Способ модифицирования оксида цинка

 

СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ОКСИДА ЦИНКА, включающий обработку его газообразным тетрахлоридом кремния и последующую термообработку полученного продукта, отличающийся тем, что, с целью повьииения химической стойкости , стойкости к действию ультрафиолетового излучения и термостабильности целевого продукта, исходный оксид цинка предварительно сушат, .затем обработку его ведут до образо:вания на поверхности покрытия из 1-2 мономолекулярных слоев тетрахлорида кремния, после чего полученный продукт продувают сухим, а затем влажным воздухом с последующей термообработкой в окислительной атмосфере, причем сушку океида цинс $ ка, обработку его тетрахлоридом кремния и продувку воздухом осу (Л ществляют при 160-180°С..

(1% а1) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

М51) С 09 С 1 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCH0INY СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3278204/23-26 . (22 ) 22. 04. 81 (46) 15. 12.83. Бюл . Р 46 (72) A.Ï. Арьянов, A. A ° Ìàëûãèí, Г.Г,Савельев и Н.Ф.Стась (71) Томский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический ин, ститут им. С.М.Кирова (53) 667.662.114.712:54-116(088.8) (56) 1. Патент Англии Р 929695, кл. 95 А, опублик. 1963.

2. Патент Англии 9 1114509, кл. C 01 G 9/02, опублик 1968. (54).(57) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ОК

СИДА ЦИНКА, включающий обработку

ex î газообразным тетрахлоридом

/ кремния и последующую термообработку полученного продукта, .о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения химической стойкости, стойкости к действию ультрафиолетового излучения и термостабильности целевого продукта, исходный оксид цинка предварительно сушат, .затем обработку его ведут до образо;вания на поверхности покрытия из 1-2 мономолекулярных слоев тетрахлорида кремния, .после чего полученный продукт продувают сухим, а затем влажным воздухом с последующей термообработкой в окислительной атмосфере, причем сушку оксида цинка, обработку его тетрахлоридом сО

Ф кремния и продувку воздухом осу ществляют при 160-1800С.

1060655

Изобретение относится к технологии получения модифицированного оксида цинка, используемого в качестве пигмента в лакокрасочной промышленности, в промышленности строительных материалов и других от5 раслях техники.

Известен способ модифицирования оксида цинка, включающий обработку его раствором, содержащим силикат натрия, и последующую термообработ- 10 ку, что обеспечивает получение на оксиде цинка защитного поверхностного слоя двуокиси кремния (le .

Недостатком этого способа является то, что полученный оксид 15 цинка характеризуется низкой стой" костью при действии агрессивных сред и ультрафиолетового облучения.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является способ модифццирования оксида цинка, включающий обработку его парами тетрахлорида кремния при комнатной температуре и последующую термообработку полученного продукта при 400-900 С в атмосфере водоро-. о да f2) .

Недостатком данного способа является невысокая химическая стойкость, стойкость к действию ультра.фиолетового излучения и термостабильность модифицированного оксида цинка. Кроме того, выделение на поверхности оксида цинка при термообработке в восстановительной атмос-. фере существенно ухудшает его пиг- З5. ментные свойства.

Цель изобретения — повышение химической стойкости, стойкости к действию ультрафиолетового излучения и,термостабильности модифициро- 40 ванного оксида цинка.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу модифицирования оксида цинка, включающему сушку оксида цинка, обработку его па- 45 рами четыреххлористого кремния до образования на его поверхности оксида цинка покрытия.иэ 1-2 мономолекулярных слоев с последующей продувкой полученного при этом продукта сухим, а затем влажным воздухом и термообработку обработанного Продукта в окислительной атмосфере, причем сушку оксида цинка, обработку его тетрахлоридом кремния и продувку воздухом осуществляют при 160-180 С.

Предложенный способ модифицирования обеспечивает повышение химической стойкости оксида цинка более, чем в 5 раз, стойкости его к действию ультрафиолетового излуче- 60 ния в 2-5 раз и термостабильности в

2,0-4,5 раза по сравнению с известным способом.

Выбор температурного интервала проведения процесса сушки исходного оксида цинка, обработки его тетрахлоридом кремния, а также продувки воздухом обусловлен физикохимическими процессами, протекающими при предлагаемом способе модифицирования, и определяется необходимостью получения целевого продукта с высокими характеристиками стабильности.

При этом сушка при 160-180 С приводит к полному удалению с поверхности, исходного оксида цинка физически адсорбированной воды. При пропускании через слой оксида цинка воздуха, насыщенного парами SiC84, температура 160-180 С обеспечивает протекание только процесса хемосорбции S1C84 в виде одного слоя молекул.

