Способ получения гидрофобного дисперсного материала

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОФОБ него ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА, содержаадегр на поверхности Si-Н связ:И, включаоищй обработку этилгидридсилоксанс в органическом растворителе с посяедукадей теруюобработкой, о тл и ч а ющ и и с я тем, что, с целью улуэдаения тexнoлoгнчecкиk ха1 кт;ерист«к получаемах продуктов за счет повышения содержания Si-H связей, в качестве этилгидшидсилоксана используют полиэтилгидркдсилоксановый полимер с молекулярным весеял 22000-24000, а термообработку ведут при 80-130 С в течение 0,5 11 ч. .

сю си . СОЮЗ СОВЕТСНИХ

МЛ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

1 (21 ) 3302728/23-26 (22) 08.06.81 (46 ) 30. 10. 83. Бюл. 9 40 (72) Н.Г.Качановский, Г.Я.Губа, A.À.Чуйко, В.М.Огенко, В.В.Павлов, E.П.Калашников, И.И.Хома и В.И.Плужник (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с эксперименталЬ-. ным производством Института физической химии нм. Л.B.Ïèñàðæåâñêoãî

AH Украинской ССР и Институт физической химии нм. Л.В.Писаржевского

АН Украинской ССР (53) 546.28(088.8) (56) 1. ТУ УССР Р 6-18-185-79.

2. Пащенко A.A. Воронков М.Г., Михайленко Л.A., Круглицкая В.Я., Ласская Е.A. Гидрофобизацня. Киев, "Наукова думка", 1973., 3() С 01 В 33 14 С 01 В 33/159 (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ Гидрофов

НОГО ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА, содержащего на новерхиости ==5i=-.Н-связи, включающий обработку этилгидридсилоксаном в органическом .растворителе с последуЮщей термообработксй, о тл -и ч а ю-. щ и и с .я тем, что, с целью улучшения технологических характеристик получаеыах продуктов за счет. повышения содержания =."З -Н связей, в качестве этилгидридсилоксана используют полиэтилгидридсилоксановый иолимер с молекулярньм весом 22000-24000, а термообработку ведут при 80-130 С в течение 0,5 1 ч.

1051048

Изобретение относится к получению гидрофобных дисперсных материалов, в частности окислов металлов и неметаллов, солей, неорганических волокон, порзшкообразных металлов и т.п., содержащих на поверхности

=-Qj -Н связи, и может быть использовано в производстве взрывчатых веществ, различных полимерных композиций и т.д.

Известен способ получения гидро- 10 фобных дисперсных кремнеземов, включающий модифицирование высокодисперсной аморфной двуокиси кремния-аэросила-парами алкилгидридхлорсиланов при 220-250 С в токе инертного 1 газа j1j .

Однако концентрация 5i -Н=связей на поверхности гидрофобного кремнЕзема, полученного по этому способу, недостаточно высока (не превыаает

0,7 ммоль/г6 0 } .

Кроме того, выделяется хлористый водород в процессе обработки кремнезема алкилхлорсиланами. Хлористый водород способен в ряде случаев вступать в химическую реакцию с обрабатываемой поверхностью и в некоторых случаях даже разрушать исход.ные материалы, резко ухудшая их эксплуатационные свой тва.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гидрофобныХ дисперсных материалов, включающий обработку полиэтилгидридсилоксанами (например, ГКЖ-94) в органических растворителях (2j .

Однако известным способом не уда. ется получить на поверхности кремнекислоты плотное гидридсилильное по- 40 крытие с высоким содержанием =5 †

=связей. Кроме того, обработка раствором этилгидридсилоксановой жидкости не способствует образованию прочной пленки в связи с тем,что указан- 45 ная жидкость содержит олигомеры с малым молекулярным весом.

Цель изобретения - улучшение технологических характеристик получаемых продуктов за счет повышения содержания р5<-Н=связей.

