, 1937. (54)(57) 1. СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ

ОКИСИ ЦИНКА путем обработки ее органическими соединениями при нагре3(5Р С 01 0 .9 02 С 09 С 1 04,вании, отличающийся тем, что, с целью обеспечения воэможности использования окиси цинка одновременно в качестве наполнителя и окрашивающего и/или флуоресцентного, и/или антиоксидантного агента в полимерных материалах, окись цинка предварительно прокаливают при 300350 С, а обработку ее ведут парами ароматических оксисоединений при

20-150 С в вакууме 10 " -10 мм рт.ст.

2, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве ароматических соединений используют фенол или его галоид- и нитропроизводные или нафтол и его проиэвод1

Р ные, или оксиантрахиноны, или гетероциклические ароматические соединения или их смеси.

1063779

Изобретение относится к способам модифицирования окиси цинка, используемой в производстве наполнителей полимерных систем и пигментов, Известен способ модифицирования окиси цинка путем прокаливания ее в присутствии фторсодержащих соединений, например НУ или фтортитаната,.калия, разлагающихся при температуре прокаливания,(1)

Недостатком указанного способа явпяется выделение фторсодержащих газов, что вызывает загрязнение окружающей среды, а кроме того, повышает расход фтоуистых соединений.

Наиболее близким в предлагаемому по технической су(хности и достигаемому результату является способ модифицирования окиси цинка путем суспенДиравания ее в воде с добавкой

0 5-1: алифатических органических кислот и их солей (2) .

Полученный по данному способу пигмент может использоваться в качсстве наполнителя в полимерных

McTеРиалах, ОДHcll(o ДЛЯ ОДнQBPeмеEI ного акрашивания полимарных материалов или придания им других свойств, например антиОксидантных или флуО— ресцентных, требуется введение в паллмерные материалы конкретных состаьляющих, придающих им указанHEifii СВойСТВд

Цель изобретения — обеспечение возможности использования окиси цин. ка одновременно в качестве наполнителя и акра(((ивающего и/или флуоресцентного, и/или а((тиоксидантнаго агента (3 пОлимерных материалах, Поставленная цель достигается тем, чта сах.ласно способу мадифици-равания акиси цинка исходную окись цинка предварительно пракаливают при 300-350 С с последующей, а обо работку ее ведут парами ароматичес- ких аксисаедпнений при 20-150 С и о в вакууме 10 -10 ю.(рт..ст, При этом в качестве ароматических о.:<сисаединений используют фечол их(и его галоид- (л нитропроизводные, или нафтол и его производные, или оксиантрахинаны, или гетеуацHI

Окиси ци н к а с Од е уж а т Г л i io J l å 1(,J Jlû сарбированнай ьады, которые препятствуют химической реакции модификатора с поверхностью окиси ц:-1((ка.

Полное удаление молекул воды с па1-: ер((ности ак(лси (,HH êà происходит

О

<:ри температуре свыше 300 С (оптио м а((ь н а 11 т е 1.1 11 е р а т у р а 3 0 0 - 3 5 0 C ) (ipol(а1!ка c)1<иси цип <а лри температуре

c:1çül(i!e 3 5 0 (не ец((е саОбуаз и а, прх! более низких температурах прокалки ни>1<е 300 C) вследствие наличия

Ю на поверхно<=ти 1киси цинка,достаточных количеств молекул .воды химическая прививка (хемосорбция снижается, Ароматические соединения, обладающие красящими, флуоресцентными, антиоксидантными или другими свойствами, обычно вводятся в композицион10,ные материалы в виде механической смеси с наполнителями, например окисью цинка, При контакте таких композиционных материалов с органическими растворителями, водой или (5 при нагуегани(л, или при длительном хранении происходит вь((жвание или испарение аромат(«ec((.;: соединений „ в результате чсга ухуд(са(от-"11 эксплуатационные характеристп.;.и целевого продукта и, кроме тога, вЂ,раи"ходят загрязнение окружающей среды. Для предотвращения выделения молекул красителя или антиоксиданта целесообразна их химическая привив:<а к па( верхнасти напалнителя окиси цинка(.

Химическое связьlван е ароматических аксисаединений на поверхности окиси цинка происходит путем конденсации двух OkI групп с образованием эфирнаи ав>-зи па с-хема

Х (1- 0 и < (10 - fl! — - 7, д 0 - g E- Н

7 где A I — ауоматическ лй «! àäè êàë .

