Способ изготовления гидрофобного порошка

 

Использование: медицина, лечение ожоговых больных, а также в качестве наполнителя в строительных материалах, пластмассах, красках. Сущность изобретения: готовят 0,5 - 5%-ный водный раствор гидрофобизатора, увлажняют им оплавленный стеклянный порошок до получения суспензии с соотношением порошок-жидкость 1:(0,03 - 1,0). После перемешивания суспензии в течение 5 - 30 мин раствор сливают, осадок обезвоживают и сушат порошок в токе газообразного теплоносителя при 40 - 90^oС, после чего проводят прокаливание при 140 - 150^oС в течение 2 ч. Гидрофобный порошок имеет насыпную плотность приблизительно 1,5 г/см³, угол естественного откоса приблизительно 30^o, время полного смачивания пробы порошка более 4 ч, при контакта порошка с влагой рН среды повышается до 10 - 12, способность порошка к псевдоожижению хорошая. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области нанесения покрытий на порошкообразные материалы и может быть применено для получения гидрофобного мелкодисперсного порошка, предназначенного для использования в медицинской технике в качестве рабочего тела в установках, работающих на принципе псевдоожижения слоя порошка и используемых для лечения ожоговых больных, а также в качестве наполнителя в строительных материалах, пластмассах и красках.

Известно использование в медицинских установках полых стеклянных микросфер золы уноса тепловых электростанций [1]. Однако полые стеклянные микросферы в процессе работы будут быстро разрушаться, т.к. стенки микросфер очень тонкие, что может приводить к попаданию осколков в глаза, дыхательные и пищеварительные пути пациента и персонала. Этот недостаток устраняется использованием в медицинских установках оплавленного стеклянного порошка (микрошариков).

Однако практическое применение исходного оплавленного стеклянного порошка в медицинских установках типа "КЛИНИТРОН" не дало положительных результатов. Порошок не обладает гидрофобными свойствами, поэтому установку трудно ввести в рабочий режим, износостойкость порошка к трению недостаточная и время качественной работы установки снижается. Порошок не обладает бактерицидными свойствами. В результате истирания частиц порошка образуется стеклянная пыль.

Придать порошку гидрофобные свойства и повысить его износостойкость можно путем нанесения на поверхность частиц порошка кремнийорганических свойств - гидрофобизаторов.

Известен способ нанесения гидрофобного покрытия на вспученный перлит для повышения химической устойчивости и улучшения гидрофобных свойств [2]. Способ заключается в нанесении жидкого кремнийорганического гидрофобизатора (например, алкилсиликоната Na) на вспученный материал во взвешенном состоянии, перемешивании массы, ее последующей сушке дымовыми газами, полученными при вспучивании перлита и осаждении готового материала. Способ имеет довольно сложное аппаратурное оформление, но не предусматривает мер по предохранению частиц порошка от агломерации. Это может приводить к получению порошка со значительным количеством слипшихся частиц, а также частиц с дефектами гидрофобного покрытия, что недопустимо для порошка, используемого в медицинских установках.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ получения гидрофобного минерального наполнителя, заключающийся в нанесении гидрофибизатора на поверхность наполнителя и последующую сушку [3]. При этом вначале измельченный наполнитель увлажняется до получения суспензии при соотношении измельченный наполнитель: вода, равном 1:(1 -1,5), а затем в суспензию вводится гидрофибизатор в количестве 0,4 -1,3% от массы наполнителя, после чего суспензия обезвоживается, а осадок высушивается при 100 - 140^oC.

Однако известный способ имеет недостатки. Практика показала, что при введении гидрофобизатора в суспензию не всегда удается получить качественное покрытие, т.к. исходные порошки имеют различную степень загрязнения поверхности, что приводит к неодинаковой гидрофобизации порошков.

Сушка наполнителя в барабанной сушилке может приводить к агломерации частиц порошка, что приведет к неконтролируемому изменению свойств готового продукта, а это недопустимо для порошка, используемого в медицинских установках.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является получение наполнителя с прочным гидрофобным покрытием, обладающим бактерицидными свойствами. Техническим результатом заявляемого способа является получение стеклянного порошка, обладающего гидрофобными и бактерицидными свойствами и следующими физико-технологическими параметрами: размер частиц 50 - 150 мкм, форма частиц сферическая, насыпная плотность ≈ 1,5 г/см, способность к псевдоожижению хорошая, при контакте порошка с влагой pH среды повышается до 9 - 10 (что способствует гибели бактерий), время полного смачивания более 4 ч.

Для решения поставленной задачи предложен способ получения гидрофобного порошка, включающий нанесение жидкого гидрофобизатора на поверхность исходного порошка при перемешивании полученной суспензии, обезвоживание и последующую сушку полученного осадка при непрерывном перемешивании, в котором в качестве исходного порошка используют оплавленный стеклянный порошок с частицами сферической формы, гидрофобизатор наносят на поверхность порошка из 0,5 - 5%-ного водного раствора при соотношении массы исходный порошок: раствор 1: (0,3 - 1,0), перемешивание осуществляют 5 - 30 мин, а сушку проводят при 40 - 90^oC. Сушку осуществляют в режиме псевдоожижения (кипения) слоя порошка, в зоне газообразного теплоносителя (нагретого воздуха). После сушки порошок подвергается прокалке при 140 - 150^oC в течение 2 ч.

