Способ получения раствора полисиликата лития

(я)з С 01 В 33/3 РЕТЕНИ АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ(71) Всесоюзный научно-исследовательскийинститут химических реактивов и особо чистых химических веществ(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА.ПОЛИСИЛИКАТА ЛИТИЯ Изобретение относится к химическойпромышленности, в именно к способу пол- .учения раствора полисиликата лития (литиевого силиказоля), предназначенного дляизготовления пленок различного назначения и для использования в составах композиционных . материалов, в частности дляизготовления антибликовых покрытий наэкранах кинескопов,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ получения раствора полисиликата лития взаимодействием свежеприготовленной активной кремневойкислоты с размером частиц менее 5 мкм,содержащей 1-7 мас.ф 802, полученнойпропусканием водного силиката натрия иликалия через колонны с ионообменными смолами, с водным раствором или порошкообразным гидроксидом лития при молярномотношении 8102/020 = 2,2-20,(57) Изобретение относится к способу получения раствора полисиликата лития, применяемого для изготовления пленок, в частности антибликовых покрытий на экранах кинескопов в составах композиционных материалов и позволяет упростить процесс, сохранив низкую вязкость продукта, Силиказоль, полученный щелочным гидролизом тетраэтоксисилана, содержащий 20 - 40 мас. В 02, смешивают с раствором гидроксида лития, содержащим 0,35 - 5,4 мас,7 ь 3120, при малярном отношении реагентов в пересчете на оксиды 902: 920 = =1:25. Недостатками известного способа является необходимость работы с сильно разбавленными растворами на стадии ионного обмена и взаимодействия с гидроксидом лития, применение свежеприготовленного раствора кремневой кислоты, склонной к гелеобразованию, значительное усложнение технологии и большие энергетические затраты, связанные с необходимостью концентрирования применяемых сильно разбавленных растворов под вакуумом в испарителе с температурой паровой рубашки 120-150 С, а также суммарная длительность процесса, которая включая стадий ионного обмена и уйаривания, составляет 8-20 ч. Целью изобретения является упрощепроцесса и ри сохранении низкой вязкопродукта.Сущность предлагаемого способа заключается в том. что взаимодействие силиказоля с гидроксидом лития осуществляют при молярном отношении 902/020 - 1-25 с использованием 20-40%-ного силиказоля, полученного щелочным гидролизом тетраэтоксисилана (ТЭОС) и раствора тидроксида лития с содержанием 1 120 0,35 - 5,4 мас.%Предлагаемый способ проще по сравнению со способом-,прототипом за счет исключения стадий ионообменного получения раствора активной кремневой кислоты и стадии вакуумного упаривания полученного раствора от содержания 5102 1-7 до 20-22 мас.%. Суммарное время процесса уменьшилось по сравнению с известным способом от 8-12 ч до 0,5-2 ч, При этом снижаются энергетические затраты эа счет исключения упаривания упрощается технологическое оборудование, так как не применяются вакуумные испарители и ионообменные колонны, кроме того, снижается трудоемкость и материалоемкость процесса, отпадает необходимость регенерации применяемых в способе-прототипе катионо- и анионообменных смол,Использование в процессе высококонцентрированных силиказолей с содержанием 90220 - 49 мэс.% и концентрированных растворов гидроксида лития (до 5,4 мас,% 020) позволяет вести процесс получения растворов полисиликата лития в интервале модулей 1-25 в одну стадию при перемешивании и температуре 40 - 60 С и получать раствор полисиликата лития с содержанием 5102 12 - 22 мас.%, т,е. в наиболее удобном для практического использования интервала концентраций, Полученный по предлагаемому способу раствор полисиликата лития имеет размер части 8-20 нм и вязкость 1,5-5,0 сСт, (в способе-прототипе 2,5 - 15,5 сСт) что обеспечивает его высокую стабильность при хранении: допускаются значительные колебания температур при хранении и транспортировке продукта, в том числе замораживание золя (после размораживания золь полностью восстанавливает свои свойства); срок хранения товарного продукта не менее 1 г, Низкая вязкость продукта делает его удобным в эксплуатации и обеспечивает бесперебойное функционирование оборудования по нанесению покрытий методом пульверизации.Предпочтительно использовать в качестве исходного сырья товарный стабилизированный (устойчивый при хранении не менее 1 г.) силиказоль, полученный гидролизом тетраэтоксисилана с использованием в качестве щелочного катализатора гидролиза разбавленного раствора (0,7-1,5 мас,%) аммиака. Такой золь имеет размер частиц 18 - 30 нм и вязкость не более 10 сСт.Интервал содержания 902 в исходномрастворе силикаэоля ограничивается снизу 5 (20 мас.%) задачей получения концентрированного раствора полисиликатэ лития (12 мас.