35 химическая прививка к поверхности окиси (хинка ароматичес:<их ссединений не содержащих гидраксильных групп, не (п1аи сходит — н аблк(дает ся просто физическая адсорбция. При (лагуевани(л да температуры возгонки мадификатnI — ароматическое соединение,не содержащее гидро(<сильных групп, — полностью удаляется с повар.(пасти.

Способ осу(„ествляется следующим образ Ом.

Окись цинка прокаливают на воздухе при 300-350 С з течение 2 ч, затем помещают- з гермс..тичный вакуумныи реактор и откач(лв ают ijplл у

10 — 10 мм рт. ст,. и 300 =350 С в течение 1-1,5 ч ° После этагс в реактор вносят навсску модификатора,. создают вакуум паря.,ка 10" -Ф

10 мм рт. OT, и выдерживают в течение 15-60 мин,. Непрореагирававший

1 1 модификатор и пабачныс продукты ре-. акции откачивают при 100-150 С.

Полу пенный продукт охлаждают и расфасовывают.

6(1 Наличие привитых арильных групп определят качественно и количест. венно, Еачественное определение привитых арильных групп на поверхности окиси цинка проводят методом (>5 ИК-спектроскопии по появлению полос

1063779.поглощения в области спектра 11002000 см=, характерных для ароматических соединений.

Количество арильных групп на поверхности окиси цинка определяют весовым методом,прокаливая образец на воздухе при 450-50.0 С.

Пример 1. В герметичный лабораторный реактор помещают 10 г окиси цинка, предварительной прогретой на воздухе и в вакууме 10

10 1 мм рт.ст. при 300-350 С в течение 3 ч и О, 1 r фенола. Создают вакуум 10 мм рт.ст. и смесь,выдерживают 15 мин, Затем при 150 C откачивают пары непрореагировавшего 15 фенола и побочных продуктов реакции.

Модифицированную фенолом окись цинка охлаждают до комнатной температуры в условиях вакуума и выгру- Щ жают. Наличие привитых функциональных групп подтверждается методом

ИК-спектроскопии по появлению полос поглощения (1170; 1280; 1245;1495;

1600 см ), характерных для фенола. 25

Количество привитых арильных групп 0 i 012 р моль/г (2, О мкмоль/м ), Порошок белого цвета, Пример 2. В герметичный лабораторнйй реактор помещают 10 .r окиси цинка, предварительно прогретой на воздухе и в вакууме 10 мм.рт. ст, при 300-350 С в течение 3 ч, и

0,15 г трибромфенола. Создают ваку- ум 10- мм рт.ст. и смесь выдерживают

30 мин. Затем при 100 С откачивают

6 пары непрореагировавшего трибромфенола и побочных продуктов реакции.

Модифицированную трибромфенолом окись цинка охлаждают до комнатной температуры в условиях вакуума и выг-40 ружают. Наличие привитых функциональных групп подтверждается методом

ИК-спектроскопии по появлению после поглощения (1240;.1300; 1375;

1455 см «), характерных для трибром- 45 фенола.

Количество привитых арильных групп 0,018 pмоль/г (3,0 мкмоль/м ).

Я

Порошок белого цвета.

Модифицированную 2-нитрозо-1-нафтолом окись цинка охлаждают до комнатной температуры в условиях вакуума и выгружают. Наличие привитых функциональных групп подтверждается методом ИК-спектроскопии по появлению полос поглощения (1165;

1210; 1280; 1300; 1350; 1400; 1460;

1615 см «), характерных для 2-нитрсзо-1-нафтола.

Количество привитых арильных ,групп 0,021(смоль/г (3,5 мкмоль/м l .

Порошок серо- з еле но го цвет а, Пример 3. В герметичный лабораторный реактор помещают 10 r окиси цинка, предварительно прогретой на воздухе и в вакууме

10 "мм рт.ст. в течение 3,5 ч, и

0,08 r-динитрофенола. Создают вакуум 10 мм рт.ст. и смесь выдерживают 20 мин, Затем при 120 С откачи- вают пары непрореагировавшего динитрофенола и побочных продуктов реакции. 60

Модифицированную динитрофенолом окись цинка охлаждают до комнатной температуры в условиях вакуума и выгружают. Наличие привитых функциональных групп подтверждается мето- 65 дом ИК-спектроскопии по появлению полос поглощения (,,1150; 1270; 1350;

1440; 1475; 1560; 1628 см ), характерных для динитрофенола.

Количество привитых арильных групп 0,016 коль/г (2,6 мкмоль/м ), 2

Порошок светло-желтого цвета.