В отличие от прототипа при перемешивании суспензии порошок - раствор гидрофобизатора в течение 5 - 30 мин (зависит от степени загрязнения порошка) происходит отмывка поверхности частиц порошка от загрязнения, т.к. раствор гидрофобизатора имеет щелочную реакцию и обладает поверхностно-активными свойствами, что способствует более полному обволакиванию поверхности частиц молекулами гидрофобизатора и образованию однородной пленки. Сушка обезвоженного осадка при непрерывном перемешивании в токе газообразного теплоносителя при 40 - 90^oC исключает агломерацию частиц порошка и приводит к получению более качественного однородного покрытия на поверхности частиц. Проведение сушки в режиме псевдоожижения (кипения) слоя порошка снижает силы взаимодействия частиц друг с другом при перемешивании и тем самым приводит к уменьшению образования дефектов в процессе закрепления слоя на поверхности частиц. Проведение процесса сушки при 40 - 90^oC позволяет получить более прочное покрытие за счет химической связи молекул гидрофобизатора с ионами металлов стеклянной основы. Прокалка порошка при 140 - 150^oC в течение 2 ч приводит к прекращению реакции и окончательному закреплению покрытия на поверхности частиц.

Для изготовления гидрофобного порошка использованы следующие материалы: оплавленный стеклянный порошок с частицами сферической формы и размером 50 - 150 мкм; этил- или метилсиликонат натрия, ГКЖО10 или ГКЖ11; вода.

Использование в качестве гидрофобизатора этил- или метилсиликонатов натрия позволяет получить порошок, который обладает гидрофобными свойствами (время полного смачивания более 4 сут), а при контакте с влагой гидрофобный порошок имеет щелочную реакцию (pH 8 - 12), что способствует гибели бактерий.

Способ получения гидрофобного порошка осуществляется в следующей последовательности.

В сосуде с механической мешалкой готовят водный раствор гидрофобизатора, для чего в дозированное количество воды при перемешивании добавляют дозированное количество гидрофобизатора ГКЖ10 или ГКЖ11 30%-ной концентрации. Полученным раствором увлажняют порошок до получения суспензии с соотношением массы порошок: жидкость 1:(0,3 - 1,0). Суспензию перемешивают в течение 5 - 30 мин, после чего раствор сливают и осадок обезвоживают под вакуумом или избыточным давлением (1 - 2 атм). Сушку осадка проводят в токе газообразного теплоносителя при перемешивании и температуре 40 - 90^oC до получения легкосыпучего порошка. Прокалку порошка приводят при 140 - 150^oC в течение 2 ч.

Для гидрофобизации порошка использовали аппарат, снабженный пористым дном, механической мешалкой, системой обезвоживания (вакуумирования) и системой продувки слоя порошка нагретым воздухом.

Проведены испытания и определены свойства полученного порошка.

Результаты испытаний гидрофобного порошка представлены в табл. 1.

Разработанный способ позволяет получить гидрофобный стеклянный порошок с бактерицидными свойствами за счет повышения pH водной среды при контакте с порошком, предназначенный преимущественно для использования в качестве рабочего тела (наполнителя) в медицинских установках, работающих на принципе псевдоожижения. Гидрофобное покрытие упрочняет поверхность частиц порошка за счет химической связи с ионами металлов стеклянной основы, что положительно сказывается на работоспособности порошка в медицинских установках.

Способ позволяет наладить производство новой продукции, в которой нуждается медицина, обеспечить порошком (наполнителем) отечественные медицинские установки и отказаться от валютных закупок порошка для эксплуатации зарубежных установок типа "КЛИНИТРОН".

Сравнительные характеристики гидрофобного порошка, полученного по предлагаемому способу, и порошка фирмы SSI (Франция), используемого в установках "КЛИНИТРОН", приведены в табл. 2.

Из данных табл. 2 следует, что гидрофобный порошок, полученный по предлагаемому способу, по своим свойствам аналогичен зарубежному порошку фирмы SSI.

Формула изобретения

1. Способ изготовления гидрофобного порошка, включающий нанесение на поверхность исходного порошка жидкого гидрофобизатора при перемешивании полученной суспензии, обезвоживание и последующую сушку осадка при непрерывном перемешивании, отличающийся тем, что в качестве исходного порошка используют оплавленный стеклянный порошок, гидрофобизатор наносят на поверхность порошка из 0,5 - 5% водного раствора, при этом массу исходного порошка к водному раствору выбирают из соотношения 1 : 0,3 - 1,0, перемешивание суспензии осуществляют 5 - 30 мин, а сушку проводят при температуре 40 - 90^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку осадка осуществляют в режиме псевдоожижения в токе газообразного теплоносителя.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве теплоносителя используют нагретый воздух.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что после сушки проводят прокаливание полученного порошка при температуре 140 - 150^oС в течение 2 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1