Способ получения полых стеклянныхмикросфер

Союз Советских Соцналистическнх Республик(22) Заявлено 1 а 0179 (21) 2714470/29-33 (51)М. Кл.З С 03 С 23/00 С 03 С 17/22 с присоединением заявки И 9 Государствеквыв комнтет СССР по делам нзобретевий в открмтяй(088, 8) Дата оПубликозания описания 150331(72) Авторы изобретения В,Б,Алесковский, М,Н.Цветкова, А,А.Малыги С.И.Кольцов и Ю.Б.Вощинин Ленинградский ордена Трудового Краси технологический институт им, Ленсове 71) Заявите 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХ СТЕКЛЯННЫХ МИКРОСФЕР,ЭОС 1,ерхнос чески- группы Изобретение относится к получениюлегковесных наполнителей, используемых в производстве композиционныхматериалов различного назначения:облегченных пластмасс, гипса, цемента, сферопластиков, сочетающих малуюплотность с достаточной прочностью,Известен способ получения полыхстеклянных микросфер, заключающийсяв выработке питающей фритты из одно-.родного гидроэоля жидкое стекло -борная кислота - мочевина, формова-.ния стеклянных полых микросфер ввосходящем потоке пламенных газовюпри температуре печи "1150 С, обработке полученных микросфер воднымраствором НЯО 4 с последующей промывкой, сушкой и прокаливаиием 1 Ц .Однако данный способ не обеспечи"вает получения полых стеклянных микросфер с повышенной прочностью присохранении низкой плотности,. Цель изобретения - увеличениепрочности микросфер.Поставленная цель достигается тем, 25что в способе получения полых стеклянных микросфер, включающем получение фритты натрийборсиликатного сос-.тава с газообраэователем, Формованиемикросфер в восходящем потоке плаэменных газов, обработку их сернойкислотой с последующей промывкой,сушкой и прокаливанием, микросферыобрабатывают хлоридами или окснхлоридами металлов 1 Н и Ч периодов периодической таблицы в газовой Фазепри 180-200 С с последующим удалением непрореагировавших продуктов,Повышение прочности стеклянныхмикросфер непосредственно связано сповышением их гидростатической прочности, что является наиболее важнымпоказателем при изготовлении полимерных материалов. низкой плотности.При обработке парами хлоридовили оксихлоридов металлов полыхстеклянных микросфер протекает химическая реакция конденсации междугидрокснльнымн группами поверхностии соответствующим реагентом из газовой Фазыщ(в 81-ОН)+Э С 1; -ф (аб 1-О)ЭС 1;, ++юНС 1где Э-Ч, Сг,В результате реакций к пов тимикросфер присоединяются химими связями элементсодержащие(Т 1 с Чс Сг, Я 3. и т.д,) с а образующийся хлористый водород и избыток гаэооб 1 Разного реагента удаляются из зоны реакции потоком инертного газа.Выбор температуры 180-20 ООС обусловлен тем, что в этих условиях ,поверхность стеклянных микросфер предельно гидроксилирована, т.е, содержит предельное количество реакционно-способных гидроксильных групп н составе (=Я 1 -ОН , вступающих н реакцию с галогенидами. При температуре выше 200 С на поверхности силикатных материалов протекает реакция дегидроксилирования- б;-ОН 20 ООС - Э 1-0- -ь О+Н О, р Я 1-ОН =Я - 0 в результате которой уменьшается концентрация ОН-группы на поверхности, соответственно снижается количество хемосорбированного хлорида, а следовательно, и прочность микросфер,При температурах ниже 180 С нао поверхности стекдосфер возможно присутствие молекулярной воды, что приводит к гидролизу хлорида и осаждению на поверхности микросфер гидро- окиси соответствующего элемента, а следовательно, к загрязнению поверхности, увеличению плотности стекло- сфер, ухудшению качества иэделия.