Способ получения дисперсных органофильных окислов, модифицированных алкилхлорсиланами

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 954388(22) Заявлено 21)3878 (21) 2665746/23-04с присоединением заявки ЙЮ(23) ПриоритетОпубликовано 300882, Бюллетень Мо 32 1511 М. Кл.з С 07 Г 7/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.07(088.8) Дата опубликования описания 300882 Ю.С.Тарасевич, Н.В.Хабер, А.А.Чуйко, В.М.О Ю.И.Потоцкий, В.П.Бойко и В.Н.Грачев(72) Авторы изобретен 71) Заявите 4) СПОСОБ ОКИСЛОВ ИЛЬНЫХСИЛАНАМИ ЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ОРГА ОДИФИЦИРОВАННЫХ АЛКИЛХЛ за- на мому рсных рована,лаю за й дисИзобретение относится к способу получения дисперсных органофильных окислов, модифицированных алкилхлорсиланами, которые могут быть использованы в качестве стабилизаторов буровых растворов, антислеживающих добавок для сыпучих гигроскопических веществ,гидрофобных тиксотропных густителей смаэок, лаков, красок, полнителей полимерных систем.Известны способы получения химически модифицированных органофильных дисперсных окислов путем обработки их поверхности жидкофазным либо парофаэным модификатором. В жидкофазном способе обработку ведут путем смешивания дисперсного окисла с избытком жид ого алкилхлорсилана 11.результатемогут быть получены апкилорганокремнезеьы, содержащие значительные количества алкилсилильных групп, но при этом резко снижаются дисперсные свойства окислов.Наиболее близким к предлагае является способ получения диспе органофильных окислов, модифици ных алкилхлорсиланами, например калорганокремнеземов, путем обработки гидратированного дисперсного окисла парами воды с последующей обработкой его алкилхлорсиланом310 оС,2.Однако в условиях выс оких температур на поверхности окисла происходит конденсация соседних хемосорбированных хлорметилсилильных групп,силанольных групп, в результатепрекращается рост органосилоксановойцепи, что не позволяет увеличить степень, покрытия поверхности органическими молекулами. Одновременно возрастает скорость побочной реакциигидролиза паров модификатора в газовой фазе, в результате снижается 5 количество хемосорбируемых молекул.Снижение концентрации органическихмолекул на поверхности окисла ухудшает качество конечного продукта,Кроме того, низкомолекулярные про дукты, образовавшиеся в газовой фазе, уносятся абгазами иэ эоны реакции, вызывая большие потери модиФикатора в условиях проьъшленныхустановок (более 50 вес.Ъ).5 Цель изобретения - увеличениеконцентрации хемосорбированных молекул алкилхлорсилана и упрощениепроцесса.Укаэанная цель достигается 0 счет того, что гидратированноперсный окисел обрабатывают алкилхлорсиланом, взятый в количестве10-40 от веса окисла в смеси сконцентрированной соляной кислотой,взятой в количестве 2-20 от весаокисла при повышенной температуре, 5желательно при 120-300 С.Смесь алкилхлорсиланов с концентрированной соляной кислотой можетбыть приготовлена отдельно в видеэмульсии. Приготовленную смесь подают в слой псевдоожиженного в реакторе окисла. Образующиеся при 120 ЗОООС пары органополихлорсиланавзаимодействуют с окислом с образованием на поверхности окисла химически связанного органического слоя.При обработке, например, диметилдихлорсиланом высокодисперсного кремнезема-аэросила протекают следующиереакции.При приготовлении смеси модификатора и соляной кислоты происходит образование линейных кремнийорганических хлоролигомеров, силандиолов в реакции гидролиза,С 5 К,2 С 1+ Н 10 НС 1)С 1 К 15 -(0-51 К,1)- 5 В-ОН-НО К 51 "(0-5 Вд) -5 КОН.В реакторе при 120-300 фС в присутствии паров НО-НС происходит адсорбция и взаимодействиЕ органохлорсилана, образовавшихся хлоролигомеров З 0с гидроксильными.группами510 Ъ"ОН С 18151 (О 5 В) 581"08 Ы 510-0К,151-(0 "51 йю) -5 В" ОН.При дальнейшем нагревании соседниеконцевые группы взаимодействуют с молекулой диметилдихлорсилана, вступают в реакцию конденсации друг с другом, при этом рост кремнийорганической цепи прекращается.П р и м е р 1. 100 г дисперсной 40двуокиси кремния (аэросил марки А ЩСТ 5638-70) обрабатывают в процессе испарения смеси диметилдихлорсилана (25 г) с концентрированной соляной кислотой (20 от веса окисла) 45в течение 10 мин. После 30 мин отдувки в токе влажного азота при120 фС окисел имеет следующие аналитические показатели:Концентрация привитых51-СН-групп, ммоль/г 510 2,9Концентрация гидроксильных групп, ммоль/г 5101 НетВодородный показатель суспензии окисла 5,0Гидролитическая устойчивость прикипячении в воде 50 ч; п.