Пример 4. В герметичный лабораторный реактор помещают 10 г окиси цинка, предварительно прогретой на воздухе и в вакууме

10= мм рт.ст. при 300-350 С в течение 3 ч, и 0,1 r ализарина. Создают вакуум 10 мм рт,ст. и смесь выдерживают 40 мин ° Затем при 140 С откачивают пары непрореагировавшего ализарина и побочных продуктов реакции.

Модифицированную ализарином окись цинка охлаждают до комнатной температуры в условиях вакуума и выгружают. Наличие привитых функциональных групп подтверждается методом ИКспектроскопии по появлению полос поглощения (1158; 1195; 1220; 1270;

1288; 1350; 1425; 1450; 1465; 1540;

1575; 1595; 1615.„ 1670 см ), характерных для ализарина, Количество привитых арильных групп 0,017 моль/г (2,9 мкмоль/м )

Порошок сиреневого цвета.

Пример 5. В герметичный лабораторный реактор помещают 10 г окиси цинка, предварительно прогретой на воздухе и в вакууме 10 мм рт.ст. при 300-350 С в течение 3 ч, и

0,09 г 2-нитрозо-1-нафтола. Создают вакуум 10 мм рт.ст, и смесь выдержи0 вают 60 мин. Затем при 100 С откачивают пары непрореагировавшего 2-нитрозо-1-нафтола и побочных продуктов реакции, Пример 6. В герметичный лабораторный реактор помещают 10 г окиси цинка, предварительно прогретой на воздухе и в вакууме

10 " м рт.ст. при 300-350 С в течение 3,5 ч и 0,1 r 8-оксихинолина.

Создают вакуум 10 мм рт.ст. и смесь выдерживают 20 мин. Затем при 150 С о откачивают пары непрореагировавшего 8-оксихинолина и побочных продуктов реакции.

1063779

Составитель JI.Òåìèðñâà

Редактор В.Петраш Техред А,Ач Корректор С.Шекмар

Заказ, 10314/25 Тираж 471 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная„ 4

}}одифицированную 8-оксихинолином окись цинка охлаждают до комнатной температуры в условиях вакуума и выгружают. Наличие привитых функциональных групп подтверждается методом ИК- спектроскопии по появлению полос поглощения (1100; 1170; 1215„

1240 . 1285 1340 ° 1300; -14401. 1480 1

1510; 1590; 1605 см ), характерных для 8-оксихинолина;

Количество привитых арильных групп О, 0 2 3 р моль/г - (3, 8 мкмоль/} 2y

Порошок креп;ового цвета.

Пример 7. В герметичный лабораторынй реактор помещают 10 г окиси цинка, предварительно прогретой на воздухе и в вакууме при

10 > мм р .ст. при 300-350 С в те» чение 3 ч, и 0,2 г флуоресцеина.

Создают вакуум 10 мм рт,ст. и смесь выдерживают 30 мин. Затем при 110 С откачивают пары непрореагнровавшего флуоресцеина и побочных продуктов реакции.

Модифицированную флуоресцеином окись цинка охлаждают до комнатной температуры в условиях вакуума и выгружают ° Наличие привитых функциональных групп подтверждается методом ИК-спектроскопии по появлению полос поглощения (1095„ 1110;

1130; 1190; 1270; 1305; 1330 „ 1380;

1440; 1480; 1520; 1620; 1760 см ), характерных для флуоресцеина.

Количество принйтцх арильных групп 0,021 моль/г (3,5 мкмоль/м .

Порошок ярко-оранжевого цвета.

Как видно из приведенных примеров, ароматические соединения хемсорбируются на поверхности;окиси цинка. Подтверждением являются характерные для модификаторов ИК-спектры, снятые после вакуумирования образцов при температуре до 150 С (температура возгонки модификатора1 .

Некоторые полученные образцы обладают тонирующими или стабилизирую10 .цими (антиоксидантными} свойствами (примеры 3 — 7) и могут быть ис ользованы в резинах и других композиционных материалах. Образец, полученный в примере 7, можно испольэовать для флуоресцентного покрытия. Окись цинка, модифицированная алиэарином и фенолфталеином, мбжет быть использована, например, при получении индикаторной бумаги многократного действия и т.п.

Важным фактором является то, что модификатор, привитый на поверхность . окиси цинка, при внесении в композиционный материал равномерно распределяется в материале, что обеспечивает равномерность cBQAGTB во всех частях материала и создает удобство при внесении небольших количеств (1-1, 5%), .

Количество привитого ароматического GKcHccåäèíåíèÿ может варьироваться в пределах 0,016-0,023 смоль/г и обусловлено активными группами на поверхности окиси цинка.