Способ получения кремнеземсодержащего наполнителя малогообемного beca

.Союз СоветскихСоциаписткческикреспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ 111833165(23 Приоритет С 09 С 1/28 С 08 К 3/36 Государственный комитет ССС Р но делам изобретений и открытий(53) УДК 678. 046.,361(088,8) Дата опубликования описания 230581 Иностранецвид И. Неттин(72) Автор изобретени Иностранная фирадельфия Кварц(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНЕЗЕМСОДЕРЖИЦЕГО НАПОЛНИТЕЛЯ МАЛОГО ОБЪЕМНОГО ВЕСА ьсложИзобретение относится к получению кремнеземсодержащих наполните"лей с малым объемным весом, исползуемых в пластмассовом производстве для наполнения сложных ненасыщенных полиэфирных смол.Известен способ получения наполнителя малого объемного веса в видесфероидальных частиц из смеси растворов силиката натрия и борсодержащего соединения путем распыленияих суспензии в присутствии мочевинына горячий поддон и сушкой до 3 ного влагосодержания, измельчениявысушенного продукта, классификацииего и термообработки в потоке горячего газа во взвешенном слое в высокотемпературных условиях 1.Недостатком способа являетсяность,Известен также способ получениякремнеземсодержащего наполнителя, предусматривающий следующие технологи-.ческие операции: нагреванне раствора 25силиката щелочного металла до температуры, близкой к точке кипения,смешивание его с раствором борсодержащего соединения; например с нагретым водным раствором борной кислотыили пентабората натрия, до растворения имеющихся осадков в смеси, обезвоживание полученной жидкой реакционной смеси до влагосодержания порядка 15-20 в слое толщиной 6-12 мм при нагревании последнего до температуры около 177 С, охлаждение частично обезвоженного продукта до комнатной температуры, истирание его до требуемого размера, частиц н последующее высри" вание его нагреванием до 343-538 С, ,в результате чего истертые частицы расширяются и .занимают объем, в 30- .40 раз больший первоначального 2(.Недостатки известного способа- сложность и многостадийность из-за необходимости операций по охлаждению . ы истиранию промежуточного продукта процесса. При этом повторный этап нагрева известного продукта после охлаждения должен проводиться достаточно быстро для обеспечения соответствуащего расширения частиц, что также усложняет технологическое исполнение способа.Цель изобретения - упрощение процесса получения кремнеземсодержащего наполнителя малого объемного веса при улучшении его наполнительных свойств.833165 3-6 16,7-27,2 4-613-20 8-12 агруэка в полифирной смоле Плотность литьяс использованиемв составе смолы8 наполнителя Истинная плотостчастиц, г/см Способ первона чальная б.с.после прложениядавления105,5 кг перво- после вязначаль 24 ч кость,ная, г/см сПг/см 30 0,88 0,98 звестный 1,48 Предлагамый,19 иши ла по Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения кремнеэемсодержащего наполнителя малого объемного веса путем смешивания раствора силиката щелочного металла с раствором борсодержащего соединения, преимущественно в виде полисоли типа пентабората натрия или аммония, с последующим обезвоживанием. полученной жидкой реакционной смеси путем распыления воздухом с исходной температурой 200-500 С под давлением 2-6 кг/см до влагосодержания порядка 15-20 и высушиванием частично обеэвоженного продукта при 70-300 Со в течение 30-90 мин, обезвоживание жидкой реакционной смеси ведут путем распыления воздухом с исходной темопературой 200-500 С под давлением 2-6 кг/см , а высушивание осуществ 2ляют при 70-300 С.Крометого, процесс высушивания 20 проводят в течение 30-90 мин.