Способ получения органокрвмнеземов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 436059

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 28.06.72 (21) 1803604/23-4 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.07.74. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 25.12.74 (51) M. Кл. С 07f 7/02

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэооретений н открытий (53) УДК 547.245.07 (088.8) (72) Авторы изобретения Д. Я. Жинкин, А. А. Чуйко, О. А. Макаров, В. А. Тертых, Г. Е. Павлик, А. С. Шапатин, В. И. Ватаманюк, М. И. Хома и Н. В. Хабер (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОКРЕМНЕЗЕМОВ

R К

Si — N

R

unu Si—

R (R R" И)о Si (СНЗ)4 а, Изобретение относится к способу получения кремнеземов, модифицированных кремнийорганическими соединениями и используемых, например, в качестве активных наполнителей полимерных материалов общего и специального назначения.

Известен способ получения органокремнеземов путем обработки пирогенного кремнезема сначала аммиаком, циклополисилоксаном, а затем силазаном с последующим добавлением воды (0,5% по весу). Но получаемые по этому способу органокремнеземы имеют 2,2% по весу химически связанных триметилсилоксигрупп. Метод многостадиен, технологически сложен.

По предлагаемому способу поверхность SiO> обрабатывают кремнийорганическими соединениями общей формулы где R и R — H, алкил, арил, замещенный арил или алкил; n=2 — 4; m= 1 или 2 или их смесями с силазанами и аминосиланами общей формулы где R" — Н, алкил, арил, замещенный алкил или арил; К вЂ” Н, алкил, арил или Si(CH>) >, и = 1 — 2. Обработку лучше вести при

20 — 550 С.

При этом на поверхности кремнезема образуется плотное покрытие хемосорбированных органогрупп, не содержащее свободных гидроксилов — центров структурирования. Получаемые по предлагаемому способу органокремне10 земы имеют гидрофобный характер, нейтральную или слабоосновную реакцию, могут быть более широко использованы для различных целей.

Максимальная степень замещения ОН-групп

i5 на органогруппы достигается путем предварительной термообработки кремнезема при 200—

650 С, при атмосферном давлении или в вакууме.

Обработку SiO> кремнийорганическими сое20 динениями можно осуществлять либо в парах, непосредственным контактом реагирующих продуктов, либо в инертном растворителе (бензол, толуол, ТГФ, СС14 и др.).

Процесс модифицирования поверхности

25 SiOq не требует дополнительной обработки водой с последующей сушкой, как во всех известных способах, протекает при 20 — 200 С, продолжительность процесса 20 — 60 мин.

Пример 1. 25 г прокаленного на воздухе зО при 400 С аэросила марки А-300 помещают в автоклав, приливают 5 г гексаметилдисилаза436059 на. Реакцию ведут при 200 С в течение 1 часа.

Температура десорбции — 200 С, время десорбции выделившегося аммиака 1 час. Методом ИК-спектроскопии показано, что в этих условиях происходит полное замещение ОНгрупп поверхности кремнезема.

Концентрация групп Si (СНз) з — 1,83 мм/г, рН 9.

Пример 2. В кварцевую вакуумную предварительно термовакуумированную при 250 в течение 2 час кювету с образцом аэросила марки А-175 вводят пары гексаметилциклотрисилазана. Реакцию ведут при 100 С в течение 1 часа с последующей одночасовой вакуумной откачкой при остаточном давлении

0,1 мм рт. ст. ИК-спектральным методом установлено отсутствие полосы поглощения

3750 см —, что указывает на полное отсутствие свободных ОН-групп. Концентрация привитых поверхностных групп составила 0,65 мм/г.

Пример 3. Аналогично примеру 2, подают пары гексаметилдисилазана в смеси с гексаметилциклотрисилазаном. Температура реакции

50 С, время 40 мин; для удаления физически адсорбированной на поверхности SiO> смеси органокремнеземов применяется вакуумная откачка. Методом ИК-спектроскопии показано отсутствие полосы поглощения 3750 см —, Концентрация привитых групп составила 0,71 мм/r; рН 8,5.

Пример 4. Согласно методике примера 2 пуск паров гексаметилциклотрисилазана проводится в течение 30 сек. Температура реакции 100 С, время 1 час. Время десорбции 1 час.

Концентрация поверхностных органогрупп

0,709 мм/г. Не наблюдается полосы поглощения 3750 см —, Предварительная вакуумная тренировка SiO при 400 С.

Пример 5. 30 r аэросила марки «А-300» подвергают термовакуумной обработке при

200 С в течение 2 час. Затем в реактор подают раствор 7 г гексаметилдисилазана (СНЗ) Я вЂ” NH — Si (CH3) 3 в бензине и 200 мл

С,Н6. Механической мешалкой перемешивают массу в течение 3 час. Выдерживают 18 час на воздухе и отгоняют бензол. Массу сушат в вакууме (2 мм рт. ст.) при 200 С в течение

2 час. Концентрация привитых метилсилоксигрупп составила 1,09 мм/г. B ИК-спектре отсутствует полоса 3750 см —, рН 6,9.

5 Пример 6. Образец аэросила марки

«А-175» предварительно вакуумированный при

650 С, обрабатывают парами гексаметилциклотрисилазана при 550 С в течение 1 часа. В

ИК-спектре синтезированного образца наблю10 дается полное экранирование гидроксилов поверхности SiO>, рН 8.

Предмет изобретения

15 Способ получения органокремнеземов с обработкой поверхности двуокиси кремния кремнийорганическими соединениями, содержащими азот, при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью улучше20 ния гидрофобных свойств продукта, повышения его основности и упрощения способа, в качестве кремнийорганических соединений, содержащих азот, берут соединения общей формулы

R К

Si — N unu

R ), 30 где R и R — Н, алкил, арил, замещенный алкил или арил; n=2 — 4; т= 1 — 2 или их сме35 си с силазанами и аминосиланами общей формулы (R R "К)д Si (СНз)4 й, где R" — Н, алкил, арил, замещенный арил

40 или алкил; К " — Н, алкил, арил или Я(СН3) 3, к=1 — 2.

2. Способ по п. 1, отл ичающийся тем, что процесс ведут при 20 — 550 С.

3. Способ по пп. 1, 2, о тлич ающи и ся

45 тем, что двуокись кремния подвергают предварительной термообработке при 200 †6 С,