Спосіб одержання модифікованого діоксиду кремнію

Спосіб одержання модифікованого діоксиду кремнію, що включає приготування колоїдного золю діоксиду кремнію при інтенсивному перемішуванні з наступним фільтруванням осаду та його сушінням, який відрізняє ться тим, що колоїдний золь діоксиду кремнію готують при рН 9,4-9,6, перемішують протягом 5-20хв., окремо готують розчин карбаміду й формальдегіду при співвідношенні компонентів 1:(1,2-1,5) відповідно, з наступним його введенням в колоїдний золь діоксиду кремнію при додаванні сірчаної кислоти до рН 2,0-3,0 при температурі 80-85°С і перемішуванні протягом 3060хв. Винахід відноситься до способу одержання модифікованого діоксиду кремнію, у вигляді часток розмірами менше 1мкм і високою монодисперсністю, що може використовуватися як наповнювач у гумових виробах, у гумовоте хнічній та шинній промисловості, як пігмент у лакофарбовій промисловості, для виготовлення полімерних матеріалів, у виробництві антизлежувальних речовин і засобів захисту рослин. Відомий спосіб одержання модифікованого діоксиду кремнію в якому, проводять осадження кремнезему з розчину силікату натрію, змішання отриманої водної суспензії з водорозчинним алкілсиліконатом натрію або алюмометилсилоксанолятом натрію, узятих у кількості 10-40мас.% щодо кремнезему, і сушіння в потоці теплоносія при 680750°С. [Пат. 2021203 RU, МПК5 С01В33/18. Способ получения модифицированного диоксида кремния / Жартовский В.М., Козин Э.А., Деревянко В.В., Соболев В.Ф., Балабанов В.М. Зверев Ю.Н. №5019031/26; Заявл. 21.11.1991; Опубл. 15.10.1994]. До недоліків відомого способу варто віднести складність технологічного процесу, обумовлену веденням процесу при високих температурних режимах сушіння теплоносія, і відповідно, високі енерговитрати. Відомий спосіб одержання модифікованого діоксиду кремнію, що включає, механічне змішання діоксиду кремнію з модифікатором, з наступною термообробкою модифікованого діоксиду кремнію, при температурі 20-150°С протягом 0,5-24г. Як модифікатор використовують суміш метилгідросилоксана зі змістом активного водню 1,6-1,7 й аміноетиамінопропілтриметоксисилана або амінофункціонального силоксану. [Пат №2002103621 RU, МПК7, С01В33/18; С01В33/12. Способ получения модифицированного диоксида кремния / Бахарёв В.Л., Селиверстов В.И., Стенковой В.И., Веретинский П.Г., Никитин А.В., Ковязин В.А. №2002103621/12; Заявл. 14.02.02; Опубл. 10.08.03]. Недоліком способу є складність технологічного процесу, обумовлена його тривалістю. Відомий спосіб одержання однорідних мікрочастинок сферичної форми сечовиноформальдегідної смоли. Приготовлений водний золь, у якому диспергують однорідні вогнетривкі неорганічні частки з гідроксилірованою поверхнею, змішують із полімеризуємим матеріалом, що містить форма (19) UA (11) 82670 (13) C2 (21) 20041210260 (22) 13.12.2004 (24) 12.05.2008 (46) 12.05.2008, Бюл.№ 9, 2008 р. (72) МЕЛЬНИКОВ БОРИС ІВАНОВИЧ, UA, САВЧЕНКО МАРІЯ ОЛЕГІВНА, U A, УТЄШЕВ В'ЯЧЕСЛАВ МИ ХАЙЛОВИЧ, UA (73) УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКОТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) RU 2216512 C2, 20.11.2003 CN 163796, 05.11.1997 US 4010242 B, 01.03.1977 Айрапетян С. С., Хачатрян А. Г. Влияние коллоидного кремнезема на характеристики пористой структуры микросфер из мочевиноформальдегидной смолы и силикагеля // Коллоидный журнал. - 2004. - Т.66, № 4. - С. 451-454 3 82670 льдегід і сечовину, з утворенням гомогенного розчину. С феричні мікрочастинки діаметром 0,520мкм (у середньому 5-10мкм) одержують із використанням колоїдних часток кремнезему розміром 5-500нм. Отримані мікрочастинки після затвердіння збирають, промивають і суша ть, а потім окислюють при підвищеній температурі для випалювання органічного матеріалу без плавлення колоїдних часток. [Пат. №4010242 США, МКИ С 01В33/12; С04В21/04. Uniform oxide microspheres and a process for their manufecture / Ralph K. Iler, Herbert J. McQueston, both of Wilmington, Del, assignors to E.I. Du pont de Nemours and Company, Wilmington / Del. Опубл. 03.03.77; т. 956, №1]. До недоліків способу можна віднести неможливість регулювання розмірами часток і відсутність чіткої кореляції між розмірами колоїдних часток й одержуваних мікросфер. Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, за технічною суттю та ефекту, який досягається, є спосіб одержання однорідних по розмірах сферичних мікрочастинок діоксиду кремнію, які складаються з сечовиноформальдегідної смоли й силікагелю шляхом додавання до водяного розчину соляної кислоти при інтенсивному перемішуванні натрієвого рідкого скла при співвідношенні SiO2/Na2O=3,25 і змісті діоксиду кремнію 15мас.%. Далі до отриманої полікремнієвої кислоти (ПКК) додають сечовину, а після її розчинення - формалін (37%-вий) з таким розрахунком, щоб зміст SiO2 у системі склало 3,6мас.%, сечовини - 9,0мас.%, формальдегіду - 4,5-6,0мас.