Интервал температуры на входе распылительной сушилки обусловлен необходимостью получения наполнителя с улучшенными свойствами, так как при 25 температуре ниже 200 С материалоплохо высушивается и частицы не образуют сферы, а при температурах выше 500 ОС сферы слипаются, взрываются или образуют отверстия. ЗОСоответствующими условиями образования качественных сфер наполнителя определяется и оптимальное давление распыления. При давлении ниже 1 кг/см получаются очень большие хрупкие сферы, которые не могут быть использованы для наполнения, а при давлении выае 6 кг/см возможно образование очень мелких частиц, также непригодных для качественного наполнения,Оптимальность интервала температу ры высушивания от 70 до 300 С опрео деляется малой интенсивностью сушки при условиях ниже 70 С, а необходиКак видно из таблицы, указаннаявеличина плотности предлагаемогонаполнителя показывает, что последнийимеет меньшее количество отверстий мость повышения температуры вышео300 С отсутствует, ввиду достаточнойстепени высушивания в пределах указанных температур.Длительность высушивания менее0,5 ч неприемлема, так как требуетвысоких температур испособствуетобразованию некачественных сфер, анагревание в течение не более 1,5 чвполне достаточно для выделения иэпродукта необходимого количестваводы.Предлагаемый кремнеземсодержащийнаполнитель характеризуется следую-.щими показателями:Объемный вес, г/см 1,4-3,4Истинная плотностьчастиц, г/см ,7,3-12,1Потеря веса при прокаливании,Весовая Фракция,обеспечивающая наличиевязкости 1500 сП,6-9Объемная фракция,обеспечивающая наличиевязкости 1500 сП,30-35Непосредственная плотность после отливки,г/смИзменение плотностипри отверждении,г/см 0,98-,95фракционный составчастиц по размерам,80 меш.100-325 меш.325 меш.Влагопоглощение маслаза 24 ч,3Поглощение масла вграммах на 100 гнаполнителя 100Величина рН 10-нойсуспензии,100В таблице представлены свойстванаполнителей, полученных известными предлагаемым способами,оэтому является потенциально лучнаполнителем. Сопоставление предаемого и известного наполнителей нагрузке их в полиэфирной смолеи по первоначальной плотности литьясвидетельствует, что сферы предлагаемого наполнителя размещают большееколичество смолы,Высокий коэффициент вязкости смолы,.наполненной частицами наполнителейпо известному способу указывает, чтогранулы имеют неровные размеры и шероховатую поверхность.Технология осуществления способасостоит в следующем.Готовят 5-20-ный водный раствор,силихата натрия при соотношении5102 .МаО впределах (1,5-4,0): 1.Далее готовят водный растворборсодержащей полисоли, напримерпентабората аммония, с концентрацией 155-30 или раствор пентабората натрия,с концентрацией 16-18, Кроме того,возможно использование з качестве.полисоли также гексаметафосфата какэквивалента указанным полисолям. 20Приготовленные растворысмешивают, исмесь подвергают последующему интен"сивномУ перемешиванию,Далее отводят потоки жидкости изуказанной жидкой смеси до содержания ртвердых веществ, примерно 5-50,избегая при этом образования скольконибудь значительного количестванеобратимого геля, температуру упомянутого отводимого потока жидкостивыдерживают в пределах от температурыокружающей среды до несколько меньшей,чем точка кипения патока жидкости.Реакционную смесь после соответствующего отвода излишней жидкости распыляют в распылительной сушке с температурой воздуха на входе порядка200-500 С и на выходе в пределах 100 о300 С под давлением 2-6 кг/см. Твердые продукты, удаляемые из сушилки,имеют влажность менее 25 преимущест.40венно в пределах 15-20. Регулированиеобъемного веса распыленного продукта.возможно по скорости вращения дискового распылителя или давлением ураспылительного сопла. частицы, выхосящие из сушилки, нагревают далее доакой степени, чтобы обеспечить раз"еры частиц от 10 до 400 меш. с влагосодержанием от 10 до 25 и с объемнымвесом в пределах 32-432 г/см . уПредпочтительным вариантом дляпроведения заключительной операциипо высушиванию при 70-300 С можетслужить вращающаяся сушилка, черезкотоРую воздух может пРоходить прямо-или противотоком по отношению к высушиваемому материалу.П р и м е р 1. 500 вес.ч. силикатанатрия с соотношением 50,На 0=2,содержащего 14,7 йа О, имеющего влагосодержание 35,9 и вязкость 400 сП, 60прикомнатной температуре медленнои тщательно перемешивают с теплымводным раствором, содержащим 450 вес.