Способ модифицирования дисперсного кремнозема фенолами

Иллюстрации

Способ модифицирования дисперсного кремнозема фенолами (патент 899111)
Способ модифицирования дисперсного кремнозема фенолами (патент 899111)
Способ модифицирования дисперсного кремнозема фенолами (патент 899111)
Способ модифицирования дисперсного кремнозема фенолами (патент 899111)
Показать все

Реферат

 

Сока з Советски к

Соцмапмстмческма

Рескубякк

О П И С А Н И Е (и 899111

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Sl } Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 06.08,79 (21) 2839328/23 04 с присоединением заявки М— (23 } П риорнтетОпубликовано 23,01 82. Бюллетень М 3 (51)М. Кл.

В 01 Х 20/10

С 01 В 33/12

1Ьвударстааеый квмвтвт

СЕСР ао делам нзабретеняв н вткрыткй (53) ЙK 66.097.

° 5(088.8) Дата опубликования описания 23. 0 l., 82

B.È.Áîãîìàý, Е.Ф.Воронин, Л.И.Сологуб, А.

В.M.Огенко, H.B.Хабер и A,G.Êîíäðàòåíêî (72} Авторы язобретения

Институт физической химии им. Л. В.Писарже

АН Украинской ССР и Специальное конструкт техни ческое бюро института Физи чес кой хим им. Л. В.Писаржевского АН Украинской СГР (71) Заявители

4с г: (54) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ДИСПЕРСНОГО КРЕМНЕ3ЕМА

ФЕНОЛАМИ

Изобретение относится к способам модифицирования дисперсных окислов, в частности кремнеземов и может быть использовано в производстве модифицированных фенолами кремнеземов, 5 применяемых, например, в качестве специфических сорбентоа или наполнителей, сочетающих одновременно свойства стабилизаторов, антисептиков или ингибиторов коррозии (e зависимости от вида применяемого фенола) в полимерах, смазках, лаках и пигментах.

Известен способ модифицирования дисперсных окислов Фенольными соединениями, заключающийся в механичес" ком смешивании дисперсного окисла с Фенолом или его производными для получения определенного вида веществ, использование которых не свя- ао зано с применением высоких температур и растворяющей среды (1).

Однако полученные по этому способу соединения довольно неустойчивы

2 и представляют часто просто механическую смесь, поскольку модификатор связан с поверхностью дисперсного окисла физическими силами.

Известен жидкостный способ модифицирования дисперсных окислов фенолами и их производными, который про" водят в водной среде или в среде органических растворителей, содержащей растворенный модификатор, с последующей фильтрацией и отмывкой полученного соединения от продуктсв реакции(2 ).

Однако жидкофазный способ модифицирования дисперсных окислов фенолами и их производными многостадиен, трудоемок, требует большого расхода модификатора (20 крайнего избытка по сравнению со стехиометрическим количеством), а также применение агрессивных сред (например, смесь

HCl и йайОа ) и органических растворителей для отмывки от избытка модификатора и побочных продуктов

899111 реакции. Кроме того, в процессе жидкофазного модифицирования наблюдается уменьшение удельной поверхности, что отрицательно сказыва" ется на свойствах конечного продукта.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ модифицирования дисперсного кремнезема 10 фенолами, путем обработки кремнезема парами фенола в присутствии органического соединения, обладающего донорными свойствами, в качестве которого используют пиридин(3). 15

Недостатками известного способа являются токсичность пиридина и его относительно высокая стоимость. Пиридин вызывает общее сильное раздражающее и общетоксическое действие 20 (в первую очередь страдает нервная система), При хронических отравлениях вызывает дегенеративные изменения в печени и почках. Предельно допустимая концентрация (ПДК) его 25

5 мг/м.

Цель изобретения — снижение токсичности реакционной смеси.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу модифицирова- 36 ния дисперсного кремнезема Фенолами путем обработки кремнезема парами фенола в присутствии органического соединения, обладающего донорными свойствами, в качестве органичес-55 кого соединения используют амины общей формулы R NH где m=0-3, R=C Н.„, и=1 "7.

