Метод за модифициране на силициев диоксид
КЪМ АВТОРСКО СВИДЕТЕЛСТВО
Република (61) Зависи от автора. сертификати (22) Заявени на 15.07.70 г. (21) 1459290/23-26 с приложение на заявление М (32) Приоритет
Публикувана на 15.02;75. Бюлетин M G
Съвет на министрите на СССР по изобретенията и откритията (53) UDC 661.183.7(088.8) (72) Изобретатели
Р. М. Асеева, А. А. Верлин, С. М. Межиковски и А. И. Шерле
Заповеди на Института по химическа физика на Ленин, Академия на науките на СССР (71) Кандидат (54) МЕТОД ЗА МОДИФИЦИРАНЕ НА СИЛИЦЕВ
Известни са методи за модифициране на силициев диоксид чрез нанасяне върху тяхната повърхност на полимери със специфични свойства.
Силициевият диоксид, който е кристален силициев диоксид, се използва широко в химическата, електронната, електрическата и други индустрии като адсорбенти; пълнители на пресови състави и каучукови смеси; сгъстители за мазнини; инхибитори на химични реакции; диелектрици, носители (субстрати), повишаващи ефективността на катализаторите и др. Прахообразните силициеви диоксиди имат силно развита повърхностна, термична и химическа устойчивост. Повърхностноактивните свойства са определящият фактор в молекулярното взаимодействие на силициевия диоксид с различни вещества. Важна роля в проявата на определени свойства на силициевите диоксиди играят повърхностните хидроксилни групи.
Известен е метод за химическа модификация на повърхността на силициев диоксид, за да им се придадат специфични свойства. Методът се основава на заместването на активни функционални групи на повърхността на твърдо тяло с други атоми или групи от атоми. Например, модифициране на силициев диоксид чрез третиране с алкил или арилхлоросилани ги прави хидрофобни. Продуктите, получени по известния метод, не са достатъчно топлоустойчиви, т.кмодифициращите вещества не се задържат от силициевата повърхност при нагряване, което
5 ограничава използването им при високи температури. Често, когато се модифицира по познат начин, дисперсията на силициевия диоксид се променя, което е нежелателно.
За подобряване на качеството на продукта се предлага10 да се използва полимер като модификатор, например политетрацианоетилен, TCE, политетрацианобензен TCB, който се получава от съответния мономер от газовата фаза.
15 Пример 1. 18,5 g силициев диоксид BS-U-333 със специфична повърхност (sr) от 52 mm/g се зареждат в двусекционен реактор през разклонение, което след това се запоява. 0.46 g TCE се зарежда в секцията. Реакторът се евакуира
20 при стайна температура (P „, \u003d 10 -” mm Hg, Art.) За 2 часа. Издънката се запоява с помощта на държач, реакторът се прикрепя към мотор и се поставя в хоризонтална цилиндрична електрическа пещ, предварително загрята до 270 C. Реакцията се провежда в продължение на 10 часа при постоянно въртене на реактора със скорост 120 rpm, осигурявайки непрекъснато смесване. След това реакторът се отваря и допълнително се загрява
50 силициев диоксид на въздух 5 часа при 110°С, обект на изобретението
Съставител С. Розенфелд
Техред Е. Борисова
Коректор Л. Котова
Редактор Л. Струве
Поръчка 1606/1 Издание, № 1299 Тираж 593 Абонамент
ЦНИИПИ на Държавния комитет на Министерския съвет на СССР за изобретения и открития
Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Печатница, бул. Сапунова, 2
Полученият модифициран силициев диоксид е фино диспергиран светлокафяв прах с 53,2 m/g Bo, който има парамагнитни свойства. Концентрацията на несдвоени спинове е 8,9 10 "spin / g. Използвайки цветната реакция на TCE комплекса с бензен вмодифицираният силициев диоксид показва липсата на мономер
TCE. Количеството фракции с ниско молекулно тегло, разтворими в диметилформамид (CMFA), не надвишава 6% от първоначалния TCE.
Пример 2. Пример 1 се повтаря, но на
19,7 g силициев диоксид BS-U-333 вземат 1,48 g TCE.
Полученият тъмнокафяв прах, както и в пример 1, разкрива тесен сигнал на електронния парамагнитен резонатор (EPR), характерен за поликонюгирани системи с g-фактор, близък до g-фактора на свободен електрон. Концентрацията на парамагнитните центрове (PMC) е
Пример 3. Пример 1 се повтаря, но за полимеризация върху 17,8 g BS-U-333, използвайте
Концентрацията на PMC в получения продукт е 1.1° 10" PMC/g.
PRI me 4. Съгласно метода, описан в пример 1, полимеризацията на TCE се извършва върху повърхността на аеросил-150 силициев диоксид. Реакторът се зарежда с 11,8 g Aerosil-150 със специфична повърхност 153 m/g и 0,89 TCE. Загрявам
11 часа Получава се тъмнокафяв прах от модифициран силициев диоксид, неразтворим в DMF диметилформамид. Концентрацията на несдвоените завъртания е 8,45 - 10" завъртания/g.
Горните четири примера показват фундаменталната възможност за модифициране на различни видове силициев диоксид чрез полимеризация на тяхната повърхност с TCE. Полу. chennye експериментални данни общо. Характеристиките с допълнителни изследвания на модифицираните продукти чрез IR спектроскопия показват образуването на SiO > полимери с порфиразинова структура. Първите три примера показват, че чрез промяна на количеството на изходните компоненти някои свойства на модифицирания силициев диоксид могат да бъдат контролирани.
Пример 5. Пример 1 се повтаря, но като полимеризиращ агент се използва ТСВ.
Загрява се при 270 С във вакуум15 часа, след това на въздух при 110°С за още 5 часа.
В резултат на полимеризацията се образува модифициран зелен силициев диоксид.
Тестовата цветна реакция с ацетон показва, че след завършване на полимеризацията мономерът TCB не се адсорбира на повърхността.
Концентрация на парамагнитни центрове (PMC)
Пример 6. Пример 4 се повтаря, но като полимеризиращ агент,
10 TCB. Загрява се във вакуум в продължение на 12 часа при 270 С и на въздух при 110 С.
Получава се тъмнозелен фин прах с парамагнитни свойства. Концентрацията на несдвоени завъртания е
15 7 10" spin/g Стойността на специфичната повърхност, в сравнение с първоначалната, практически не се променя.
Последните два примера показват възможността за полимеризация на тетрацианобензо201 върху повърхността на SiOq. Полученият модифициран силициев диоксид има специфични свойства, присъщи на TCB полимера.
Те са по-добри по термична стабилност от проби от силициев диоксид, модифициран с триметилхлорсилан. По този начин, нагряване във въздуха
30 при скорост от 3 deg/min до 400 C за проби, модифицирани с TCE и TCB, води до загуба на тегло от само 1,5–3%, съответно, докато силициев диоксид, модифициран с триметилхлоросилан при подобни условия 35, губи 5% или повече. Високата термична стабилност на силициевия диоксид, модифициран по предложения метод, отваря перспективата за използване на техните ценни свойства при високи температури.
45 Метод за модифициране на силициев диоксид чрез третиране на тяхната повърхност с химичен реагент, характеризиращ се с това, че за да се подобри качеството на продукта, катоИзползваният химичен реагент е полимер, например политетрацианоетилен, политетрацианобензен, който се получава от съответния мономер от газовата фаза върху повърхността на силициев диоксид.