Способ модифицирования оксида цинка

(1 Ю 11) А а)С 09 С 1 04 ЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЭОБР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Томский ордена ОктябрьскойРеволюции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова(54).(57) СПОСОБ МОДИФИЦИРОВЬНИЯ ОСИДА ЦИНКА, включающий обработкуего газообразным тетрахлоридом кремния и последующую термообработку полученного продукта, о т л и ча ю щ и й с я тем, что, с целью повышения химической стойкости, стойкости к действию ультрафио" летового излучения и термостабиль" ности целевого продукта, исходныйоксид цинка предварительно сушат, .затем обработку его ведут до образо" ;вания на поверхности покрытия из1-2 мономолекулярных слоев тетрахлорида кремния, .после чего полученный продукт продувают сухим, а затем влажным воздухом с последующей термообработкой в окислительной атмосфере, причем сушку оксида цинка, обработку его тетрахлоридом кремния и продувку воздухом осуществляют при 160-180 С.Изобретение относится к технологии получения модифицированного оксида цинка, используемого в качестве пигмента в лакокрасочной промышленности, в промышленности строительных материалов и других от 5 раслях техники.Известен способ модифицирования оксида цинка, включающий обработку его раствором, содержащим силикат натрия, и последующую термообработ ку, что обеспечивает получение на оксиде цинка защитного поверхностного слоя двуокиси кремния 1Недостатком этого способа является то, что полученный оксид 15 цинка характеризуется низкой стой" костью при действии агрессивных сред и ультрафиолетового облучения.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению яв" ляется способ модиЩцирования оксида цинка, включающий обработку егопарами тетрахлорида кремния при комнатной температуре и последующую термообработку полученного продукта при 400-900 С в атмосфере водоро-,ода 2 .Недостатком данного способа является невысокая химическая стойкость, стойкость к действию ультрафиолетового излучения и термостабильность модифицированного оксида цинка. Кроме того, выделение на поверхности оксида цинка при термообработке в восстановительной атмос-. фере существенно ухудшает его пиг- З 5. ментные свойства.Цель изобретения - повышение химической стойкости, стойкости к действию ультрафиолетового излучения и,термостабильности модифициро ванного оксида цинка.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу модифицирования оксида цинка, включающему сушку оксида цинка, обработку его па рами четыреххлористого кремния до образования на его поверхности оксида цинка покрытия.иэ 1-2 мономолекулярных слоев с последующей продувкой полученного при этом продукта сухим, а затем влажным воздухом и термообработку обработанного Продукта в окислительной атмосфере, причем сушку оксида цинка, обработку его тетрахлоридом кремния и продувку воздухом осуществляют при 160"180 С.Предложенный способ модифицирования обеспечивает повышение химической стойкости оксида цинка более, чем в 5 раз, стойкости его к действию ультрафиолетового излуче" 60 ния в 2-5 раз и термостабильности в 2,0-4,5 раза по сравнению с известным способом.Выбор температурного интервала проведения процесса сушки исход 65 ного оксида цинка, обработки еготетрахлоридом кремния, а также продувки воздухом обусловлен физикохимическими процессами, протекаю"щими при предлагаемом способе модифицирования, и определяется необходимостью получения целевого продукта с высокими характеристикамистабильности.При этом сушка при 160-180 С приводит к полному удалению с поверхности, исходного оксида цинка физически адсорбированной воды. При пропускании через слой оксида цинкавоздуха, насыщенного парами 81 СР 4,температура 160-180 С обеспечиваетпротекание только процесса хемосорбции 81 С 14 в виде одного слоя молекул,Последующую продувку сухим, азатем влажным воздухом проводят дляудаления из полученного пигмента избытка 81 СР 4, который не хемосорбируется на поверхности, а остаетсяв пигменте в пространстве между частицами, и последующего гидролиза хемосорбированного 81 С 14, причем температура 160-180 С обеспечивает макосимальное удаление четыреххлористогокремния и оптимальные условия протекания его гидролиза.