Последующую продувку сухим, а затем влажным воздухом проводят для удаления из полученного пигмента избытка SiC04, который не хемосорбируется на поверхности, а остается в пигменте в пространстве между частицами, и последующего гидролиза хемосорбированного 81С14, причем температура 160-180 С обеспечивает мако симальное удаление четыреххлористого кремния и оптимальные условия протекания его гидролиза.

Последвяя стадия в процессе модифицирования, включающая прокаливание обработанного пигмента при 400-450 С, проводится в окислительо ной атмосфере, что обеспечивает образование мономолекулярного слоя двуокиси кремния, химически связанной с поверхностью цинка.

Получение на поверхности оксида цинка одного мономолекулярного слоя модификатора достигается при однократном проведении цроцесса модифихации по данному изобретению, Второй слой модификатора наносится на поверхность однократно модифицированного оксида цинка повторением тех же операций в аналогичных режимах. При этом двухслойное модифици-рование предпочтительнее однослойного, так как оно увеличивает химическую стойкость, стойкость к действию ультрафиолетового излучения и термостабильность целевого продукта. Последующее наращивание слоев

S1Og к заметным улучшениям не приводит.

Пример 1. 50 г оксида цинка загружают в вертикальный трубчатый реактор, повышают температуру до 160 С и через. слой оксида цинка пропускают сухой воздух со скоростью 0,5 л/мин в течение 1 ч. Затем при той же температуре через оксид цинка пропускают в течение 2 ч поток воздуха, предварительно насыщенный парами S1C34 . После этого

1060655

Модифицированный Время раствоДавление газообразных продуктов в ячейке. оксид цинка по рения в соляной примерам кислоте, ч масс-спектрометра, мм рт.ст. при нагре- при фотовании до лизе в те300зС чение 6 ч 9 10

1,6 10

Известный

Предлагаемый

4 ° 10

6,0 10

Не растворяется в тече- ние 3-х сут

2 ° 10

3,0 10

ВИИИПИ Заказ . 9965/27 Тираж 639 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород," ул.Проектная,4 реактор и оксид цинка продувают сухим воздухом в течение 1,5 ч, а затем пропускают предварительно увлажненный воздух до тех пор, пока в выходящем йэ реактора воздухе не ис- чезнет выделяющийся при гидролизе

НС3; По окончании гидролиза реактор охлаждают и обработанный оксид цинка переносят в муфельную печь, где прогревают его при 400 С в течение 2 ч.

Полученный таким образом модифицированный оксид цинка содержит один мономолекулярный слой S10q, химически связанный с его поверхностью. 15

Затем исследуют химическую стойкость, стойкость к действию ультрафиолетового излучения и термостабильность модифицированного оксида цинка. химическую стойкость модифици- р рованного пигмента определяют по взаимодействию его с соляной кислотой. Для этого 2 г образца смешивают с 100 мл 103-ного раствора

НС1 и при перемешивании определяют время полного его растворения при

200С.

Для определения термостабильности 50 r образца помещают в выкуумную ячейку масс-спектрометра ИПДО, откачивают ее до 1 10 мм рт.ст. и, нагревая образец с постоянной скоростью 2 град/мин до 300-400 С, фиксируют изменение давления и состав выделяющих газообразных продук.тов термолиза.

Определение устойчивости к дей-. ствию ультрафиолетового излучения полученного пигмента также проводят в ячейке масс-спектрометра, однако рместо нагревания образец облучают ультрафиолетовым светом от лампы

ДРШ-500 при 20ОC фиксируя давление газообразных продуктов фотолиза.

Пример 2. 40 г оксида цинка, полученного по примеру 1, повторно обрабатывают аналогично примеру 1.

При этом получают оксид цинка, модифицированный двумя мономолекулярными слоями двуокиси кремния, .химически связанной с поверхностью оксида цинка.

В таблице приводятся данные по устойчивости к воздействию различных факторов оксида цинка, полученного по данному изобретению, в сравнении с оксидом цинка, модифицированным известным способом.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает повышение химической стойкости модифицированного оксида цинка более чем в 5 раэ, стойкости, к действию ультрафиолетового излучения в 2-5 раз, термостабильности в 2,0-4,5..раза по сравнению с оксидом цинка, полученным известным способом. . Технико-экономическая эффективность данного изобретения определяеФся повышенной химической стойкостью, стойкостью к действию ультрафиолетового излучения и высокой термостабильностью модифицированного оксида цинка, что .делает предложенный способ перспективным для модифицирования оксида цинка, используемого в лакокрасочной и стро-ительной промышленнбсти.