П р и м е р 1. В смеситель заливают 8 кг 45-ного жидкого стекла с модулем 2,7-3,0; 2 кг борной кислоты и 0,1 кг моченины и перемешинают 30 мин. Затем заливают н смеситель нторую порцию жидкого стекла 17 кг и перемешивают еще 2 ч 30 мин до получения однородной массы. Готовую .массу выгружают на противни по -5 кг и. сушат при 300 С 8 ч.Высушенную массу-фритту просеивают через сито. Затем фритту подают в газовую печь. Часовой расход Фритты на одну печь 800-850 г. Температура печи. 1150 С. Общее разряжение Средняя Гидростатическая Увеличение плотность, прочность, прочности, г/смкгс/см 2 Ъ 0,350 140 еобработанные Обработанные парам4СгОС 11ОС 1 230 220 200 220 225 64 57 43 57 60 0,35 0,35 0,354 Ос 350 1 С 1 Я 1 С 14 Стеклянные полые микро- сферы в трубопроводе отсасывающего вентилятора 100-130 мм нод. ст.Сформованные микросферы поступаютиэ бункера н съемную стеклянную тару.Полученные микросферы подвергают обработке водным раствором Н ЯО всосудах с лопастными мешалками, отмывают и сушат при 160 С и прокаливают при 340 С.Затем полученные полые стеклянныемикросферы загружают в реактор проточ ного типа и подвергают обработке парами четыреххлористого титана Т 1 СЙ,в токе сухого азота 3 ч при 200 ОС,Избыток реагента удаляют сухим азотом при той же температуре в тече ние 1 ч и выгружают обработанные микросферы.Гидростатическая прочность стеклянных микросфер, обработанных четыреххлористым титаном 230 кгс/см.2 О П р и м е р 2, То же, что и впримере 1, но в качестве реагентаиспользуют оксихлорид хрома СгОС С.Гидростатическая прочность полыхстеклянных микросфер, обработанныхоксихлоридом хрома,.220 кгс/см. Пример 3. Тоже, чтоивпримере 1, но н качестве реагентаиспользуют оксихлорид ванадия ЧОС 6.Гидростатическая прочность полыхстеклянных микросфер, обработанныхоксихлоридом ванадия, 200 кгс/см.П р и м е р 4. То же, что и впримере 1, но н качестве реагентаиспользуют А 8 С й .З 5 Гидростатическая прочность полыхстеклянных микросфер, обработанныххлоридом алюминия, 220 кгс/см.П р и м е р 5. То же, что и впримере 1, но в качестве реагентаиспользуют Я 1 С 6+.Гидростатическая прочность полыхстеклянных микросфер, обработанных .четыреххлористым кремнием, 225 кгс/смРезультаты испытаний на прочность 45 полых стеклянных микРосфеР необРаботанных и обработанных хлоридами иоксихлоридами представлены в таблице.812780 Составитель О,СамохинаРедактор М.Недолуженко Техред Ь.Бабинец Корректор О,Билак Заказ 684/29 Тираж 520ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035; Москва, Ж., Раушская наб., д, 4/5 Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Как видно из таблицы, обработка стеклянных микросфер парами хлоридов элементов увеличивает гидростатическую прочность микросфер на 40- 60по сравнению с прочностью необработанных партий,Средняя гидростатическая плотность полых стеклосфер остается практически без изменения, За счет увеличения выхода упрочненных стеклянных полых микросфер,с использованием предлагаемого способа стоимость их снижается в 1,5 раза по сравнению со стоимостью сфер, получаемых по известному способу.Формула изобретенияСпособ поЛучения полых стеклянных микросфер, включающий получение фритты натрийборсиликатного состава сгазообразователем, формование микросфер в восходящем потоке пламенныхгазов, обработку их,серной кислотойс последующей промывкой, сушкой ипрокаливанием, о т л и ч а ю щ и йс я тем что, с целью увеличенияпрочности микросфер, после прокаливания проводят обработку хлоридами илиоксихлоридами металлов Ц и 1 Ч периодовпериодической таблицы в газовой фа зе при 180-200 оС с последующим удалением непрореагировавших продуктов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 15 1, Технологический регламентР 104 ВНИИСП, 1969.