Способ получения гидрозоля диоксида циркония

(51)5 С 01 6 25/02 И ПИС ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) О АНИЕ ЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Патент США %3442817, кл. В 01 13/00,1969.ОЮгагб С. е(. а 13 о-де Тгапз 1(1 оп 1 пкгсол 1 а зузтеп)з взпд рЬуз 1 са апб сЬегл 1 са 1ргосеззез. 1. Моп-Сгузт, ЯоИбз, 1986. ч.82,р;86 - 91,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОЗОЛЯДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ(57) Использование:для получения гидрозолей окислов металлов, применяемых в зольгель процессах синтеза керамики и стекла Изобретение относится к получению гидрозолей оксидов металлов и может быть использовано в золь-гель-процессах синтеза керамики и стекла различного назначения.Цель изобретения - упрощение способа и повышение концентрации золя,Поставленная цель достигается предлагаемым техническим решением, в соответ,ствии с которым в качестве алкоксидэ циркония используют алкоксид, имеющий в своем составе одну ацетатную группу общей формулы Ег(ОЯ)з(СНЗСОО), где ОВ - алкоксидная группа, а гидролиз и стабилизацию осуществляют смешением спиртового раствора алкоксида циркония с водным раствором азотной кислоты.Исходный спиртовой раствор берут с концентрацией алкоксида. не превышаюразличного назначения. Сущность изобретения: раствор элкоксида циркония с концентрацией в изопропаноле 1,3 моль/л при перемешивании добавляют к 200 мл азотной кислоты в воде, Концентрация азотной кислоты в водном растворе 0.4 моль/л. В качестве исходного алкоксида циркония используют изопропоксид циркония, в состав молекулы которого введена одна ацетатная группа. Затем раствор доводят до кипения и осуществляют отгонку спирта из раствора в виде его азеотропа с водой, имеющего температуру кипения 80 фС, Отгонку спирта прекращают при повышении температуры до 1000 С, раствор охлаждают. Концентрация гидрозоля диоксида циркония 17 масщей 1,3 моль/л, Повышение концентрации алкоксида сверх указанного предела ведет к образованию геля при гидролизе. Использование алкоксида, имеющего одну ацетатную группу, позволяет существенно (в десятки раэ) повысить растворимость алкоксида в спирте и замедлить скорость как реакции гидролиза так и поликонденсации гидроксида циркония, образующегося при гидролизе. Эти факторы играют определяющую роль при получении стабильного золя повышенной концентрации.Азотная кислота, находящаяся в водном растворе, играет роль стабилизатора золя и ее концентрация должна быть не ниже 0,4 моль/л. При концентрациях ниже Указанной гидролиз сопровождается образованием геля. При смешении спиртового и водного растворов соотношение их объемов не дол 1819858жно превышать 1: 1. Превышение этого соотношения также приводит к гелеобразованию,После проведения гидролиза спирт из раствора удаляю кипячением (отгоЕКой) при атмосферном давлении, Продукт, получаемый после отгонки спирта, представляет собой стабильный гидрозоль диоксида циркония с концентрацией ЕГО 2 до 17 мас.%. Важной особенностьо получаемого золя являтся то, что он може быть сконцентрирован упариванием или ультрафильтрацией до любой желаемой концентрации, вплоть до тьердого продукта. Твердый продукт, получаемый сушкой концентрированного золя, обладает важной особенностьюпр Внес 8 нии 8 ГО е Воду идет самопроизВольн 08 дисперГировани 8 с ОбразоВанием золя ЛЕобой желаемой концеетрации.Дополнительным преимуществом предлагаемого способа является то, что алкоксиды легко подвергаОтся очистке дистилляцией и, следовательно, можно,существенно говысить чистоту получаемых золей,П р и м е р, 200 мл раствора апкоксида циркония в изопропаноле при перемешивании добавляОт к 200 мл раствора азотной кислоты в воде. Концентрация алкоксида в спиртовом оастворе 1,3 моль/л, а концентрация азотной кислоты в Водном растворе 0,4 моль/л, В качестве алкоксида циркония используют изопропоксид циркония, В состав молекулы которого введены одна ацетатная группа 7 Г(ИЗООРГ)зСНЗСОО).Затем раствор, полученньй после смешения, доводят до кипения и осуществляют отгонку спирта из раствора в Виде его азеотропа с Водой, имеющего температуру кипения 80"С, Отгонку спирта прекращают при повышении температуры до 100 С, а раствор охлаждают,Раствор, полученный после отгонки спирта, имеет обьем 170 мл и представляет собой слабоопалесцирующий гидрозоль диоксида циркония с концентрацией последнего 17 мас.%. Вязкость золя; измеренная с помощью капиллярного вискозиметра, 3 10 Пас. Ни оптическая ПЛОТНОСТЬ ЭТОГО ЗОЛ 51, Ни ВЯЗКОСТЬ Не ИЗМ 8- нились в течение четырех месяцев, что свидетвльствует о его стабильности. 100 мл золя с концентрацией 17 мас,0 упаривают при атмосферном давлении 65мл, т.е, отгоняют 35 мл воды, Таким образомполучают золь с концентрацией 25 мас, ,5 Вязкость этого золя 2,2 10 Па с и он также стабилен, как и золь с концентрацией 17мас,%.50 мл золя концентрацией 17 мас.0 сушат при атмосферном давлении до получе"О ния твердого стеклообразного продукта.Этот продукт содержит 50 мас. ЕГО 2,10 гэтого твердого стеклообразного продуктавносят в 25 мл воды. После растворенияСамодиспергирования) стеклообразного15 продукта получают золь диоксида цирконияконцентрацией 20 мас.%,Проведены также синтезы гидрозолядиоксида циркония при условиях, описанных в вышеприведенном примере, но в ка 20 честве алкоксидов циркония использовалиэтоксид циркония, н-пропоксид циркония,бутоксид циркония, При введении в эти алкоксиды одной ацетатной группы поставленная цель достигается и в этих случаях.Синтезы золя диоксида циркония, проВеденные по методике известного способаЯ показали, что этот способ позволяет получать золи с концентрацией ЕГО 2 1 - 3 мас, %при значительно большей сложности его реЗО ализации.Таким образом, предложенный способполучения гидроэоля диоксида цирконияпозволяет значительно повысить его койцентрацию при упрощении способа и со 85 хранении стабильности золя.Формула из о бр ете н ияСпособ получения гидрозоля диоксида 40 циркония, включающий Гидролиз спиртового раствора алкоксида циркония и стабилизацию 30 ля азотноЙ кислОтОЙ с последующим отделением спирта, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения концентрации золя при упрощении способа, в качестве алкоксида циркония используют алкоксид циркония, одна из алкоксидных групп которого замешана на ацетатную группу, а гидролиз и стабилизацию осуществляютодновременно смешением спиртового раствора с водным раствором азотной кислоты,