Способ получения пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния

СОЮЗ СОВЕТСКИХсаииаеепекРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧМРЫТЙ 3ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4(51) С 01 В 33 12 К АВТОРСКОМ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с экспериментальным производством института физической химии им. Л.В.Писаржевского(56) 1. Патент ФРГ В 1209 108,кл. 121/01, 1969.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 3449069,кл. С 01 В 33/12, О.06,82,(54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПУСТОТЕЛЫХ МИКРОСФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ ДВУОКИ СИ КРЕМНИЯ, включающий смешение пиро генной двуокиси кремния с водой, распылительную сушку полученной суспензии с последующей прокалкой продукта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества продукта и сокращения времени процесса, смешение ведут в присутствии неионогенного поверхностно-активного вещества, взятого в количестве 0,05- 2,0 Е от массы двуокиси кремния.2. Способ по и. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют продукты поликонденсации этиленгликоля или взаимодействия окиси этилена с этиленгликолем.1 11397Изобретение относится к способамполучения пустотелых микросферическихчастиц двуокиси кремния, которыемогут быть использованы в качествеадсорбентов, носителей катализаторов,наполнителей лакокрасочных и полимерных материалов.Известен способ получения пустотелых микросферических частиц двуокисикремния, включающий смешение двуокиси кремния, полученной в электричес.кой дуге, с водой, распыпительнуюсушку полученной суспензии с последующей прокалкой продукта 1 1 3.Недостаток этого способа - низкий 15выход тонкостенных пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ получения пустотелых микросферическихчастиц окислов металлов и металлоидов,включающий распылительную сушку водной суспензии гидрофильного соединения с последующей прокалкой. При 25этом в водную суспензию дополнительно,вводят 15-80 мас.в пересчете насухое вещество гидрофобного окисла с удельной поверхностью 20-400 магг.В качестве гидрофобного окисла испол 1 зуют окисел, 25-75% поверхностных30гидроокислов которого замещено алкилсилильными группами, а прокалкуведут при б 50-1800 С 2 1.Недостатками известного способаявляются невысокое качество получае- З 5мого продукта, т,е, неоднородностьпо размерам получаемых частиц, повышенная толщина оболочки, а такженеобходимость длительного (в течение2 ч) перемешивания исходной смеси 40для получения однородной суспензии,Цель изобретения - повышение качества продукта и сокращение временипроцесса,Поставленная цель достигается согласно способу получения пустотелыхмикросферических частиц двуокисикремния, включающему смешение пирогенной двуокиси кремния с водой,распылительную сушку полученной суспензии с последующей прокалкой продукта, при этом смешение ведут в присутствии неионогенного поверхностноактивного вещества, взятого в количестве 0,05-2,0 от массы двуокиси 55кремния.В качестве поверхностно"активноговещества (ПАВ) используют продукты 01поликонденсации этиленгликоля или взаимодействия окиси этилена с этиленгликолем.Согласно предлагаемому способу пирогенную двуокись кремния с удельной поверхностью (по БЭТ) 60-400 м /г и насыпным весом 40-120 г/л вводят при интенсивном перемешивании в водный раствор неионногенного ПАВ, содержание которого в растворе зависит от количества вводимой двуокиси кремния и составляет 0,05-2 от ее веса. Суспензию перемешивают 20 мин, В качестве неионогенных ПАВ используют ПЭГ, ПЭГ, представляющие собой продукты поликонденсации этиленгликоля. ОС- продукт взаимодействия окиси этилена с этиленгликолем. Содержание двуокиси кремния в суспензии определяется требованием распыляемоспособности, зависит от величины удельной поверхности двуокиси кремния и составляет 10-40 . Образованную смесь распыляют путем подачи ее под давлением через распылительную форсунку в сушильную колонну, температура внутри которой составляет 150 о500 С и поддерживается постоянной с домощью электронагревательных элемен тов. При попадании распыленной суспензии в зону действия повышенных температур происходит процесс "вспучивания" капелек суспензии и испарения воды с их поверхности. Наличие примесей ПАВ в распыпяемой смеси способствует "вспучиванию" капелек и последующему образованию тонкостенных пустотелых микросфер вследствие присутствия в такой массе пузырьков воздуха. Полученный в результате распылительной сушки продукт прокаливают при 800-4 200 С с целью повышения его прочности.