Способ модифицирования кремнезема

(54) СПОСОБ КРЕМНЕЗЕМА (57) Использова тов. Сущность и вергаюттермооб в автоклаве при эквимолярной см силана общей фо КСО, ВСЯ, БАСНЯ заном. 1 табл,верхности АН УССР.Варварин, В.Г.ИваЕ.Серова и В,А.Терьство СС3/18, 199 ским решеспособ моГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР%1670596, кл. С 01 В Изобретение относится к химической технологии сорбентов, которые могут найти применение для поглощения, разделения и концентрирования жидких и газообразных веществ.Известны разнообразные способы модифицирования кремнезема для придания ему определенной адсорбционной специфичности, в том числе известны способы получения модифицированных кремнеземов с гидролитически устойчивой поверхностью. Все они основаны на том, что поверхность кремнезема обрабатывается кремнеорганическими соединениями; полиорганосиликсановыми жидкостями, трифенилхлорсиланами, триметилхлорсиланом и гексаметилдисилазаном. Однако применение этих способов требует большого расхода модификаторов и сложного аппаратурного оформления, а гидролитическая устойчивость модифицированного кремнезема недостаточно высока.Наиболее близким техничением к предлагаемому является ОДИФИЦИРОВАНИЯ ние; для получения сорбензобретения: кремнезем подработке, затем обрабатывают 340-350 С в течение 2-3 ч есью триметилзамещенного рмулы (СНз)зЯХ, где Х - Из, (СНз)з, с гексаметилдисиладифицирования кремнезема, включающий предварительную термообработку при 600 С в течение 2 ч, с последующей обработкой триметилзамещенным силаном общей формулы (СНз)ЯХ при 380 - 400" С, удалением избытка силана и продуктов реакции, обработкой кремнезема парами воды при 25 С и вакуумированием, обработкой затем парами гексаметилдисилазана при 70 С.Недостатком этого способа является многостадийность (6 стадий).Целью предлагаемого изобретения является упрощение способа при сохранении высокой гидролитической устойчивости полученного продукта.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе модифицирования кремнезема, включающем его предварительную термообработку, с последующей обработкой триметилзамещенным силаном общей формулы (СНз)зЯ)Х, где Х=Мз, МСО, ВСЯ, МСМЯ(СНз)з, и гексаметилдисилазаном при нагревании, согласно заявляемому способу обработку кремнезема ведут в авто 1787936клаве при 340 - 350 С в течение 2 - 3 ч, причем триметилзамещенный силан и гексаметилдисилазан берут в виде их эквимолярной смеси.Для реализации способа использовали триметилзамещенные силаны общей формулы (СНз)ЗЯХ, где Х=йз, МСО, й СЯ, М С М Я 1(С Н з)з, Ге к с а метилдисилазан квалификации ичи очищали перегонкой и отбирали фракцию с Ткип;-1 25,5 С, Для осуществления способа брали макропористый кремнезем с удельной поверхностью 190 м /г и размером пор 36 нм, полученный по следующей методике; пирогенный диоксид кремния (воровин с величиной уделен ой ловерхности 220 м /г диспергировали в 1 о - ном растворе аммиака при соотношении твердая фаза;жидкая фаза 0,15 и полученнуюдисперсию сушили при 200 С втечение Зч,Предлагаемый способ модифицирования кремнезема осуществляли в стальном автоклаве объемом 45 см с кварцевымизстаканами, позволяющем работать в интервале температур 100 - 450 С и давлений 1- 250 атм. Для этого рассчитанное количество кремнезема после предварительной термообработки при 400 С помещали в кварцевом стакане в автоклав, В другом кварцевом сосуде помещали эквимолярную смесь силана с гексаметилдисилазаном. Автоклав герметично закрывали и нагревали до 340 - 350 С в течение 2 - 3 ч. После охлаждения до комнатной температуры продукт выгружали и проводили определение гидролитической устойчивости по ТУ 6 - 18-12-80, а также содержание привитых органических групп с помощью элементного (анализатор иСНИ Мод 1106 и) и весового анализа; Модифицирование кремнезема контролировали с помощью И К-спектроскопии (спектрофотометр ИКС), область 4000 - 1200 см, толщина спрессованных таблеток кремнезема 10-15 мг/см, давление прессованияг1,7210 Па,.Гидролитическую устойчивость образующегося продукта оценивали по устойчивости к воде при температуре ее кипения, Для этого 1 г модифицированного кремнезема помещали в стеклянный лабораторный реактор, содержащий 10 мл дистиллированной воды, и кипятили в течение 30 мин с обратным холодильником. После кипячения содержимое реактора количественно переносили-вделительную воронку, отделяли деструктиврованный кремнезем (нижний слой) и определяли его содержание после высушивания до постоянной массы при 105-110 С. Гидролитическую устойчивость продукта Х 1(в о ) вычисляли по формулеИ К-спектр модифицированного кремнеземапоказал, что все гидроксильные группы ис 25 ходного кремнезема полностью прореагировали отсутствует полоса поглощения3750 