Способ модификации кремнеземов

Способ модификации кремнеземов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСА НИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

00 373255

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 15.07.70 (21) 1459290/23-26 с присоединением заявки М (32) Приоритет

Опубликовано 15.02;75. Бюллетень М G

Дата опубликования описания 04.07,75 (51) М. Кзт. С 01Ь 33/12

Государственных комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 661.183.7(088.8) (72) Авторы изобретения

Р. М. Асеева, А. А. Верлин, С. М. Межиковский и А. И. Шерле

Ордена Ленина институт химической физики АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ КРЕМНЕЗЕ

Известны способы модификации кремнеземов путем нанесения па их поверхность полимеров, обладающих специфическими свойствами.

Кремнеземы, представляющие собой кристаллическую двуокись кремния, находят широкое применение в химической, радиоэлектронной, электротехнической и других отраслях промышленности в качестве адсорбентов; наполнителей пресс-композиций и резиновых смесей; загустителей консистентных смазок; ингибиторов химических реакций; диэлектриков, носителей (подложек), повышающих эффективность катализаторов и т. д. Порошкообразные кремнеземы обладают сильно развитой поверхностью, термической и химической стойкостью. Поверхностно-активные свойства являются определяющим фактором при молекулярном взаимодействии кремнеземов с различными веществами. Важную роль в проявлении тех или иных свойств кремнеземов играют поверхностные гидроксильные группы.

Известен способ химической модификации поверхности кремнеземов с целью придания им специфических свойств. Способ основан на замещении активных функциональных групп поверхности твердого тела другими атомами или группами атомов. Например, модификация кремнеземов путем обработки алкил- или арилхлорсиланами придает им гидрофобные свойства. Продукты, получаемые известным способом, недостаточно термостойки, так как модифицирующие вещества не удерживаются поверхностью кремнезема при нагревании, что

5 ограничивает их применение при высокой температуре. Часто при модификации известным способом дисперсность кремнезема меняется, что нежелательно.

Для повышения качества продукта предла10 гается в качестве модификатора использовать полимер, например политетрацианэтилен, ТЦЭ, политетрацианбензол ТЦБ, который получают из соответствующего мономера из газовой фазы.

15 Пример 1. В двухсекционный реактор через отросток, который затем отпаивают, загружают 18,5 г кремнезема БС-У-333 с удельной поверхностью (бо) 52 мм /г. В секцию загружают 0,46 г ТЦЭ. Реактор вакуумируют

20 при комнатной температуре (Р„,=10 — мм рт, ст.) в течение 2 час. Отпаивают отросток с помощью держателя, реактор присоединяют к мотору и помещают в горизонтальную цилиндрическую электропечь, предвари25 тельно нагретую до 270 С. Реакцию ведут в течение 10 час при постоянном вращении реактора со скоростью 120 об/мин, обеспечивающей непрерывное перемешивание. Затем реактор вскрывают и дополнительно прогревают

50 кремнезем на воздухе 5 час при 110 С, Предмет изобретения

Составитель С. Розенфельд

Техред Е. Борисова

Корректор Л. Котова

Редактор Л. Струве

Заказ 1606/1 Изд, № 1299 Тираж 593 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Полученный модифицированный кремнезем представляет собой тонкодисперсный светлокоричненый порошок с бо 53,2 м /г, обладающий парамагнитными свойствами. Концентрация неспаренных спинов составляет 8,9 10" спин/г. С помощью цветной реакции комплекса ТЦЭ с бензолом в модифицированном кремнеземе показано отсутствие мономерного

ТЦЭ. Количество низкомолекулярных фракций, растворимых в диметилформамиде (КМФА), не превышает 6% исходного ТЦЭ.

При мер 2. Повторяют пример 1, но на

19,7 г кремнезема БС-У-333 берут 1,48 г ТЦЭ.

Полученный темнокоричневый порошок, также как и в примере 1, обнаруживает узкий сигнал электронного парамагнитного резонатора (ЭПР), характерный для полисопряженных систем с g-фактором, близким к g-фактору свободного электрона. Концентрация парамагнитных центров (ПМЦ) составляет

3,1. 10 т ПМЦ/г

Пример 3. Повторяют пример 1, но для полимеризации на 17,8 г БС-У-333 используют

4,45 г ТЦЭ.

Концентрация ПМЦ в полученном продукте составляет 1,1 ° 10" ПМЦ/г.

П р им ер 4. По методике, описанной в примере 1, проводят полимеризацию ТЦЭ на поверхности кремнезема аэросил-150. В реактор загружают 11,8 г аэросила-150 с удельной поверхностью 153 м /г и 0,89 ТЦЭ. Нагревают

11 час. Получают темно-коричневый порошок модифицированного кремнезема, не растворимого в ДМФА диметилформамиде. Концентрация неспаренных спинов составляет 8,45 — 10" спин/г.

Приведенные четыре примера свидетельствуют о принципиальной возможности модификации различных типов кремнеземов путем полимеризации на их поверхности ТЦЭ. Полу. ченные экспериментальные данные в совокуп. ности с дополнительными исследованиями модифицированных продуктов методом ИК-спектроскопии указывают на образование на поверхности SiO> полимеров порфиразиновой структуры. Первые три примера показывают, что, варьируя количество исходных компонентов, можно регулировать некоторые свойства модифицированного кремнезема.

Прим ер 5. Повторяют пример 1, но в качестве полимеризующегося агента берут ТЦБ.

Нагревание при 270 С в вакууме ведут 15час, затем на воздухе при 110 С еще 5 час.

В результате полимеризации образуется модифицированный кремнезем зеленого цвета.

Тестовая цветная реакция с ацетоном показывает, что по завершении полимеризации моно5 мер ТЦБ не адсорбирован на поверхности.

Концентрация парамагнитных центров (ПМЦ)

8 10 т ПМЦ/г.

Пример 6. Повторяют пример 4, но в качестве полимеризующегося агента используют

10 ТЦБ. Нагревают в вакууме в течение 12 час при 270 С и на воздухе при 110 С.

Получают темно-зеленый тонкодисперсный порошок с парамагнитными свойствами. Концентрация неспаренных спинов составляет

15 7 10" спин/г. Значение удельной поверхности, по сравнению с исходной, практически не изменяется.

Последние два примера свидетельствуют о возможности полимеризации тетрацианбензо20 ла на поверхности SiOq. Полученный модифицированный кремнезем обладает специфическими свойствами, присущими полимеру ТЦБ, Термогравиметрические и тремографические исследования продуктов показали, что кремне25 земы, модифицированные предлагаемым способом, являются достаточно термостойким

Они превосходят по термостойкости образцы кремнеземов, модифицированных триметилхлорсиланом. Так, нагревание на воздухе со

30 скоростью 3 град/мин до 400 С образцов модифицированных ТЦЭ и ТЦБ приводит к потере веса всего до 1,5 «3% соответственно, тогда как кремнезем, модифицированный триметилхлорсиланом в аналогичных условиях, 35 теряет 5% и более. Высокая термостабильность модифицированных предлагаемым способом кремнеземов открывает перспективу использования их ценных свойств и при высокой температуре.

45 Способ модификации кремнеземов путем обработки их поверхности химическим реагентом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продукта, в качестве химического реагента используют полимер, напри50 мер политетрацианэтилен, политетрацианбензол, который получают из соответствующего мономера из газовой фазы на поверхности кремнезема.