Способ получения полых стеклянныхмикросфер

 

Союз Советских

Социалистических республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«и812780 (63) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено l(N1.79 (23) 2714470/29-33 с присоединением заявки ¹

Р1)М К 3

С 03 С 23/00

С 03 С 17/22

Государствеквый вомнтет

СССР оо делам нзобретевий в открмтяй

{23) Приоритет

Опубликовано 15.0381. Бюллетень Н9 10 (53) УДК 666. l . 056 (088. 8) Дата оПубликозаиия описанкя 150381 (12) Авторы изобретения

В.Б.Алесковский, М.Н.Цветкова, A.A.Ìàëûãè

С.И.Кольцов и Ю.Б.Вощинин

Ленинградский ордена Трудового Красного 3 технологический институт им, Ленсовета (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ .ПОЛЫХ СТЕКЛЯННЫХ

МИКРОСФЕР

Изобретение относится к получению легковесных наполнителей, используемых в производстве композиционных материалов различного назначения: облегченных пластмасс, гипса, цемента, сферопластиков, сочетающих малую плотность с достаточной прочностью.

Известен способ получения полых стеклянных микросфер, заключающийся в выработке питающей фритты из одно-. родного гидроэоля жидкое стекло— борная кислота — мочевина, формова-. ния стеклянных полых микросфер в восходящем потоке пламенных газов при температуре печи 1150 С, обра- 35 ботке полученных микросфер водным раствором Н ЯО с последующей промывкой, сушкой и прокаливаиием (13.

Однако данный способ не обеспечивает получения полых стеклянных мик- 20 росфер с повышенной прочностью при сохранении низкой плотности. . Цель изобретения — увеличение прочности микросфер.

Поставленная цель достигается тем, 25 что в способе получения полых стеклянных микросфер, включающем получение фритты натрийборсиликатного сос-тава с газообраэователем, формование микросфер в восходящем потоке плаэменных газов, обработку их серной кислотой с последующей промывкой, сушкой и прокаливанием, микросферы обрабатывают хлоридами или оксихлоридами металлов 01 u IV периодов периодической таблицы в газовой фазе при 180-200 С с последующим удалением непрореагировавших продуктов.

Повышение прочности стеклянных микросфер непосредственно связано с повышением их гидростатической прочности, что является наиболее важным показателем при изготовлении полимерных материалов. низкой плотности.

При обработке парами хлоридов или оксихлоридов металлов полых стеклянных микросфер протекает химическая реакция конденсации между гидроксильными группами поверхности и соответствующим реагентом из газовой фазы ш(вБ1-ОН)+Э СI; - (=S1 3CI„ +

+mHC 1 где Э- Ti, Ч, Si и т.д., или m (= Si-ОН) +3OCIq (aSi-Π— ) ЭОС1„„+

+mHC1 где Э - V, Cr.

В результате реакций к поверхности микросфер присоединяются химически-ми связями элементсодержащие группы

812780

Увеличение прочности, Ъ

Гидрост атическ ая прочность, к гс/см 2

Средняя плотность, г/cM

Необработанные

О, 350

140

Обработанные парами

Сг02С12

AlC 1

SiC1g

О, 352

0,350

0,353

0,354

Ос 350

230

64

57

43

57

220

200

225 (Ti V, Cr Si и т.д.), а образующийся хлористый водород и избыток газообразного реагента удаляются из зоны реакции потоком инертного газа.

Выбор температуры 180-2000С обусловлен тем, что в этих условиях

1понерхность стеклянных микросфер предельно гидроксилирована, т.е. содержит предельное количество реакционно-способных гидроксильных групп н составе (==Si -ОН, вступающих н реакцию с галогенидами. При температуре выше 200 С на поверхности силикатных материалов протекает реакция дегидроксилирования с,-ОН >200 0 S -Π— + О.н О, = s -Îí Я вЂ” О в результате которой уменьшается концентрация OH-группы на поверхности, соответственно снижается количество хемосорбированного хлорида, а следовательно, и прочность микросфер.