см ), а также произошла химическаяпрививка (СНз)зЗ 3 Чз и гексаметилдисилазана(полосы поглощения при 2970 и 2910 см ).30 В примере 1 таблицы приведены данные порежиму осуществления способа и свойствахконечного продукта,В примерах 2-5 показано влияние времени и температуры обработки кремнезема35 смесью реагентов в автоклаве на свойстваполучаемого модифицированного кремнезема. В пределах заявляемого интервала(примеры 2,3 таблицы) поставленная цельдостигается. За пределами заявляемых ин 40 тервалов времени и температуры (пример 4,5) цель не достигается: гидролитическая устойчивость падает ниже допустимого значения (99,3 о ), В примерах 6 - 10 поступают 45 50 падает ниже допустимого значения (99,3%).В примерах 11 - 15 поступают так, как описа но в примерах 1 - 5 соответственно, за иск 5 10 15 20 Х 1- 100,п 1где а - масса навески модифицированного кремнезема, г;а 1 - масса деструктированного кремнезема, г.Адсорбционные свойства полученного модифицированного кремнезема оценивали по адсорбции воды,Предлагаемый способ модифицирования кремнезема иллюстрируется следующими конкретными примерами исполнения.П р и м е р 1, В стальной автоклав помещали 10 г термообработанного при 400 С кремнезема, смесь (СНз)зЯйз с гексаметилдисилазаном в эквимолярных количествах (6,0 и 8,0 мл соответственно) и выдерживают 2,5 ч при 345 ОС. В полученном продукте содержание привитых органических групп на поверхности модифицированного кремнезема составляет 3, 4 мкмоль/м . Гидролитическая устойчивость продукта 99,9. так, как описано в примерах 1-5, соответственно, за исключением того, что в качестве силана берут(СНз)зЯЮСО. В пределах заявляемого интервала (примеры 6 - 8) поставленная цель достигается: гидролитическая устойчивость составляет не менее 99,9%, За пределами заявляемых интервалов времени и температуры (примеры 9, 10) цель не достигается: гидролитическая устойчивость лючением того, что в качестве силана берут (СНз)зЯВСЯ. В пределах заявляемого интервала (примеры 11 - 13) поставленная цель достигается: гидролитическая устойчивость1787936 Влияние времени и температуры обработки кремнезема в автоклаве при 340-350 С смесью одного иэ триметилзамещенных силанов общей формулы (СНз)зЯХ, где Х=йз, ИСО, ИСЯ,МСКЯ(СНз)з и гексаметилдисилазана на свойства конечного продукта.МВ и/и Режим обработки кремнезема в автоклаве2,5 2,0 3,0 1,0 4,0 345 350 340 360 330 0,15 0,15 0,14 0,33 0,34 0,20 0,22 0,24 0,49 0,50 0,34 0,34 0,34 0,64 0,70 99,9 99,8 100,0 96,6 96,5 6 7 8 9 10 345 350 340 360 330 Кремнезем+смесь (СНз)зЯЮСО+ и гек- саметилдисилазана 2,5 2,0 3,0 1,0 4,0 0,16 0,14 0,13 0,42 0,42 0,24 0,19 0,18 0,74 0,72 0,35 0,33 0,35 0,90 0,90 99,9 100,0 100,0 96,5 96,6 345 350 340 360 330 Кремнезем+смесь (СНз)зМСЯ+ и гек- саметилдисилазана 2,5 г,о 3,0 1,0 4,0 0,12 0,14 0,13 0,30 0,32 11 12 13 14 15 0,25 0,21 0,22 0,39 0,37 99,9 100,0 100,0 96,2 96,3 0,30 0,31 0,31 0,70 0,70 345 350 340 360 330 0,16 0,14 0,14 0,25 0,20 0,19 Кремнезем+смесь (Снз)зЯа СИВ(снз)з + и гексаметилдиси- лазана 16 17 18 19 20 21 2,5 2,0 3,0 1,0 4,0 0,20 0,20 0,21 . 0300,32 0,495 99,9 99,9 99,8 96,5 96,4 100,0 0,33 0,33 0,31 0,45 0,50 0,620 Способ-и ототип составляет не менее, чем 99,9 , За пределами заявляемых интервалов температуры и давления цель не достигается (примеры 14, 15). В примерах 16 - 20 поступают так, как описано в примерах 1 - 5 соответственно, за исключением того, что в качестве силана берут (СНз)зЯнйСЙЯ(СНз)з. В пределах заявляемого интервала (примеры 16 - 18) гидролитическая устойчивость продукта не ниже 99,87 ь. За пределами заявляемых интервалов температуры и давления цель не достигается: гидролитическая устойчивость падает ниже допустимых значений (примеры 19, 20).В таблице приведены данные по адсорбции паров воды при р/Р=О,ОЗО; 0,165;0,445, а также величина гидролитической устойчивости по прототипу,Таким образом, предлагаемый способ включает только 2 стадии обработки кремнезема, что свидетельствует об упрощении заявляемого способа (6 стадий в способе- прототипе). Получаемый по предлагаемому способу модифицированный кремнезем не уступает по физико-химическим свойствам 5 продукту, полученному по способу-прототипу. Формула изобретения Способ модифицирования кремнезема, 10 включающий его предварительную термообработку с последующей обработкой триметилзамещенным силаном общей формулы (СНз)зЯХ, где Х=йз, ЙСО, МСЯ, МСИВ(СНз)з и гексаметилдисилаэаном при 15 нагревании, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью упрощения способа при сохранении высокой гидролитической устойчивости продукта, обработку ведут в автоклаве при 340 - 350 С в течение 2 - 3 ч, причем триме тилэамещенный силан и гексаметилдисилазан берут в виде их эквимолярной смеси.