Способ получения модифицированного осажденного кремнеземного наполнителя

 

Изобретение относится к модифицированным кремнеземным наполнителям, применяемым в производстве антислеживающих веществ для огнетушащих порошков, минеральных удобрений, матирующих средств для лаков, наполнителей для резинотехнических изделий. Сущность изобретения заключается в том, что в суспензию осажденного кремнеземного наполнителя перед сушкой вводят этилгидридсилоксановое масло, взятое в количестве 5-20 мас. % от количества кремнезема. Согласно изобретению повышается степень гидрофобности, снижается слеживаемость и сохраняются эти первоначальные свойства в процессе длительного хранения целевого продукта. 1 табл.

Изобретение относится к модифицированным кремнеземным наполнителям, применяемым в производстве антислеживающих веществ для огнетушащих порошков, минеральных удобрений, матирующих средств для лаков, наполнителей для резинотехнических изделий и других отраслях промышленности.

Известен способ получения модифицированных кремнеземов (а.с. СССР N 373255, кл. C 01 B 33/12, 1975 г.) путем их обработки политетрацианэтиленом или политетрацианбензолом, который получают из соответствующего мономера из газовой фазы на поверхности кремнезема.

Недостатком способа является сложность технологического процесса, низкая степень гидрофобности (12%), слеживаемость продукта через 6 месяцев хранения.

Известен способ получения гидрофобной двуокиси кремния (а.с. СССР N 440339, кл. C 01 B 33.193, 1974 г.) путем осаждения ее из раствора силиката натрия электролитом с последующей обработкой полученной суспензии двуокиси кремния диметилдихлорсиланом в количестве 17% к весу двуокиси кремния, промывкой и сушкой осадка при 135^oC, при дальнейшем прокаливании в течение 2 ч. при температуре 380-400^oC.

Недостатком способа является сложность технологического процесса, низкая степень гидрофобизации (23%) и слеживаемость продукта через 8 месяцев хранения.

Известен способ получения гидрофобных гелей (пат. Франции N 1544835, кл. C 01 B, 1967 г.) путем промывки гидрогелей от щелочи и выдержки в автоклаве при давлении 120 атм и температурой 250^oC с последующим снижением давления и продувкой азотом.

Недостатком способа является сложность технологического процесса, низкая степень гидрофобизации (37%) и слеживаемость продукта через 10 месяцев хранения.

Известен способ получения термостойкого гидрофобного наполнителя (а.с. СССР N 1288191, кл. C 09 C 3/12, 1987 г.) путем двойной обработки аэросила кремнийорганическим соединением на первой стадии фенилсиландиолом, на второй - полиметилсилоксаном.

Недостатком способа является низкая степень гидрофобизации (47%) и слеживаемость продукции через 14 месяцев хранения.

Известен способ получения модифицированного диоксида кремния (а.с. СССР N 1328289, кл. C 01 B 33/18, 1987 г.) путем осаждения кремнезема из раствора силиката натрия с последующей обработкой суспензии аминоспиртом в количестве 1,5-7 мас. % к весу продукта, сушкой при температуре 40-170^oC и помолом целевого продукта.

Недостатком способа является сложность процесса, так как требует стадию помола, низкая гидрофобность (5%), высокая слеживаемость порошка через 8 месяцев хранения.

Известен способ получения модифицированного диоксида кремния (патент РФ N 2021203, кл. C 01 B 33/18, 1994 г.) путем смешения водной суспензии диоксида кремния с алкилсиликонатом натрия (ГКЖ-10) или с алюмометилсилоксанолят натрия (Петросил-2М) в количестве 10-40% от количества кремнезема и последующей сушкой при температуре 680-750^oC.

Недостатком способа является низкая степень гидрофобности (82%) при большом расходе модификатора (45%), слеживаемость продукта через 18 месяцев хранения.

Способ принят за прототип, так как по технологическому процессу и достигаемым результатам близок к заявляемому.

Целью изобретения является повышение степени гидрофобности, снижение слеживаемости и сохранение этих первоначальных свойств в процессе длительного хранения целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в суспензию осажденного кремнеземного наполнителя перед сушкой вводят в качестве модификатора этилгидридсилоксановое масло, взятое в количестве 5-20 мас.% от веса целевого продукта.

Этилгидридсилоксановое масло выпускается согласно требований ТУ 6-02-816-78, содержит в своем составе диоксида кремния в пересчете на кремний (Si) - 16,5 - 19,5% и активного водорода 0,6-0,8%. Хорошо растворим в воде и органических растворителях, применяется в хлебопекарной промышленности в качестве антиадгезионного и коррозионностойкого покрытия хлебных алюминиевых форм.

Введение в суспензию осажденного кремнеземного наполнителя этилгидридсилоксанового масла способствует взрыхлению структуры и более полному вытеснению из пор катионов адсорбированных солей активным водородом и стабилизации размера пор.

Таким образом этилгидридсилоксановое масло полностью и быстро связывается с частицами осажденного кремнезема.

В процессе сушки идет упрочнение пор и усиливание адсорбции этилгидридсилоксанового масла частицами осажденного кремнезема. В результате чего осажденный кремнеземный наполнитель приобретает высокую гидрофобность (98%), которая сохраняется в течение длительного срока (30 мес.), при этом не проходит процесса коагуляции частиц и наполнитель обладает высокими сыпучими свойствами, что снижает слеживаемость порошка при длительном хранении (30 мес.).