При температурах нихсе 180 С на о поверхности стекдосфер возможно присутствие молекулярной воды, что приводит к гидролизу хлорида и осаждению на поверхности микросфер гидроокиси соответствующего элемента, а следовательно, к загрязнению поверхности, увеличению плотности стеклосфер, ухудшению качества иэделия.

Пример 1. В смеситель заливают 8 кг 45%-ного жидкого стекла с модулем 2,7-3,0; 2 кг борной кислоты и 0,1 кг моченины и перемешинают

30 мин. Затем заливают н смеситель нторую порцию жидкого стекла 17 кг и перемешивают еще 2 ч 30 мин до получения однородной массы. Готовую массу выгружают на противни по

-5 кг и. сушат при 300 С 8 ч.

Высушенную массу-фритту просеивают через сито. Затем фритту подают в газовую печь. Часовой расход фритты на одну печь 800-850 г. Температура печи. 1150 С. Общее разряжение

Стеклянные полые микросферы в трубопроводе отсасывающего вентилятора 1 00-1 30 мм нод. ст .

Сформованные микросферы поступают иэ бункера н съемную стеклянную тару.

Полученные микросферы подвергают обработке водным раствором Н SO в сосудах с лопастными мешалками, отмывают и сушат при 160 С и прокаливают при 340 С.

Затем полученные полые стеклянные микросферы загружают в реактор проточного типа и подвергают обработке парами четыреххлористого титана T1CR4 в токе сухого азота 3 ч при 200с С.

Избыток реагента удаляют сухим азотом при той же температуре в тече15 ние 1 ч и выгружают обработанные микросферы.

Гидростатическая прочность стеклянных микросфер, обработанных четыреххлористым титаном 230 кгс/см2. щ Пример 2. То же, что и в примере 1, но в качестве реагента используют оксихлорид хрома Cr02C Е2, Гидростатическая прочность полых стеклянных микросфер, обработанных оксихлоридом хрома,.220 кгс/см2.

ПримерЗ. Тоже, что и в примере 1, но н качестве реагента используют оксихлорид ванадия ЧОСВ3.

Гидростатическая прочность полых стеклянных микросфер, обработанных оксихлоридом ванадия, 200 кгс/см2.

Пример 4. То же, что и в примере 1, но н качестве реагента используют A RC 23

Ы Гидростатическая прочность полых стеклянных микросфер, обработанных хлоридом алюминия, 220 кгс/см2.

Пример 5 . То же, что и в примере 1, но в качестве реагента используют SiC 6+.

Гидростатическая прочность полых стеклянных микросфер, обработанных . четыреххлористым кремнием, 225 кгс/см

Результаты испытаний на прочность

4 полых стеклянных микросфер необрабо таиных и обработанных хлоридами и оксихлоридами представлены в таблице.

812780

Составитель О.Самохина

Редактор М.Недолуженко Техред A.Áàáèíåö Корректор О,Билак

Заказ 684/29 Тираж 520

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из таблицы, обработка стеклянных микросфер парами хлоридов элементов увеличивает гидростатическую прочность микросфер на 4060 Ъ по сравнению с прочностью необработанных партий.

Средняя гидростатическая плотность полых стеклосфер остается практически без изменения. За счет увеличения выхода упрочненных стеклянных полых микросфер,с использованием предлагаемого способа стоимость их снижается в 1,5 раза по сравнению со стоимостью сфер, получаемых по известному способу.

Формула изобретения

Способ поЛучения полых стеклянных микросфер, включающий получение фритты натрийборсиликатного состава с газообразователем, формование микросфер в восходящем потоке пламенных газов, обработку их,серной кислотой с последующей промывкой, сушкой и прокаливанием, о т л и ч а ю щ и йс я тем„ что, с целью увеличения прочности микросфер, после прокаливания проводят обработку хлоридами или оксихлоридами металлов ill u N периодов периодической таблицы в газовой фа10 зе при 180-200 С с последующим удалением непрореагировавших продуктов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

35 1. Технологический регламент

Р 104 ВНИИСП, 1969.