Способ получения раствора полисиликата лития

 

Изобретение относится к способу получения раствора полисиликата лития, применяемого для изготовления пленок, в частности антибликовых покрытий на экранах кинескопов в составах композиционных материалов и позволяет упростить процесс , сохранив низкую вязкость продукта. Силиказоль, полученный щелочным гидролизом тетраэтоксисилана, содержащий 20-40 мас.% SIO2, смешивают с раствором гидроксида лития, содержащим 0,35-5,4 мас.% SlaO, при молярном отношении реагентов в пересчете на оксиды Si02: SiaO 1:25.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик (я)з С 01 В 33/32

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4819561/26 (22) 26.03.90 (46) 30.05,92. Бюл. 3Ф 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ (72) О.Н.Емельянова, А.Ф,Логинов, И.КЛ ригорьев, Е.П.Кудрявцева, Л.Ф.Юрков, H.Ô.Èâàío8à и С.С.Егиэарян (53) 536.28(088.8) (56) Заявка Японии М 54-20480, кл. С 01 В 33/32, 1979. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА.

ПОЛИСИЛИКАТА ЛИТИЯ

Изобретение относится к химической промышленности, в именно к способу получения раствора полисиликата лития (литиевого силиказоля), предназначенного для изготовления пленок различного назначения и для использования в составах компо. зиционных . материалов, в частности для изготовления антибликовых покрытий на экранах кинескопов, Наиболее близким к предлагаемому является способ получения раствора полисиликата лития взаимодействием свежеприготовленной активной кремневой . кислоты с размером частиц менее 5 мкм, содержащей 1-7 мас.ф $!02, полученной пропусканием водного силиката натрия или калия через колонны с ионообменными смолами, с водным раствором или порошкообразным гидроксидом лития при молярном отношении SION/LQO = 2,2-20, 5U«1736926 А1 (57) Изобретение относится к способу получения раствора полисиликата лития, применяемого для изготовления пленок, в частности антибликовых покрытий на экранах кинескопов в составах композиционных материалов и позволяет упростить процесс, сохранив низкую вязкость продукта, Силиказоль, полученный щелочным гидролизом тетраэтоксисилана, содержащий

20 — 40 мас.$ В02, смешивают с раствором гидроксида лития, содержащим 0,35 — 5,4 мас.ф Slz0, при малярном отношении реагентов в пересчете на оксиды SiOg: SlzO =

=1:25.

Недостатками известного способа является необходимость работы с сильно разбавленными растворами на стадии ионного обмена и взаимодействия с гидроксидом лития, применение свежеприготовленного раствора кремневой кислоты, склонной к гелеобразованию, значительное усложнение технологии и большие энергетические затраты, связанные с необходимостью концентрирования применяемых сильно разбавленных растворов под вакуумом в испарителе с температурой паровой рубашки 120-150ОС, а также суммарная длительность процесса. которая включая стадий ионного обмена и уйаривания, составляет

8-20 ч.

Целью изобретения является упрощение процесса при сохранении низкой вязкости продукта.

1736926

Сущность предлагаемого способа заключается в том. что взаимодействие силиказоля с гидроксидом лития осуществляют при молярном отношении SlOz/LI20 - 1-25 с использованием 20-40 -ного силиказоля, полученного щелочным гидролизом тетраэтоксисилана (ТЭОС) и раствора тидроксида лития с содержанием Ll20 0,35 — 5,4 мас. .

Предлагаемый способ проще по сравнению со способом-,прототипом за счет исключения стадий ионообменного получения раствора активной кремневой кислоты и стадии вакуумного упаривания полученного раствора от содержания SiOz 1 — 7 до

20-22 мас. . Суммарное время процесса уменьшилось по сравнению с известным способом от 8-12 ч до 0,5-2 ч. При этом снижаются энергетические затраты эа счет исключения упаривания упрощается технологическое оборудование, так как не применяются вакуумные испарители и ионообменные колонны, кроме того, снижается трудоемкость и материалоемкость процесса, отпадает необходимость регенерации применяемых в способе-прототипе катионо- и анионообменных смол.

Использование в процессе высококонцентрированных силиказолей с содержанием %02 20 — 49 мас. j и концентрированных растворов гидроксида лития (до 5,4 мас.ф

LijO) позволяет вести процесс получения растворов полисиликата лития в интервале модулей 1-25 в одну стадию при перемешивании и температуре 40 — 60 С и получать раствор полисиликата лития с содержанием

Si0z 12 — 22 мас., т,е. в наиболее удобном для практического использования интервала концентраций, Полученный по предлагаемому способу раствор полисиликата лития имеет размер части 8-20 нм и вязкость 1,5-5,0 сСт, (в способе-прототипе 2,5—

15,5 сСт) что обеспечивает его высокую стабильность при хранении: допускаются значительные колебания температур при хранении и транспортировке продукта, в том числе замораживание золя (после размораживания золь полностью восстанавливает свои свойства); срок хранения товарного продукта не менее 1 г, Низкая вязкость продукта делает его удобным в эксплуатации и обеспечивает бесперебойное функционирование оборудования по нанесению покрытий методом пульверизации.

Предпочтительно использовать в качестве исходного сырья товарный стабилизированный (устойчивый при хранении не менее 1 r.) силиказоль, полученный гидролизом тетраэтоксисилана с использованием в качвстве щелочного катализатора гидролиза разбавленного раствора (0,7-1,5 мас, ) аммиака. Такой золь имеет размер частиц

18 — 30 нм и вязкость не более 10 сСт.