Поставленная цель достигается при использовании только неионогенных ПАВ. В случае использования ионо" генных, например катионогенных ПАВ, снижаются эксплуатационные характеристики пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния, так как вводимые при этом в суспензию ионы способствуют в процессе прокаливания кристаллизации аморфной двуокиси кремния.При введении в суспензию менее 0,05 неионогенного ПАВ в получаемом продукте резко снижается содержание пустотелых микросферических час3 11397 тиц. При вводе в суспензию более 2 . неионогенного ПАВ происходит интенсивное вспенивание получаемой суспензии, которое ухудшает условия проведения процесса распылитель ной сушки и снижает выход пустотелых микросферических частиц.П р и м е р 1. 20 кг пирогенной двуокиси кремния с насыпным весом 62 г/л и удельной поверхностью1 О 362,3 м /г смешивают в течение 20 мин с 60 кг воды и 0,006 кг (что соответствует 0,03 вес.от веса двуокиси кремния) неионогенного ПАВ ОС. Образовавшиеся в результате распылительной сушки частицы подвергают фракционированию и прокаливанию на воздухе при 650 С. Получают при этом 15,7 кг (выход составляет 78,5 ) пустотелых микросферических частиц с удельной поверхностью 308,3 м /г, насыпным весом 215 г/л, размером 90- 160 мкм, толщиной оболочки 0,9-1,5 мкмП р и м е р 2. 20 кг пирогенной двуокиси кремния с насыпным весом 120 г/л и удельной поверхностью 186 м/г смешивают с 60 кг воды и 0,01 кг ПЭГ, что соответствует 0,05% вес,% от веса двуокиси кремния, представляющий собой продукт поликонденсации этиленгликоля, в высокооборотном смесителе до получения однородной текучей массы, которую затем подвергают распылительной сушке. Распыление производят через распыяительную форсунку под давлением.135 20 атм, создаваемым сжатым воздухом. Температура в сушильной колонне составляет на входе 180 С, на выходе - 400 С. Полученные .в результате распы 40 лительной сушки частицы двуокиси кремния подвергают фракционированию и прокаливание при 850 С. Образовавшийся при этом продукт в количестве 17,7 кг имеет форму тонкостенных45 пустотелых микросферических частиц и характеризуется следующими показателями; удельная поверхность (по БЭТ) 146 м /г, насыпной вес 354 г/л размер частиц основной фракции 90- 160 мкм; толщина оболочки 0,8-1,3 мкм50 Выход частиц 87,5 . П р и м е р 3. 20 кг пирогеннойдвуокиси кремния с насыпным весом120 г/л и удельной поверхностью 186 м 2 /г 55смешивают с 60 кг воды и 0,2 кг.ОС(что соответствует 1,0 вес.Е)представляющего собой неионогенное поО 1 4верхностно-активное вещество, в высокооборотном смесителе до получения однородной текучей массы, которую затем подвергают распыпительной сушке. Распыление суспензии производят через раСпыпительную форсунку под давлением 20 атм, создаваемым сжатым воздухом, Температура в сушильной коо лонне составляет на входе 180 С, на выходе - 400 С, Образованные при этом частицы двуокиси кремния подверо гают прокаливанию при 800 С. В результате получают 19,34 кг тонкостенных пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния со следующими характеристиками: удельная поверхность (по БЭТ) 169,7 м /г насыпной вес 3 19 г/л; размер частиц основной фракции (преобладающий размер частиц) 40-90 мкм толщина оболочки 0,5-0,9 мкм. Выход частиц 96,7 . П р и м е р 4, 20 кг пирогенной двуокиси кремния с насыпным весом 120 г/л и удельной поверхностью (по БЭТ) 186 м/г смешивают в высокооборотном смесителе с 60 кг воды и 0,4 кг ПЭГдо получения однородной текучей массы, которую через форсунку с помощью сжатого воздуха распыляют в сушильную колонну, температура на входе и выходе которой сосо тавляет соответственно 180 и 400 С. Образованный после распыпительнойо сушки продукт прЬкаливают при 800 С. Получают 18,9 кг тонкостенных пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния с удельной поверхностью (по БЭТ) 161 м/г, насыпным весом 327 г/л. Размер частиц основной фракции 60-120 мкмтолщина оболочки 0,2- 0,65 мкм. Выход частиц 94,5П р и м е р 5, 20 кг пирогенной двуокиси кремния с насыпным весом 62 г/л и удельной поверхностью 362,3 м /г смешивают в течение 20 м с 60 кг воды и 0,5 кг неионогенного ПАВ ПЭГ, что соответствует 2,5 Х веса от веса двуокиси кремния. Образовавшиеся после распыпительной сушки частицы подвергают фракционированию и прокаливанию на воздухе при 65 О С. Получают 13, 1 кг пустотелых микро" сферических частиц (выход 65,6 Х) удельная поверхность которых 300,5 м/г; насыпной вес 215 г/л) размер частиц 50-180 мкм, толщина оболочки 0,2-0,9.Заказ 214/17 Тираж 462 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет значительно уменьшить время проведения процесса, а также обеспечивает ных по чительно0,2-1,1 получение более однород"размерам частиц со зна" более тонкой оболочкой мкм).