Предлагаемый способ снижает токсичность реакционной смеси и улуч- 4О шает,тем самым, условия труда. Так, ПДК паров алифатических аминов и аммиака в воздухе в 2-6 раз выше, чем

ПДК пиридина (например, ПДК этиламина 18 мг/м, ДЭА 30 мг/м ТЭА

l0 мг/м, 1!Н 20 мг/м ), Кроме того, у них более высокий порог восприятия запаха и раздражающего действия, слабее выражено общетоксическое действие.

Модифицирование дисперсного кремнезема Фенолами проводят следующим образом.

В герметический реактор помещают дисперсный аморфный кремнезем-аэро5S сил и навеску фенола. Создают динамический вакуум 1-3 х 10 мм рт.ст. и нагревают смесь до 100ОС в течение 30 мин, затем охлаждают до ком.натной температуры и вводят пары ами" на, Смесь нагревают до 585 С и поддерживают эту температуру в течение часа, после чего при этой же температуре откачивают пары непрореагировавших веществ и побочных продуктов реакции. Полученный модифицированный фенолом кремнезем охлаждают в условиях вакуума до комнатной температуры и выгружают.

Предлагаемый способ модифицирования дисперсного кремнезема фенолами был испытан в присутствии аминов общей формулы й„й1Н „,где m = 0-3, В=СпН „и n=1 7.

Наличие привитых феноксильных групп определяли спектральным методом по появлении я ИК -спектре модифицированного аэросила полос поглощения ("tlc=c ††см ", 1510 см ",1)с

=3090 см ", 3050 см ), характерных для фенольного соединения, и по уменьшению интенсивности полосы 3750 см принадлежащей валентным колебаниям гидроксильных групп поверхности. кремнезема.

Количество Феноксильных групп на поверхности аэросила определяли весовым методом, прокаливая образец при

500-600 С.

П р и и е р 1. В герметичный лабораторный реактор емкостью 1 л помещают 10 г аэросила марки А-300 и 2 r

Фенола. Создают динамический ва"

-1 куум 1 х 10 мм рт.ст,, и нагревают смесь до 100 С в течение 30 мин, затем охлаждают до комнатной температуры и вводят газообразный аммиак при давлении 400 мм рт.ст. Смесь нагревают до 385 С и поддерживают эту температуру в течение часа, затем при этой же температуре откачивают пары непрореагировавшего фенола и побочных продуктов реакции. После этого полученный модифицированный фенолом кремнезем охлаждают до комнатной температуры в условиях вакуума и выгружают ° Наличие привитых

Функциональных групп определяют спектральным методом и» появлению в

ИК-спектре аэросила полос поглощения (9 .=1620 см, 1 10 см", 0 11 =

3090 см ", 3060 см ), характерных для соответствующих фенольных соединений, а также по уменьшению интенсивности полосы 3750 см," принадлежащей валентным колебаниям гидроксильных групп поверхности кремне5 89 зема. Количество привитых феноксигруп составило 0,30 ммоль/г.

Пример 2. В герметичный лабораторный реактор помещают 10 г аэросила марки А-300 .и 2 г фенола.

Создают динамический вакуум 1 х х 10 мм рт.ст. и нагревают смесь

2. до 100 С в течение 30 мин, затем охлаждают до комнатной температуры и вводят 1,5 г диэтиламина в парообразном состоянии. Смесь нагревают до 375ОС и поддерживают эту температуру в течение часа, затем при этой же температуре в течение 30 мин,откачивают пары непрореагировавшего

Фенола и побочных продуктов реакции.

После чего полученный модифицированный кремнезем охлаждают до комнатной температуры в условиях вакуума и выгружают из реактора. В ИК-спектре образца, полученного таким образом, отмечаются полосы поглощения, соответствующие фенолу (4<=с

1620 см ", 1510 см," ф = 3090 см 3060 см ) .Количество фенольных групп составило 0,4 ммоля/г.

