Способ модификации кремнеземов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р 373255 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 15,07,70 (21) 1459290/23-26с присоединением заявки Ме(51) М. Кзт. С 01 Ь 33/12 Государственный клмите Совета Министров СССРпо делам изобретений 3) УДК 661.183.7(088.8) открытии(71) Заявитель дена Ленина институт химической физики АН СС СОВ МОДИФИКАЦИИ КРЕМНЕЗЕМ(54) Известны способы модификации кремнеземов путем нанесения па их поверхность полимеров, обладающих специфическими свойствами.Кремнеземы, представляющие собой кристаллическую двуокись кремния, находят широкое применение в химической, радиоэлектронной, электротехнической и других отраслях промышленности в качестве адсорбентов; наполнителей пресс-композиций и резиновых смесей; загустителей консистентных смазок; ингибиторов химических реакций; диэлектриков, носителей (подложек), повышающих эффективность катализаторов и т. д. Порошкообразные кремнеземы обладают сильно развитой поверхностью, термической и химической стойкостью, Поверхностно-активные свойства являются определяющим фактором при молекулярном взаимодействии кремнеземов с различными веществами. Важную роль в проявлении тех или иных свойств кремнеземов играют поверхностные гидроксильные группы,Известен способ химической модификации поверхности кремнеземов с целью придания им специфических свойств, Способ основан на замещении активных функциональных групп поверхности твердого тела другими атомами или группами атомов, Например, модификация кремнеземов путем обработки алкил- или арилхлорсиланами придает им гидрофобные своиства, Продукты, получаемые известнымспособом, недостаточно термостойки, так какмодифицирующие вещества не удерживаютсяповерхностью кремнезема при нагревании, что5 ограничивает их применение при высокой температуре. Часто при модификации известнымспособом дисперсность кремнезема меняется,что нежелательно.Для повышения качества продукта предла 10 гается в качестве модификатора использоватьполимер, например политетрацианэтилен,ТЦЭ, политетрацианбензол ТЦБ, который получают из соответствующего мономера из газовой фазы,15 Пример 1. В двухсекционный реактор через отросток, который затем отпаивают, загружают 18,5 г кремнезема БС-Ус удельной поверхностью (бо) 52 мм/г. В секцию загружают 0,46 г ТЦЭ. Реактор вакуумируют20 при комнатной температуре (Р, = 10 -мм рт, ст,) в течение 2 час. Отпаивают отросток с помощью держателя, реактор присоединяют к мотору и помещают в горизонтальную цилиндрическую электропечь, предвари 25 тельно нагретую до 270 С, Реакцию ведут втечение 10 час при постоянном вращении реактора со скоростью 120 об/мин, обеспечивающей непрерывное перемешивание. Затем реактор вскрывают и дополнительно прогревают30 кремнезем на воздухе 5 час при 10 С, Полученный модифицированный кремнезем представляет собой тонкодисперсный светлокоричненый порошок с бо 53,2 м/г, обладающий парамагнитными свойствами. Концентрация неспаренных спинов составляет 8,9 10" спин/г. С помощью цветной реакции комплекса ТЦЭ с бензолом в модифицированном кремнеземе показано отсутствие мономерного ТЦЭ. Количество низкомолекулярных фракций, растворимых в диметилформамиде (ЖМФА), не превышает 6% исходного ТЦЭ.Пример 2. Повторяют пример 1, но на 19,7 г кремнезема БС-Уберут 1,48 г ТЦЭ,Полученный темнокоричневый порошок, также как и в примере 1, обнаруживает узкий сигнал электронного парамагнитного резонатора (ЭПР), характерный для полисопряженных систем с о-фактором, близким к д-фактору свободного электрона. Концентрация пара- магнитных центров (ПМЦ) составляет 3,1 101 т ПМЦ/г.П р и м е р 3, Повторяют пример 1, но для полимеризации на 17,8 г БС-Уиспользуют 4,45 г ТЦЭ.Концентрация ПМЦ в полученном продукте составляет 1,1101 з ПМЦ/г.П р им ер 4. По методике, описанной в примере 1, проводят полимеризацию ТЦЭ на поверхности кремнезема аэросил. В реактор загружают 11,8 г аэросилас удельной поверхностью 153 м/г и 0,89 ТЦЭ. Нагревают 11 час, Получают темно-коричневый порошок модифицированного кремнезема, не растворимого в ДМФА диметилформамиде. Концентрация неспаренных спинов составляет 8,45 - 10" спин/г.Приведенные четыре примера свидетельствуют о принципиальной возможности модификации различных типов кремнеземов путем полимеризации на их поверхности ТЦЭ. Полу ченные экспериментальные данные в совокуп ности с дополнительными исследованиями модифицированных продуктов методом ИК-спектроскопии указывают на образование на поверхности ЬЮ, полимеров порфиразиновой структуры. Первые три примера показывают, что, варьируя количество исходных компонентов, можно регулировать некоторые свойства модифицированного кремнезема.Прим ер 5. Повторяют пример 1, но в качестве полимеризующегося агента берут ТЦБ, Нагревание при 270 С в вакууме ведут 15 час, затем на воздухе при 110 С еще 5 час. В результате полимеризации образуется модифицированный кремнезем зеленого цвета.Тестовая цветная реакция с ацетоном показывает, что по завершении полимеризации моно 5 мер ТЦБ не адсорбирован на поверхности.Концентрация парамагнитных центров (ПМЦ) 8 101 т ПМЦ/г.П р и м е р 6. Повторяют пример 4, но в качестве полимеризующегося агента используют 10 ТЦБ. Нагревают в вакууме в течение 12 часпри 270 С и на воздухе при 110 С.Получают темно-зеленый тонкодисперсныйпорошок с парамагнитными свойствами. Концентрация неспаренных спинов составляет 15 7 10" спин/г, Значение удельной поверхности,по сравнению с исходной, практически не изменяется.Последние два примера свидетельствуют овозможности полимеризации тетрацианбензо ла на поверхности 5 Ю. Полученный модифицированный кремнезем обладает специфическими свойствами, присущими полимеру ТЦБ, Термогравиметрические и тремографические исследования продуктов показали, что кремне земы, модифицированные предлагаемым способом, являются достаточно термостойким Они превосходят по термостойкости образцы кремнеземов, модифицированных триметилхлорсиланом. Так, нагревание на воздухе со 30 скоростью 3 град/мин до 400 С образцов модифицированных ТЦЭ и ТЦБ приводит к потере веса всего до 1,5 и 3% соответственно, тогда как кремнезем, модифицированный триметилхлорсиланом в аналогичных условиях, 35 теряет 5% и более, Высокая термостабильность модифицированных предлагаемым способом кремнеземов открывает перспективу использования их ценных свойств и при высокой температуре.40Предмет изобретения45 Способ модификации кремнеземов путем обработки их поверхности химическим реагентом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продукта, в качестве химического реагента используют полимер, напри мер политетрацианэтилен, политетрацианбензол, который получают из соответствующего мономера из газовой фазы на поверхности кремнезема.Составитель С, Розенфельд Техред Е. Борисова Редактор Л. Струве Корректор Л Котова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1606/1 Изд,1299 Тираж 593 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4(5