Поставленная цель достигается способом получения гидрофобного дисперсного материала, включающим; обработку этилгидридсилоксанами в органическом растворителе с поеледующей термообработкой,:в качестве этилгидридсилоксана используют поли" этилгидридсилоксановый полимер с молекулярньм весом 22000-24000, а термообработку ведут при 80-130 С в течение 0,5-1 ч.

Способ осуществляют следующим образом ..

Навеску гидрофобизуемого вещества загружают в раствор полиэтилгид- 65 ридсилоксанового полимера в органическом растворителе при перемешивании.

Раствор отделяют, а полученный продукт высушивают при 80-130О С в т еч ение О, 5-1 ч для з а крепления полимерного покрытия.

Способ позволяет получать гидрофобные дисперсные материалы с повышенным числом я5 -Н связдй на поверхности. При этом понижение температуры менее 80ОС и уменьшение времени термообработки менее 0,5 ч ведет к понижению гидрофобности получаемого продукта. Повышение температуры свыше. 130 С и увеличение. времени термообработки более 1 ч приводит к снижению количества и5 -Н связей на поверхности получаемого продукта. К снижению количества связей на поверхности полученного продукта ведет и использование полиэтилгидридсилоксана с молекулярным весом менее 22000. Применение полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярным весом свыше 24000 тех« нологически затруднено, так как с увеличением молекулярного веса полимера снижается его растворимость в органических растворителях.

Hp и м е р 1, 40 r окиси железа(Е е О ) загружают в. 140 мл,бензольного раствора полиэтилгидридси-, локсанового полимера с молекулярным весом 22000-24000 с концентрацией

4+0,25 вес.Ъ при перемешивании механйческой мешалкой со скоростью 100-, 1200 об/мин. Процесс нанесения полимера проводят в течение 25 мин, после чего раствор отфильтровывают, а полученный продукт высушивают при

85+5ОС в течение 1 ч.

После сушки копичество летучих веществ не превышает 0,02%.

Содержание =5 -Н=связей в полимерном покрытии составляет 95+1% от исходного количества в полимере. ,Гидрофобность полученного продукта определяют кипячением в деионизированной воде, гидрофобность равна

380 ч.

Содержание привитого полимера (привес) составляет 1,8% от веса исходного продукта (окиси железа), Ъ

Пример 2. 50 г азотнокислого аммония равномерно загружают в

175 мл толуольного раствора полиэтил- гидридсилоксанового полимера с моле кулярным весом 22000-24000 с концентрацией 3,2+0,3 вес. Ъ при перемешива« нии со скоростью 100-120 об/мин, после чего соль отфильтровывают и высушивают при 110+50C в течение

30 мин.

После сушки количество летучих веществ не превышает 0,02%.

1051048

Содержание в9 -Н=связей в полимерном покрытии составляет 94+1% от исходного количества в полймере.

Гидрофобность измеряют по методу определения скорости растворения в проточной воде. Скорость растворения исходной селитры 1 ч, гидрофобизованной .полиэтилгидридсилоксановым полимером 100 ч.

Привес составляет 1,5% от веса исходной соли. 10

Пример 3. 30 г базальтового штапельного волокна диаметром 1 мкм и длиной 3-6 мм с удельной поверх. ностью 5+1 м /г загружают в 120 мл толуольного раствора полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярным весом 22000-24000 с концентрацией 3,2+0,2 вес.% при перемешиванни со скоростью 100-120 об/мин.

После перемешивання в течение 20 мин 2О продукт отфильтровывают и высушивают при 100ОС в течение 1 ч.

Количество летучих веществ после сушки не превышает 0,02%. Содержание .

Я-.Н связей в полимерном покрытии составляет 93+1 вес.% от исходного .количества в йолимере.

Полимерное покрытие на базальтовом волокне начинает заметно раару. шаться при кипячении в деионизированной воде только через 400 ч.

Привес составляет 2% от весансходного волокна.