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1.

В карбонизатор закачивают раствор жидкого стекла в количестве 2-0 м³ с плотностью 1,06. . . 1,09 г/см³ и проводят карбонизацию углекислым газом с содержанием CO₂ 17-25 об.% при температуре жидкого стекла 78-82^oC. Процесс ведут до достижения pH 9-10,5.

Полученную суспензию подвергают нейтрализации серной кислотой до pH 5-8,5 с выдержкой в реакторе не менее 10 мин. Из реактора суспензия насосами подается на фильтрпрессы, где осадок двуокиси кремния отфильтровывается от маточника и промывается теплой водой (t 25-60^oC) в течение 30-60 мин.

Затем в сборник с мешалкой подают 10000 кг 10%-ной водной суспензии осажденного кремнезема и смешивают с 100 кг этилгидридсилоксановым маслом (КЭ-30-04 по ТУ 6-02-816-78) из расчета 10% по отношению к сухому кремнезему и сушат в распылительной сушилке при начальной температуре 600-750^oC с охлаждением до температуры 130-140^oC. Готовый продукт с влажностью не более 7% поступает в бункер и затаривается.

Полученный модифицированный осажденный кремнеземный наполнитель имеет следующие качественные показатели: степень гидрофобности - 95%, однородный сыпучий порошок. Сохраняются эти первоначальные свойства в течение 30 месяцев хранения.

Пример 2.

Процесс ведут по примеру 1, но дозируют 20% к сухому кремнезему этилгидридсилоксанового масла.

Пример 3.

Процесс ведут по примеру 1, но дозируют 5% к сухому кремнезему этилгидридсилоксанового масла.

Пример 4.

Процесс ведут по примеру 1, но дозируют 4% к сухому кремнезему этилгидридсилоксанового масла.

Пример 5.

Процесс ведут по примеру 1, но дозируют 21% к сухому кремнезему этилгидридсилоксанового масла.

На основе фосфатов аммония с добавлением 4% полученного по примеру 1, 2, 3, 4, 5 модифицированного осажденного кремнеземного наполнителя были приготовлены и испытаны огнутушащие порошки на качественные показатели согласно ГОСТу 26952-86.

Результаты всех испытаний представлены в таблице.

Степень гидрофобности определяют по ТУ 6-18-185-89.

Слеживаемость, текучесть, остаток порошка в огнетушителе определяют согласно ГОСТу 26952-86 "Порошки огнетушащие, общие технические требования и методы испытания".

Кроме этого, слеживаемость модифицированного осажденного кремнеземного наполнителя определяют через каждые 3 месяца хранения по следующей методике: отбирают из заложенных на хранение образцов пробу в количестве 100 г и свободно просеивают через сито с сеткой N 0,5 (133 отв/см²) по ГОСТ 6613-86. Полное прохождение пробы через сито указывает на отсутствие слеживаемости и агрегацию частиц в процессе хранения целевого продукта. Одновременно из этих проб также определяют степень гидрофобности.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 1, 2, 3 демонстрируют, что можно достичь высоких показателей качества при введении этилгидридсилоксанового масла в суспензию осажденного кремнезема 5...20 мас.% от веса целевого продукта и сохранить эти показатели в течение длительного срока хранения (до 30 мес.), Пример 4 демонстрирует, что снижение количества модифицирующей добавки менее 5 мас. % от веса целевого продукта приводит к ухудшению качественных показателей: по степени гидрофобности, слеживаемости и текучести через 18 месяцев хранения и увеличению остатка порошка в огнетушителе.

Согласно требований ГОСТ 26952-86 "Порошки огнетушащие. Общие технические требования и методы испытаний" качественные показатели должны быть: текучесть не более 0,24 кг/с при остатке порошка в огнетушителе не более 15 мас. % при низкой слеживаемости, сохраняющейся в течение длительного срока хранения (не менее 24 мес.). Согласно требований ТУ 6-00-0204868-6-91 с изм. 1 "Наполнитель кремнеземный осажденный, степень гидрофобности должна быть не менее 85% и должна сохраняться в течение длительного срока хранения (не мене 24 мес.).

Пример 5 демонстрирует, что использование модификатора более 20 мас.% в данном способе нецелесообразно, так как это приводит к перерасходу с увеличением себестоимости целевого продукта, а качественно модифицированного осажденного кремнеземного наполнителя улучшается незначительно.

Пример 6 демонстрирует, что осажденный кремнеземный наполнитель, полученный по известному способу (прототипу), значительно уступает по всем качественным показателям, а по степени гидрофобности не соответствует современным требованиям ТУ 6-00-0204868-6-91 с изм. N 1, так как степень гидрофобности должна быть не менее 85%.

Следовательно, предлагаемый способ получения модифицированного осажденного кремнеземного наполнителя дает возможность повысить качественные показатели: по степени гидрофобности, слеживаемости, текучести и остатку порошка в огнетушителе при сохранении первоначальных свойств в течение длительного срока хранения (до 30 месяцев) и низком расходе модификатора.

Формула изобретения

Способ получения модифицированного осажденного кремнеземного наполнителя, включающий осаждение кремнезема из раствора силиката натрия, нейтрализацию, промывку осадка, смешение водной суспензии с модификатором и сушку продукта, отличающийся тем, что в качестве модификатора используют этилгидридсилоксановое масло, взятое в количестве 5 - 20 мас.% от количества кремнезема.

РИСУНКИ

Рисунок 1