Пример 3. В герметичный лабораторный реактор помещают 10 г аэросила марки А-300 и 3 г нитрофенола. Создают динамический вакуум

3 х 10 мм рт. ст. и нагревают смесь до 100 С в течение 30 мин, затем охлаждают до комнатной температуры и вводят 2,0 r триэтиламина в парообразном состоянии. Смесь нагревают з до 370 С и поддерживают эту температуру в течение часа, затеи при этой же температуре в течение 30 мин, откачивают пары непрореагировавшего нитрофенола и побочных продук- 4 тов реакции. После чего, полученный модифицированный кремнезем охлаждают до комнатной температуры в условиях вакуума и выгружают из реактора, В ИК-спектре образца отмечаются полосы поглощения, соответствующие привитому и-нитрофенолу (1)С=с =1510; 1620 см,+1550 см, 1370 см") и уменьшение полосы свободных гидроксилов поверхности кремнезема (3750 см ) .Количество феноксильных групп составило 0,37 ммоля/г.

Пример 4. В герметичный лабораторный реактор помещают 10 г аэросила марки А-300 и 3 г иодфенола.: Создают динамический вакуум

1 х 1О мм рт.ст. и нагревают смесь до 100 С в течение 30 мин, затем ох9111 6 и лаждают до комнатной температуры и вводят 2,0 г триэтиламина в парообраэном состоянии. Смесь нагревают до 385 С и поддерживают эту температуру в течение 1 и, затем при этой же температуре откачивают пары непрореагировавшего фенола и побочных продуктов реакции. Полученный модифицированный фенолом кремнезем

1О охлаждают до комнатной температуры и выгружают. Наличие привитых функциональных групп определяют спектральными методами по появлению в ИК-спектре аэросила полос поглощения (ф-с =

15 = 1620 см 1510 см,.дс, = 3060 см ), характерных для соответствующих фенольных соединений, Количество феноксильных групп составило

0,3 ммоль/г.

20 Пример 5. В герметичный реактор помещают 10 г аэросила марки А-300 и 3,0 г хлорфенола. Создай ют динамический вакуум 1х1(Г мм рт.ст, и нагревают смесь до 10ООС в тече2$ ние 30 мин, затем охлаждают до

t комнатной температуры и вводят 4 г бутиламина в парообразном с8стоянии.

Смесь нагревают до 385 С и поддерживают эту температуру в течение 1 ч, 30 затеи при этой же температуре откачивают пары непрореагировавшего Фенола и побочных продуктов реакции. Полученный модифицированный хлорфенолом кремнезем охлаждают до комнатной температуры и выгружают. Наличие привитых функциональных групп определяют спектральными методами по появлению в ИК-спектре аэросила полос поглощения (4 =15!0 см," 1620 см 1, харакв терных для соответствующих фенольных соединений, Количество феноксильных групп составило 0,33 ммоль/г.

Пример 6. В герметичный лабораторный реактор помещают 10 г аэросила марки А-300, и 3,0 г метиламинофенола, Создают динамический вакуум 1 х 10 мм рт.ст. и нагревают смесь до 100 С в течение 30 мин, затем охлаждают до комнатной температуры и вводят 4,0 г бутиламина в парообраэном состоянии. Смесь нагревают до температуры 380 С и поддерживают эту температуру в течение

1 ч, затем при этой же температуре откачивают пары непрореагировавшего фенола и побочных продуктов реакции.

Полученный модифицированный Фенолом кремнезем охлаждают до комнатной температуры и выгружают. Наличие

899111 привитых функциональных групп определяют спектральным методом по появлению в ИК-спектре аэросила, полос поглощения (0 =1520, 1620 см ", 9<- ??= 3060 ???? -, ??1,1 ?? =3410 ", ?????????????????????? ?????? ?????????????????????????????? ?????????????????? ???????????????????? ..i(o???????????????? ???????????????????????? ?????????? ???? ?????????????????????? ???????????????? ?????????????????? 0,3 ??????????>

Пример 7. В герметичный ла- 10 бораторный реактор помещают 10 г аэросила марки А-300 и 10 r метааминофенола. Созрают динамический вакуум 1 х 10 мм рт,ст. и нагревают смесь до 100 С в течение 30 мин, затем охлаждают до комнатной температуры и вводят 4,0 г амиламина в парообразном состоянии. Смесь нагревают до 375 и поддерживают эту температуру в течение 1 ч, затем gO при этой же температуре откачивают пары непрореагировавшего фенола и побочных продуктов реакции. Полученный модифицированный фенолом кремнезем охлаждают до комнатной 23 температуры и выгружают. Наличие привитых функциональных групп определяют спектральными методами по появлению в ИК-спектре аэросила полос поглощения 1)с=с =1520, 1620 см, з0

«

4с н= 3060 см-"), характерных для соответствующих фенол ьных соединений.