Интервал содержания SiOz в исходном растворе силикаэоля ограничивается снизу (20 мас.$) задачей получения концентрированного раствора полисиликатэ лития (12 мас.;(, Si02). который может служить товарным продуктом; максимальное содержание SlOz в исходном силикэзоле (40 мас. )

10 ограчичивается техническими воэможностями поддержания силиказоля в виде стабильного раствора со сравнительно низкой вязкостью без гелеобразования, Минимальная концентрация применяе15 мого раствора гидроксидэ лития (в пересчете на Li20 0,35 мас. ) определяется необходимостью получения заданного модуля конечного раствора при максимальном содержании Si02; максимальное содержа20 ние (5,4 мас. LizO) определяется растворимостью гидроксида лития в воде в интервале температур 40 — 60 С.

Процесс взаимодействия силиказоля с раствором гидроксида лития может быть

25 проведен при комнатной температуре через стадию гелеобразования с последующим самопроизвольным разжижением геля; перемешивание раствора в этом случае требу-, ется только на стадии смешивания

30 реагентов до стадии гелеобразования. Последующее разжижение геля происходит в течение 1 — 3 сут в зависимости от модуля и содержания сухих веществ в растворе, для получения однородного раствора требуется

35 кратковременное (в течение нескольких минут) перемешивание на завершающей стадии разжижения, Ведение процесса в течение нескольких суток предоставляется нецелесообразным, Повышение температу40 ры до 40-60 С позволяет провести процесс в течение 0,5 — 2 ч через стадию гелеобразования и быстрого разжижения или беэ изменения вязкости в зависимости от модуля и содержания SiOz.

45 Пример 1. В 250 г золя, полученного гидролизом ТЭСС в присутствии 0,7 мас. аммиака, имеющего средний размер частиц

30 нм и вязкость 9 сСт (марки К-1) с содержанием Si02 24, вводят 215 г раствора, 50 содержащего 8.05 г LlOH (или 2,3 мас,%

LizO), что соответствует молярному отношению В02/020 = 5,9. Синтез ведут при комнатной температуре в течение 4 ч. Получают опалесцирующий матово-белый золь с со55 держанием Я02 12,9% и 020 1,08, Полученный продукт имеет вязкость 1,6 сСт и устойчивым при хранении в течение 18 мес, Пример 2. 85 г силиказоля с содержанием SIO2 40 мас., полученного в присутствии щелочного катализатора (1,0 мас.

1736926

Составитель И, Веденеева

Редактор Т. Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор Э; Лончакова

Заказ 1866 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

NH40H), нагревают до 60 С, вводят при перемешивании 67 r раствора, содержащего

1,4 г LIOH (1,3 мас.% LizO), что соответствует

SION:Li2O = 18.6, и процесс продолжают в течение 1 ч при 60+0,5 C. Получают опалес- 5 цирующий полупрозрачный золь с содержанием SION 22,4, О20 0,6, вязкостью

4,5 сСт и модулем 18,6, Пример 3. В 200 г золя марки К 1 с содержанием SION 20% вводят 38 г раствора 10

LIOH, содержащего 1,99 г LI20(5,2 мас.7ь

LlzO), что соответствует SION:LI20 = 1.0,0.

Взаимодействие-ведут при 40 С в течение

0,5 ч и получают раствор с содержанием

SION 16,7%, О20 0,83%, модулем 10,0 и вяз- 15 костью 2,2 сСт.

Пример 4, 36,1 г ООН Н20 растворяют в 205 г воды (5,4 мас. 020) при нагревании и затем вводят 259 г,раствора, содержащего 75 r SION (29 SION), что соот- 20 ветствует SION. LI20 = 2,9. Реакцию ведут при

50 С в течение 2 ч и получают прозрачный раствор с содержанием SION 15, LiqO

2,57 модулем 2,9 и вязкостью 1 9 сСт.

Пример 5. 30 г золя с содержанием 25

5102 40 мас., описанного в примере: 2,смешивают с 70 r раствора, содержащего

0,24 г LI20 (0,35 мас. LI20), для чего 0,67 г

LIOH Н20 растворяют в 69,33 г Н20 молярное отношение Я02:LI20 в смеси равно 25: 30 получают раствор с содержанием Я!02

12,0, LI20 0,24" и модулем 25, вязкость продукта 1,8 сСт.

Устойчивость золей, описанных в примерах 2 — 5, не менее 1 r,. 35

Пример 6, К 27 кремнезоля К-1 с содержанием SI02 20 приливают 73 г раствора, содержащего 4.32 r LIOH (3,67ь LigO), перемешивание ведут при комнатной температуре в течение 0,5 ч. Получают 100 г раствора с модулем 1,0, содержанием 5!02

5,4, LI20 2,7, Вязкость раствора 1,6 сСт.

Раствор может быть упарен до содержания

ВО2 15,0 беэ гелеобразования.

Таким образом, предлагаемый способ характеризуется быстротой, простотой и экономичностью; позволяет получить продукт, обладающий совокупностью физико-химических свойств, позволяющих создавать на его основе высококачественные покрытия на подложках из различных материалов и разлйчного назначения, в частности равномерные светорассеивающие (антибликовые) покрытия дисплейных кинескопов, что значительно снижает нагрузку на зрение при работе с дисплеем, при сохранении исходного уровня контрастности и четкости изображения.

Формула изобретения

Способ получения раствора полисиликата лития, включающий взаимодействие силикаэоля и раствора гидроксида лития при перемешивании, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса при сохранении низкой вязкости продукта, взаимодействие осуществляется при молярном. отношении реагентов в пересчете на оксиды

SION:LizO = 1 — 25, в качестве силикаэоля используют силиказоль, полученный щелочным гидролизом тетраэтоксисилана, содержащий 20-40 мас, SI(h, и раствор гидроксида лития берут с содержанием

0;35 — 5,4 мас,о SION.