%. У результаті були отримані мікросфери розміром 1-7мкм. (прототип). [С.С. Айрапетян, А.Г., Хача трян. Роль коллоидного кремнезема при формировании однородных по размерам сферических микрочастиц мочевиноформальдегидной смолы / Коллоидный журнал. 2004. - №1. т 66. - с. 120-122]. До недоліків прототипу варто віднести: - даний спосіб не дозволяє технологічним шляхом регулювати розміри колоїдних часток, і, відповідно, кінцеві розміри часток модифікованого діоксиду кремнію; - неможливість одержання продукту з високим змістом діоксиду кремнію, оскільки при збільшенні його концентрації у ви хідному розчині, за даною технологією неминуче наступає стадія гелеутворення. В основу винаходу покладена задача розробити спосіб одержання модифікованого діоксиду кремнію, шляхом використання колоїдного золю діоксиду кремнію, частки якого виступають у ролі активних центрів зародження нової фази, на якій відбувається зшивка коротких ланцюгів сечовиноформальдегідних полімерів, тим самим, забезпечуючи одержання часток розмірами менше 1мкм і доброю монодисперсністю. Поставлене завдання досягається тим, що відомий спосіб одержання модифікованого діоксиду кремнію, що включає готування колоїдного золю діоксиду кремнію при інтенсивному перемішуванні, з наступним фільтруванням осадку та його сушінням, відповідно винаходу, колоїдний золь діоксиду кремнію готують при рН 9,4-9,6, перемішують протягом 5-20хв., окремо готують розчин карбаміду й 4 формальдегіду при співвідношенні компонентів 1:1,2-1,5 відповідно, з наступним введенням розчину в колоїдний золь діоксиду кремнію до рН 2,03,0 при температурі 80-85°С і перемішуванні протягом 30-60хв. Сутність способу полягає в тім, що залежно від часу перемішування колоїдного золю діоксиду кремнію, ростуть частки золя, які є центрами зародження нової фази та зшивки коротких ланцюгів сечовиноформальдегідного полімеру, тим самим забезпечуючи одержання часток розмірами менше 1 мкм і високою монодисперсністю. Спосіб здійснюють таким чином. У попередньо нагрітий реактор з мішалкою заливають розчин силікату натрію й при інтенсивному перемішуванні по краплях доливають сірчану кислоту до рН 9,4-9,6. Після цього зупиняють подачу кислоти й перемішують протягом 5-20хв. У цей період додають попередньо змішаний розчин карбаміду й формальдегіду й перемішують при співвідношенні (к:ф=1:1,2-1,5). Потім знову, доводять сірчаною кислотою до рН 2,0-3,0 і перемішують реакційну суміш 30-60хв. Протягом всього процесу осадження підтримують температуру 8085°С. Отриману суспензію фільтрують, відмивають дистильованою водою, висушують у сушильній шафі й подрібнюють. Спосіб пояснюється такими прикладами. Приклад 1 У попередньо нагрітий до 80°С реактор з мішалкою заливають 399,3мас. ч. розчину силікату натрію щільністю 1,085г/см 3 і мольним співвідношенням SiО2:Na2О=3,3. При інтенсивному перемішуванні по краплях доливають сірчану кислоту до рН 9,6. Після цього зупиняють подачу кислоти й через 10хв. додають у реактор попередньо змішані 20 частин карбаміду й 49,95мас. ч. 37% формальдегіду при співвідношенні к:ф=1:1,5 і перемішують протягом 10хв. Потім знову доводять сірчаною кислотою до рН 3 і перемішують реакційну суміш 30хв. Отриману суспензію фільтрують, відмивають дистильованою водою, висушують у сушильній шафі й подрібнюють. Приклад 2 У попередньо нагрітий до 85°С реактор з мішалкою заливають 399,3 мас. ч розчину силікату натрію щільністю 1,085г/см 3 і мольним співвідношенням SiО2:Na2О=3,3. При інтенсивному перемішуванні по краплях доливають сірчану кислоту до рН 9,4. Після цього зупиняють подачу кислоти й через 20хв. додають попередньо змішані 20 частин карбаміду й 49,95мас. ч. 37% формальдегіду при співвідношенні к:ф=1:1,3. Потім знову доливають сірчану кислоту до рН 2 і перемішують реакційну суміш протягом 10 хв. Отриману суспензію фільтрують, відмивають дистильованою водою, висушують у сушильній шафі й подрібнюють. В усіх описаних прикладах у якості продуктів одержують білий порошок, що складається зі сферичних часток діаметром 0,4-2,0мкм з вузьким розподілом часток за розмірами. Частки продукту являють собою частку діоксиду кремнію, покриті сечовиноформальдегідним полімером. 5 82670 З приведених даних випливає, що умови процесу дозволяють одержати модифікований діоксид кремнію у вигляді часток розмірами менше 1мкм і високою монодисперсністю. Промислова придатність: запропонований винахід відноситься до способу одержання модифікованого діоксиду кремнію, у ви гляді часток розмі Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 рами менше 1мкм і високою монодисперсністю, який може використатися як наповнювач у гумових виробах, у гумовотехнічній та шинній промисловості, як пігмент у лакофарбової промисловості, для виготовлення полімерних матеріалів, у виробництві антизлежувальних речовин і засобів захисту рослин. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601