% 902), который может служить товарным продуктом; максимальное содержание 3102 в исходном силикэзоле (40 мас.%) 10 ограчичивается техническими воэможностями поддержания силиказоля в виде стабильного раствора со сравнительно низкой вязкостью без гелеобразования,Минимальная концентрация применяе мого раствора гидроксидэ лития (в пересчете на О 20 0,35 мас.%) определяется необходимостью получения заданного модуля конечного раствора при максимальном содержании Я 02; максимальное содержа ние (5,4 мас,% 020) определяется растворимостью гидроксида лития в воде в интервале температур 40 - 60 С.Процесс взаимодействия силиказоля сраствором гидроксида лития может быть 25 проведен при комнатной температуре черезстадию гелеобразования с последующимсамопроизвольным разжижением геля; перемешивание раствора в этом случае требу-, ется только на стадии смешивания 30 реагентов до стадии гелеобразования. Последующее разжижение геля происходит в течение 1 - 3 сут в зависимости от модуля и содержания сухих веществ в растворе, для получения однородного раствора требуется 35 кратковременное (в течение нескольких минут) перемешивание на завершающей стадии разжижения, Ведение процесса в течение нескольких суток предоставляется нецелесообразным, Повышение температу ры до 40-60 С позволяет провести процессв течение 0,5 - 2 ч через стадию гелеобразования и быстрого разжижения или беэ изменения вязкости в зависимости от модуля и содержания ЭО 2.45 П р и м е р 1. В 250 г золя, полученногогидролизом ТЭСС в присутствии 0,7 мас.% аммиака, имеющего средний размер частиц 30 нм и вязкость 9 сСт (марки К) с содержанием 502 24%, вводят 215 г раствора, 50 содержащего 8,05 г 0 ОН (или 2,3 мас,%020), что соответствует молярному отношению Я 02/020 = 5,9. Синтез ведут при комнатной температуре в течение 4 ч. Получают опалесцирующий матово-белый золь с со держанием 902 12,9% и 020 1,08%, Полученный продукт имеет вязкость 1,6 сСт и устойчивым при хранении в течение 18 мес,П р и м е р 2. 85 г силиказоля с содержанием 5102 40 мас., полученного в присутствии щелочного катализатора (1,0 мас.%Заказ 1866 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 МН 40 Н), нагревают до 60 С, вводят при перемешивании 67 г раствора, содержащего1,4 г 10 Н (1,3 мас,1.120), что соответствуетЯ 02: 120 = 18.6, и процесс продолжают втечение 1 ч при 60+0,5 С. Получают опалесцирующий полупрозрачный золь с содержанием 3102 22,4 о ,20 0,6 о , вязкостью4,5 сСт и модулем 18,6,П р и м е р 3. В 200 г золя марки Кссодержанием Я 02 20% вводят 38 г раствора 101.10 Н, содержащего 1,99 г 020(5,2 мас.7 ь1.20), что соответствует 102:120 = 1.0,0.Взаимодействие-ведут при 40 С в течение0,5 ч и получают раствор с содержанием5102 16,7%,20 0,83%, модулем 10,0 и вязкостью 2,2 сСт.П р и м е р 4, 36,1 г ООН Н 20 растворяют в 205 г воды (5,4 мас.ф, 120) при нагревании и затем вводят 259 г,раствора,содержащего 75 г 5102 (29 о 902), что соответствует 5102, 20 = 2,9. Реакцию ведут при50 С в течение 2 ч и получают прозрачныйраствор с содержанием 302 15%,202,57 омодулем 2,9 и вязкостью 1,9 сСт,П р и м е р 5. 30 г золя с содержанием 25Я 02 40 мас,%, описанного в примере: 2,смешивают с 70 г раствора, содержащего0,24 г120 (0,35 мас. 20), для чего 0,67 г1 10 Н Н 20 растворяют в 69,33 г Н 20 молярное отношение Я 02: 20 в смеси равно 25; 30получают раствор с содержанием 510212,0, 120 0,24"и модулем 25, вязкостьпродукта 1,8 сСт.Устойчивость золей, описанных в примерах 2 - 5, не менее 1 г, 35П р и м е р 6, К 27 кремнезоля Кссодержанием 5102 20% приливают 73 г раствора, содержащего 4.32 г 1 ОН (3,67 ь20), перемешивание ведут при комнатной температуре в течение 0,5 ч. Получают 100 г раствора с модулем 1,0, содержанием 902 5,4 20 2,7, Вязкость раствора 1,6 сСт. Раствор может быть упарен до содержания 902 15,0 без гелеобразования.Таким образом, предлагаемый способ характеризуется быстротой, простотой и экономичностью; позволяет получить продукт, обладающий совокупностью физико-химических свойств, позволяющих создавать на его основе высококачественные покрытия на подложках из различных материалов и разлйчного назначения, в частности равномерные светорассеивающие (антибликовые) покрытия дисплейных кинескопов, что значительно снижает нагрузку на зрение при работе с дисплеем, при сохранении исходного уровня контрастности и четкости изображения. Формула изобретения Способ получения раствора полисиликата лития, включающий взаимодействие силикаэоля и раствора гидроксида лития при перемещивании, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса при сохранении низкой вязкости продукта, взаимодействие осуществляется при молярном. отношении реагентов в пересчете на оксиды 3102: 20 = 1 - 25, в качестве силикаэоля используют силиказоль, полученный щелочным гидролизом тетраэтоксисилана, содержащий 20-40 мас, 8102, и раствор гидроксида лития берут с содержанием 0;35 - 5,4 мас,о 902.