Последвяя стадия в процессе модифицирования, включающая прокаливание обработанного пигмента при400-450 С, проводится в окислительоной атмосфере, что обеспечивает образование мономолекулярного слоядвуокиси кремния, химически связанной с поверхностью цинка.Получение на поверхности оксидацинка одного мономолекулярного слоямодификатора достигается при однократном проведении цроцесса мо.дифихации по данному изобретению,Второй слой модификатора наносится на поверхность однократно модифицированного оксида цинка повторениемтех же операций в аналогичных режимах, При этом двухслойное модифицирование предпочтительнее однослойного, так как оно увеличивает химическую стойкость, стойкость к действию ультрафиолетового излученияи термостабильность целевого продукта. Последующее наращивание слоев810 д к заметным улучшениям не приводит.П р и м е р 1. 50 г оксида цинка загружают в вертикальный труб" чатый реактор, повышают температуру до 160 С и через. слой оксида цинка пропускают сухой воздух со скоростью 0,5 л/мин в течение 1 ч. Затем при той же температуре через оксид цинка пропускают в течение 2 ч поток воздуха, предварительно насыщенный парами 81 С 14 . После этого1060655 10 Модифицированный Время раствоДавление газообразныхпродуктов в ячейке оксид цинка по рения в солянойпримерам кислоте, чмасс-спектрометра,мм рт.ст. при нагре- при фотовании до лизе в те С чение 6 ч 9 ф 10 1,6 10 Известный Предлагаемый 410 6,0 10 24 Не растворяется в течение 3-х сут 21 0 3,0 10 БИИИПИ Заказ.9965/27 Тираж 639 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород," ул.Проектная,4 реактор и оксид цинка продувают сухим воздухом в течение 1,5 ч, а затем пропускают предварительно увлажненный воздух до тех пор, пока в выходящем йэ реактора воздухе не ис- чезнет выделяющийся при гидролизе НС 3; По окончании гидролиза реактор охлаждают и обработанный оксид Цинка переносят в муфельную печь, где прогревают его при 4000 С в течение 2 ч.Полученный таким образом модиФицированный оксид цинка содержит один мономолекулярный слой 810, химически связанный с его поверхностью. 15Затем исследуют химическую стойкость, стойкость к действию ультрафиолетового излучения и термостабильность модифицированного оксида цинка. химическую стойкость модифици- р рованного пигмента определяют по взаимодействию его с соляной кислотой. Для этого 2 г образца смешивают с 100 мл 10-ного раствора НС 1 и при перемешивании определяют время полного его растворения при 20 фС.Для определения термостабильности 50 г образца помещают в выкуумную ячейку масс-спектрометра ИПДО, откачивают ее до 1 10мм рт.ст. и, нагревая образец с постоянной скоростью 2 град/мин до 300-400 С, фиксируют изменение давления и состав выделяющих газообразных продук,тов термолиза.35Определение устойчивости к действию ультрафиолетового излучения полученного пигмента также проводят в ячейке масс-спектрометра, однако рместо нагревания образец облучают ультрафиолетовым светом от лампы ДРШпри 20 еС, Фиксируя давление газообразных продуктов фотолиза.П р и м е р 2. 40 г оксида цинка, полученного по примеру 1, повторно обрабатывают аналогично примеру 1. При этом получают оксид цинка, модифицированный двумя мономолекулярными слоями двуокиси кремния, химически связанной с поверхностью оксида цинка.В таблице приводятся данные по устойчивости к воздействию различных факторов оксида цинка, полученного по данному изобретению, в сравнении с оксидом цинка, модифицированным известным способом. Таким образом, предложенный способ обеспечивает повышение химической стойкости модифицированного оксида цинка более чем в 5 раэ, стойкости, к действию ультрафиолетового излучения в 2-5 раз, термостабильности в 2,0-4,5 раза по сравнению с оксидом цинка, полученным известным способом.. Технико-экономическая эффективность данного изобретения определяеФся повышенной химической стойкостью, стойкостью к действию ультрафиолетового излучения и высокой термостабильностью модифицированного оксида цинка, что .делает предложенный способ перспективным для модифицирования оксида цинка, используемого в лакокрасочной и строительной промышленнбсти.