Способ получения пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПУСТОТЕЛЫХ МИКРОСФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ, включающий смешение пирсгенной двуокиси кремния с водой, распылительную сушку полученной суспензии с последующей прокалкой продукта , отличающийся тем, что, с целью повышения качества продукта и сокращения времени процесса, смешение ведут в присутствии неионогенного поверхностно-активного вещества , взятого в количестве 0,052 ,0% от массы двуокиси кремния. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пог верхностно-активного вещества используют продукты поликонденсации этиленгликоля или взаимодействия окиси этилена с этиленгликолем.

69 l1ll

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NINVH05N

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OfHPlbfAO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4(51) С 01 В 33 12

Н АЬТОРСНОММ СЮДЕТЕПЬСТВМ (21) 3595453/23-26 (22) 24.05.83 (46) 15.02.85. Бюл. N 6 (72) И.Ф.Миронюк, А.А.Чуйко, N.È.Õîìà, Б.N.Ðîìàíþê, P.Â.Ñóøêî и В.А.Васько (71) Специальное конструкторско-тех нологическое бюро с экспериментальным производством института физической химии им. Л.В.Писаржевского (53) 546.28(088.8) (56) 1. Патент ФРГ № 1209108, кл. 12 G 1/01, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3449069, кл. С 01 В 33/12, О?.06,82. (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПУСТОTEJIbK МИКРОСФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ, включающий смешение пирогенной двуокиси кремния с водой, распылительную сушку полученной суспензии с последующей прокалкой продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продукта и сокращения времени процесса, смешение ведут в присутствии неионогенного поверхностно-активного вещества, взятого в количестве 0 052 0Х от массы двуокиси кремния.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества ис- I пользуют продукты поликонденсации этиленгликоля или взаимодействия окиси этилена с этиленгликолем.

1 11397

Изобретение относится к способам получения пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния, которые могут быть использованы в качестве адсорбентов, носителей катализаторов, наполнителей лакокрасочных и полимерных материалов.

Известен способ получения пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния, включающий смешение двуоки- 1р си кремния, полученной в электричес-кой дуге, с водой, распыпительную сушку полученной суспензии с последующей прокалкой продукта 1 .

Недостаток этого способа — низкий выход тонкостенных пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ полу- щ чения пустотелых микросферических

l частиц окислов металлов и металлоидов, включающий распылительную сушку водной суспензии гидрофильного соединения с последующей прокалкой. При g5 этом в водную суспензию дополнительно, вводят 15-80 мас. в пересчете на сухое вещество гидрофобного окисла с удельной поверхностью 20-400 магг

В качестве гидрофобного окисла исполь-зуют окисел, 25-75% поверхностных

30 гидроокислов которого замещено алЪ килсилильными группами,. а прокалку ведут при 650-1800 С (21.

Недостатками известного способа являются невысокое качество получае- З5 мого продукта, т,е, неоднородность по размерам получаемых частиц, повышенная толщина оболочки, а также необходимость длительного (в течение

2 ч) перемешивания исходной смеси для получения однородной суспензии.

Цель изобретения — повышение качества продукта и сокращение времени процесса.

Поставленная цель достигается со- 4> гласно способу получения пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния, включающему смешение пирогенной двуокиси кремния с водой, распылительную сушку полученной сус- >О пензии с последующей прокалкой продукта, при этом смешение ведут в присутствии неионогенного поверхностноактивного вещества, взятого в количестве 0,05-2,0 от массы двуокиси 55 кремния.

В качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) используют продукты поликонденсации этиленгликоля или взаимодействия окиси этилена с этиленгликолем.

Согласно предлагаемому способу пирогенную двуокись кремния с удельной поверхностью (по БЭТ) 60-400 м /г и насыпным весом 40-120 г/л вводят прф интенсивном перемешивании в водный раствор неионногенного ПАВ, содержание которого в растворе зависит от количества вводимой двуокиси кремния и составляет 0,05-2 от ее веса.

Суспензию перемешивают 20 мин, В качестве неионогенных ПАВ используют

ПЭГ-35, ПЭГ-115, представляющие собой продукты поликонденсации этиленгликоля. ОС-20 — продукт взаимодействия окиси этилена с этиленгликолем. Содержание двуокиси кремния в суспензии определяется требованием распыляемоспособности, зависит от величины удельной поверхности двуокиси кремния и составляет 10-40 . Образованную смесь распыляют путем подачи ее под давлением через распылительную форсунку в сушильную колонну, температура внутри которой составляет 150о

500 С и поддерживается постоянной с помощью электронагревательных элемен тов. При попадании распыленной суспензии в зону действия повышенных температур происходит процесс "вспучивания" капелек суспензии и испарения воды с их поверхности. Наличие примесей ПАВ в распыпяемой смеси способствует "вспучиванию" капелек и последующему образованию тс нкостенных пустотелых микросфер вследствие присутствия в такой массе пузырьков воздуха. Полученный в результате распылительной сушки продукт прокаливают при 800«1200 С с целью повышения его прочности.

Поставленная цель достигается при использовании только неионогенных ПАВ. В случае использования ионогенных, например катионогенных ПАВ, снижаются эксплуатационные характеристики пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния, так как вводимые при этом в суспензию ионы способствуют в процессе прокаливания кристаллизации аморфной двуокиси кремния.