Количество феноксильных групп на поверхности аэросила составило

0,25 ммоль/г, 3S

Пример 8. В герметичный лабораторный реактор помещают 10 г аэросила марки А-300 и 2 г фенола. Созда-2 ют динамический вакуум 1х10 мм рт ° ст. и нагревают смесь до 100 С в течение

30 мин, затеи охлаждают до комнатной температуры и вводят газообразный триметиламин при давлении 400 мм рт.ст.

Смесь нагревают до 380ОС и поддерживают эту температуру в течение часа. 4S

Затем при этой же температуре откачивают пары непрореагировавшего фенола и побочных продуктов реакции. После чего полученный модифицированный фенолом кремнезем охлаждают до ком50 натной температуры в условиях вакуума и выгружают. Наличие привитых функциональных групп определяют спектральным методом по появлению в ИК-спектре аэросила полос поглощенияз 1620 см ", 1510 см ", 9 „=

=. 3090 см, 3060 см ", характерных для фенольного соединения, а также по уменьшению интенсивности поЛосы

3750 см-1, принадлежащей валентным колебаниям гидроксильных групп поверхности кремнезема. Количество привитых феноксигрупп составило

0;32 ммоля/г.

fl р и м е р 9. В герметичный лабораторный реактор емкостью 1 л помещают 10 r аэросила марки А-300 и 2 r фенола. Создают динамический вакуум 1 х 10 мм рт.ст. и нагревают смесь до 100 С в течение 30 мин, зао тем охлаждают до комнатной температуры и вводят 2,5 r моногептиламина в парообразном состоянии. Смесь нагревают до 380 С и поддерживают эту температуру в течение часа, затем при этой we температуре откачивают пары непрореагировавшего Фенола и побочных продуктов реакции. После чего полученный модифицированный фенолом кремнезем охлаждают до комнатной температуры в условиях вакуума и выгружают. Наличие привитых функциональных групп определяют спектральным методом по появлению в ИКспектре аэросила полос поглощения

Фс=с1620 см, 1510 см, 1 сн= 3090 см>, 3060 см), характерных для фенольного состояния, а также по уменьшению интенсивности полосы 3750 см-", принадлежащей валентным колебаниям гидроксильных групп поверхности кремнезема. Количество привитых феноксигрупп составило 0,30 ммоль/г.

Приведенные примеры показывают, что при модифицировании дисперсных кремнеземов фенолами в присутствии аминов происходит химическая прививка феноксильных радикалов к поверхности кремнезема.

Формула изобретения

Способ модифицирования дисперсного кремнезема фенолами путем обработки кремнезема парами фенола в присутствии органического соединения, обладающего донорными свойст-! вами, отличающийся тем, что, с целью снижения токсичности, в качестве органического соединения используют амины общей формулы

R NH где m = 0-3, RC Н и п

1-7 °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

9 899111

l. Авторское свидетельство ГДР и 97552, кл. В 01 > 1/22, опублик.

1973 °

3. Авторское свидетельствЬ СССР по заявке H 2658284/23-26, кл. С 01 В 33/16, 1979 (прототип) .

4. Вредные вещества в промышлен5 ности. Под ред. Н.В.Лазарева. Л., "Химия", 1976, т.2, с.218-227, 443-445.

2. Патент США 11 3190870, кл.. 260- 144, опублик, 1965.

Тираж 576 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Заказ 11999/8

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель Т. Белослюдова

Редактор И.!Орковецкий Техред И. Тепер Корректор g,Пожо