П р л -м е р 4 ° 50 г порошка алюминия с удельной поверхностью

8 м /r загружают в 150 мл бензольно- З5

2 го раствора полиэтилгидридсилоксано7 вого полимера с молекулярным весом ., 22000-24000 с . концентрацией 3,2+3% весовых при перемешнвании со скоростью 100-120 об/мин. После перемешива. 4р ния в течение 25+5 мин продукт отфильтровывают и сушат в течение 1 ч при. 80 + 5 С. Количество =-«1-Н связей в полимерном покрытии составляет

94 + 1% от содержания в исходном по- 45 лимере. Гидрофобность, определенная методом кипячения в деионизированной воде, составляет 350 ч, а привес 2% от веса исходного продукта.

Пример 5. 40 г каолина загружают в 140 мл 3,5%-ного раствора . полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярным вксом 22000-24000 и перемешивают в течение 20 мин. Затем продукт отфильтровывают, высушивают при 100 С в течение 45 мин и определяют содержание привитого полимера (привес), которое составляет 2% от веса исходного продукта.

Количество летучих веществ после 60 сушки не превышает 0;02%.

Количество 6 -Н=связей на поверхности продукта, определенное по методу Церевитинова, составляет 95 +1% от содержания в исходном полимере.

Гидрофобность, определяемая кипячением в деионнзированной воде, составляет свыше 1000 ч.

Пример 6. 30 r мела с удель" ной поверхностью 2,4 м /г загружают в 150 мя 3%-ного раствора полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярным весом 22000-24000 в гексане и перемешивают в течение 25 мин.

Затем мел отфильтровывают и сушат в течение 1 ч при 90 С.

Количество привитого полимера на поверхности (привес) составляет

1,8 вес.% от веса исходного продукта, Количество в9 -H-связей состав-. ляет 96 + 1 вес.% от содержания в исходном полимере.

Продукт гидрофобен при ккпячеиии в деионизированной воде свыше 2000 ч.

Пример 7. 100 г порошкообраэного поливинилхлорида Равномерно засыпают в 350 мл .полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярньм весом 22000-24000 в четыреххлористом углероде с концентрацией 3,6+0,2вес.% при перемешивании механической ме-. шалкой(Ю 100-126 o6/мин), после чего отфильтровывают и сушат при

100 С в течение 0,5 ч.

Гидрофобность, определяемая кипячением в деионизированной воде, равна 420 ч.

Привес равен 1,9% от веса исходного продукта.

Содержание Фм -Нзсвяэей в полииерном покрытии составляет 94+1% от исходного количества в полимере.

П р и и е р 8. 50 r азотнокислого аммония равномерно загружают в175 мл толуольного раствора полиэтил гидридсилоксанового полимера с моле4 ,кулярным весом 22000-24000 с концент:рацией 3,2 + 0,03 вес.% и перемеши вают в течение 25 мин со скоростью

100-120 об/мин, после чего соль отфильтровывают и высушивают при 100 С в течение 20 мин.

После сушки содержание летучих веществ в продукте находится в преде- . лах 0,02%.

Содержание г61-Н-связей в получен ном полимерном покрытии составляет.

94% от исходного количества в полимере.

Время растворения гидрофобиэованной селитры в проточной воде составляет 70 ч, а исходной 1 ч.

Привес равен 1,5% от веса исходной соли.

Пример 9. 50 г порошка алюMHHHH загружают при перемешивании в

:150 мл 3%-ного бензольного раствора полиэтилгидридскпоксанового полимера с молекулярным весом 22000-24000 °

После перемеаивания в течение 25 мин продукт отфильтровывают и сушат в течение 1 ч при 65 С.

1051048

Содержание летучих веществ s полу:ченном продукте не превыаает 0,02%.

Содержание р9 -Н связей в поли-, мерном покрытии составляет 95% от содержания в исходном полимере.

1 идрофобность определенная мето дом кипячения в деионизированной воде, составляет 100 ч, а привес составляет 2% от scca исходного продук,,:та.

Пример 10. 40 r окиси железа1О равномерно загружают в 140 мл 4%-ного бензольного раствора полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярным весом 22000-24000 и перемешивают в течение 25 мин. Полученный. t5 продукт отфильтровывают и сушат при

140ОС в течение 1,5 ч.