п.п. 8;9.П р и м е р 2. 100 г двуокиси Кремния обрабатывают аналогично примеруП р и м е р 6. 100 г окиси хрома Сг 10, полученной термическим разложением бихромата аммония (удельная поверхность 50 м /г) обрабатывают в процессе испарения смеси диметилдихлорсилана (25 г) с концентрированной соляной кислотбй (15 вес.) в течение 15 мин. Получают гидрофобный продукт, хорошо совмещающийся с органическими жидкостямиП р и м е р 7. 100 г двуокиси кремния (аэросил А) обрабатывают аналогично примеру 1 смесью гидридметилдихлорсилана, соляной кислотой., Аналитические показатели:Концентрация привитыхСН-групп, ммоль/г 5101 1,2Концентрация гидроксильных групп, ммоль/г 510Водородный показатель Нет 4,8 П р и м е р 8. 100 г двуокиси кремния (аэросил марки А) обрабатывают в цроцессе испарения смеси диметидихлорсилана (200 г) с кочцентрированной соляной кислотой (15 вес, модификатора) в течение 30 мин при 250 С, Продукт имеет следующие аналитические показатели:КЬнцентрация привитыхСН-групп, ммоль/г 510 1 1,6КонцентрацИя гидроксильных групп, мколь/г 510Водородный показатель Нет 5,6 П р и м е р 3, 100 г двуокиси кремния обрабатывают аналогично примеру 1. В 25 г модификатора по примеру 1 вводят 2 вес, концентрированной соляной кислоты.Аналитические показатели:Концентрация привитыхСН-групп, ммоль/г 510 ,1,5Концентрация гидроксильныхгрупп, ммоль/г 501 НетВодородный показатель 4;8П р и м е р 4. 100 г двуокиси кремния обрабатывают в процессе испарения смеси модификатора с концентрированной соляной кислотой по примеру 1 при 300 С. Время обработки 6 мин,Аналитические показатели:Концентрация привитыхСН -групп, ммоль/г 510 1,7Концентрация гидроксильных групп, ммоль/г 5101 НетВодородный показатель 5;1П р и м е .р 5. 100 г двуокиси титана анатазной форьы производства Крымского завода двуокиси титана обрабатывают в процессе испарения смеси диметилхлорсилана (25 г) с концентрированной соляной кислотой (15 вес, модификатора) в течение 15 мин, Получают гидрофобный продукт, хорошо совмещаюцийся с органическими жидкостями. Концентрация СНЗ-групп 2,0 ммоль/г окисла.954388 групп, т,е. улучшение качества получаемого продуктаф сниЖение расходамодификатора 1 исключение операцийдополнительного увлажнения окисла парами воды в реактореКроме того, 5 отдельная стадия испарения модификатора совмещена с, распылением нагретого окисла в реакторе, что упрощает технологию синтеза и схему установки; уменьшается время, необходи мое для очистки поверхности окислаот побочных продуктов реакции. физико-химические показатели конечного продукта представлены в 15 блице Свойства продукта Показатели Внешний вид 5,0-6,0 Гидроксильные группы на поверхности метилаэросила, ммоль/г (ИК-поглощение в области3750 см") Нет Насыпной вес, г/л 20-1402-16 99,8 Гидрофобность,Ъ 50 центрированной соляной. кислотой.,взятой в количестве 2-20 от весаокисла.5 О 2. Способ по п.1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что процессведут при 120-300 фс. формула изобретения Источники информации,55 принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании,В 1312665,кл. С 1 А, опублик.1973.2. Авторское свидетельство СССРР 392693, кл. С 07 Г 7/02, 197146 (прототип),ВНИИПИ Заказ 6363/20 Тираж 388 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 П р и м е р 9, 100 г двуокиси кремния (аэросил марки А) обрабатывают аналогично примеру 1,Аналитические показатели:Концентрация привитыхСНЭ-групп, ммоль/г 50 3,4Концентрация гидроксильных групп, ммоль/г 5(0 НетВодородный показатель 4,2Использование предлагаемого способа получения дисперсных органофильных окислов обеспечивает по сравнению с известными получение на поверхности окислов хемосорбированного кремнийорганического слоя с высокой концентрацией органических Водородный показатель спиртововодной суспензии (рН) Концентрация метильных группна поверхности метилаэросила,вес.Ъ (ИК-поглощение в области 2900 .см ") Время полного разрушениягидрофобного покровав кипящей воде, ч 1. Способ получения дисперсных органофильных окислов, модифицированных алкилхлорсиланами, путем обра.ботки гидратированного дисперсного окисла алкилхлорсиланом при повышенной температуре, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью увеличения концентрации хемосорбированных молекул алкилхлорсилана на поверхнос. ти окисла и упрощения процесса, алкилхлорсилан берут в количестве 10- 40% от веса окисла в смеси с конБелый, легко пылящий сыпучийгидрофобный порошок без посторонних вкраплений