При введении в суспензию менее

0,05 неионогенного ПАВ в получаемом продукте резко снижается содержание пустотелых микросферических час3 1 l397 тиц. При вводе в суспензию более 2 . неионогенного ПАВ происходит интенсивное вспенивание получаемой суспензии, которое ухудшает условия прогедения процесса распылитель- 5 ной сушки и снижает выход пустотелых микросферических частиц.

Пример 1. 20 кг пирогенной двуокиси кремния с насыпным весом

62 г/л и удельной поверхностью

1О

362,3 м /г смешивают в течение 20 мин с 60 кг воды и 0,006 кг (что соответствует 0,03 вес. от веса двуокиси кремния) неионогенного ПАВ OC-20.

Образовавшиеся в результате распылительной сушки частицы подвергают фракционированию и прокаливанию на воздухе при 650 С. Получают при этом

15,7 кг (выход составляет 78,5 ) пустотелых микросферических частиц с удельной поверхностью 308,3 м /г, насыпным весом 215 г/л, размером 90160 мкм, толщиной оболочки 0,9-1,5мкм

Пример 2. 20 кг пирогенной двуокиси кремния с насыпным весом

120 г/л и удельной поверхностью

186 м /г смешивают с 60 кг воды и

0,01 кг ПЭГ-35, что соответствует

0,05Х вес, от веса двуокиси кремния, представляющий собой продукт поликонденсации этиленгликоля, в высокооборотном смесителе до получения однородной текучей массы, которую затем подвергают распылительной сушке.

Распыление производят через распыяительную форсунку под давлением . 35

20 атм, создаваемым сжатым воздухом. .Температура в сушильной колонне составляет на входе 180 С, на выходе400 С. Полученные в результате распы40 лительной сушки частицы двуокиси кремния подвергают фракционированию и прокаливанию при 850 С. Образовав шийся при этом продукт в количестве

17,7 кг имеет форму тонкостенных

I 45 пустотелых микросферических частиц и характеризуется следующими показателями: удельная поверхность (по

БЭТ) 146 м /г, насыпной вес 354 г/л размер частиц основной фракции 90160 мкм; толщина оболочки 0,8-1,3 мкм

SO

Выход частиц 87,5Х.

Пример 3. 20 кг пирогенной двуокиси кремния с насыпным весом

120 г/л и удельной поверхностью 186 м /г SS смешивают с 60 кг воды и 0,2 кг .ОС-20 (что соответствует 1,0 вес.Х) представляющего собой неионогенное по01 4 верхностно-активное вещество, в высокооборотном смесителе до получения однородной текучей массы, которую затем подвергают распыпительной сушке. Распыление суспензии производят через раСпыпительную форсунку под давлением 20 атм, создаваемым сжатым воздухом. Температура в сушильной коо лонне составляет на входе 180 С, на выходе — 400 С. Образованные при этом частицы двуокиси кремния подверо гают прокаливанию при 800 С. В результате получают 19,34 кг тонкостенных пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния со следующими характеристиками: удельная поверхность (по БЭТ) 169,7 м /г насыпной вес 3 19 г/л; размер частиц основной фракции (преобладающий размер частиц) 40-90 мкм толщина оболочки 0,5-0,9 мкм. Выход частиц

96,7 .

Пример 4. 20 кг пирогенной двуокиси кремния с насыпным весом

120 г/л и удельной поверхностью (по

БЭТ) 186 м /г смешивают в высокооборотном смесителе с 60 кг воды и

0,4 кг ПЭГ-35 до получения однородной текучей массы, которую через форсунку с помощью сжатого воздуха распыляют в сушильную колонну, темпе1 ратура на входе и выходе которой сосо тавляет соответственно 180 и 400 С.

Образованный после распыпительной о сушки продукт прЬкаливают при 800 С.

Получают 18,9 кг тонкостенных пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния с удельной поверхностью (по БЭТ) 161 м /r, насыпным весом

327 г/л. Размер частиц основной фракции 60-120 мкм толщина оболочки 0,20,65 мкм. Выход частиц 94,5 ..

Пример 5. 20 кг пирогенной двуокиси кремния с насыпным весом

62 г/л и удельной поверхностью

Р62,3 м /г смешивают в течение 20 м с 60 кг воды и 0,5 кг неионогенного

ПАВ ПЭГ-115, что соответствует 2,5Х веса от веса двуокиси кремния. Образовавшиеся после распыпительной сушки частицы подвергают фракционированию и

O прокаливанию на воздухе при 65О С.

Получают 13, 1 кг пустотелых микросферических частиц (выход 65,6X) удельная поверхность которых

300,5 м /г; насыпной вес 215 г/л размер частиц 50-180 мкм, толщина оболочки 0,2-0,9.

1139701

Составитель В. Назаров

Редактор С.Лисина Техред Л.Мартяшова Корректор Е.Сирохман, Заказ 214/17 Тираж 462 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

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет значительно уменьшить время проведения процесса, а также обеспечивает ных по чительно (0,2-1, ) получение более однород"размерам частиц со знаболее тонкой оболочкой мкм ).