Содержание летучих веществ в полученном продукте составляет 0,02%, количество =-б -Н связей составляет ;р

88% от исходного количества в полимере.

Гидрофобность, определенная кипяче,нием в деионизированной воде, сос.— тавляет.390 ч. 25

Привес равен 2% от веса исходного (окисла.

Пример 11. 50 г азотнокислого аммония загружают в емкость, содержащую 175 мл ЗЪ-ного толуольно- ЗО го раствора полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярным весом

18000-20000 и перемешивают в течение 25 мин со скоростью 100-120 об/мин: затем соль отфильтровывают и сушат при 100 С в течение 1 ч.

Содержание летучих веществ в полученном продукте составляет 0,02%.

Количество ==gj-Нжсвязей в полученном полимерном покрытии составляет 85% от исходного количества в по- 4Î лимере.

Гидрофобность, определенная раст,ворением полученного продукта в проточной воде, равна 90 ч.

Пример 12. 50 г азотнокислого аммония обрабатывают при пере- . мешивании 175 мл ЗЪ-ного толуольного раствора полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярным весом 20000- .

22000 в течение 25 мин, после чего l соль отфильтровывают и высушивают при 100 С в течение 1 ч, Содержание р <-Н=связей в полимер. ном покрытии, полученном на поверхности азотнокислого аммония, составляет 92% от исходного количества в полимере, Гидрофобность, определенная раст" ворением продукта в проточной воде, составляет 100 ч.

В таблице приведены свойства продуктов, получаемых по предлагаемому и известному способам.

Как видно из данных таблицы, предлагаемый способ (примеры 1-7) позволяет получать гидрофобные дисперсные материалы с повышенным содержанием еЯ-Н=связей на поверхности.

Это особенно важно для производства горючих и взрывчатых веществ, а также топлив. Учитывая то, что в процессе окисления гБ -Н связей выделяется водород, повышение количества

=5< -Н=связей на поверхности получаемых продуктов при минимальном увеличении. их веса (привес 1,5-2%) способствует повышению энергоемкости данных продуктов на ..единицу веса, являющейся одной из основных характеристик взрывчатых веществ.

А такие дисперсные материалы как окись железа,. каолин, мел, базальтовое волокно, порошок. алюминия,, содер. жащие на поверхности 5(-Н=связи, могут быть использованы в качестве активных наполнителей в производстве эластомеров на основе силоксановых . каучуков, полимерных композиций и т.д.

Активные наполнители характеризуются наличием на их поверхности химически привитых функциональных групп, способных к взаимодействию

ic наполняемой полимерной средой и улучшающих физико-механические свойства полимеров. Увеличение концентрации привитых групп способствует повышению активности наполннтеля.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет добиться улучшения технологических характеристик получаемых продуктов за счет повышения содержания =-% -Н=связей.

1051048

Свойства гидрофобных дисперсных материалов

Свойства полученных продуктов

Модификатор Дисперсный материал

Привес, ф

Удельная поверхность| м /г рН

Количество в9 -Нсвязей (в

% от исходного количества в полимере) Гидрофобность ч

Окись железа полиэтил гидридсилиоксановый полимер

95+ 1

8,1

1,8

380

8,2

ГКЖ-9 4

94+1

1,5

100

Азотнокислый аммоний полимер

ГКЖ-9 4

2,3

Баз альтовое волокно

6,0,5

93+1

400 полимер

Порсюаок алюминия

94 + 1 .350 2

95 + 1 Свыае 1000 2

7,0

6,5

Каолин

2,4

1,8

8,0

200 и

1 Поли BH нил» хлорид

1,9

420

94 + 1

7,5

СоставитЕль В. Назаров

Техред A.Ач

Корректор A Çèìîêoñîâ

Редактор С. Квятковская

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

Заказ 8591/24 Тираж 471 подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобреннй и открытий

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