чводы и 50 вес.ч, пентабората агонияв резервуаре, Воду, применяемую для 65 растворения пентабората, предварительно нагревают до температуры нескольоко выше 60 С. Полученную смесь перемешивают до полного растворения и дис"пергирования кускового материалав течение 5-10 мин. Полученный гомогенный раствор, имеющий вязкостьнесколько ниже 200 сантипуазов,удаляют из резервуара и подают враспылительную сушилку; Начальнуютемпературу воздуха, поступающегов распылительную сушилку, поддерживают на уровне 390-420 С, а на выхо"де из сушилки - примерно 140-160 С.Распыление осуществляют при давленииб кг/см,Выходящий иэ распылительной сушилки продукт имеет состав, вес.:510 д 50,8; йа 0 25,4 В 0 11,6 иНО 12,2; средний размер частиц впределах 50-200 меш., истинную плотность частиц 0 448 г/см , объемный3вес 0,192 г/смЭтот продукт дополнительно высушивают в печной сушилке с начальнойтемпературой несколько ниже 100 Св течение 1 ч, повышгч температурупримерно до 300 ОС. Удаляемый из этойсушилки продукт имеет следующийсостав, вес.: 5056 йаО 28,ВОЭ 12,7) Н 0 3,3; объемный вес0,192 г/см ; средний размер частиц50-200 меш.При повторении описанного, опыта,но при давлении у распылителя 2 кг/смчастицы получают с объемный весом0,085 г/смз, истинной плотностью0,4 г/см.10 вес.ч. полученного выше продукта,имеющего после сушки объемныйвес 0,192 г/см смешивают с 100 вес.ч,3полиэфирной смолы и отливают образецс плотностью 0,912 г/см 3. Цвет эфирной смолы при смешивании с наполнителем не изменяется, а плотность изменяется лишь в незначительной степениза 48 ч. Это свидетельствует по существу об отсутствий в предлагаемомнаполнителе пустот.Цвет изготовленной отливки белый.Через 24 ч он становится серым.П р и м е р 2. Наполнитель получают аналогично примеру 1, при использовании 600 вес.ч. пентаборатааммония в виде раствора и 500 вес.ч,силиката натрия, при Распылении жидкой смеси под давлением 2 кг/см сполучением продукта с объемным весом0,080 г/см и истинной плотностьюзчастиц 0,352 г/см . Иолярное отношениеЭ(ВОЭ+ 50):Иа 0 = 2,5. Этот продуктодополнительно вйсушивают при 300 С,смешивают с полиэфирной смолой, какв примере 1. Получаемый образец обла".дает вязкостью около 1500 сП, первоначальной плотностью 0,72 г/смЭ, которая за 24 ч изменяется незначительно,Цэет отливки белый. После 24 часоввыдерживания в толуоле более 95 час833165 Формула изобретения Тираж 684 Подписное ВНИИПИ Заказ 3683/70 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул.Проектная,4 тиц наполнителя остаются всплывшимив толуоле.П р и и е р 3. Процесс осуществляют при использовании исходных материалов по примеру 2 осуществляя расФапыление поддавлением б кг/см . В результате получаются продукт с объемнымвесом 0,147 г/см и истинной плотностью частиц 0,464 г/см , которыйзатем высушивают при ЗОО С, Получеифоный образец состава На основе полиэФирной смолы с предлагаемым продуктом в, качестве наполнителя имеет вяэ"кость около 1000 сП. Плотность полученной отливк спусти 24 ч составляет 1,040 г/см с сохранением приэтом белого цвета. 5П р и м е р 4, 500 вес,ч. силиката натрия прй комнатной температуресмешивают тщательно с нагретым до60 водным раствором, содержащим450 вес.ч. воды н 90 вес.ч. цента" 20бората натрия в течение 5-О щн,Полученный гомогеннйй раствор, имеющий вязкость немного ниже 200 сПудаляют нз резервуара смешивания иподают в сушилку распылительного 2типа с температурой подаваемого навходе воздуха от 390 до 420 С и притемпературе на выходе 140-160 С,опри давлении 3 кг/см . Выходящий.2,из распылительной сушилки продуктимеет состав, вес.Ъ: 5045,3; МаО25,3, 803 14,7 и И О 14,7, имеющимсредний размер частйц 5-20 О мешобъемный вес 0,086 г/см и истиннуюплотность частиц 0,36 г/см3Продукт зачтем дополнительно высуш".дают в сушилке печного тиПа сповышением температуры от 100 до300 С в течение 1 ч.Продукт, отобранный из печнойсушилки, имеет состав, вес.В: 03 4050,6; Ма 0 28,4, В Оз 16,6 и ЯО4,4 и истинную плотность частиц6,368 г/смз, объемный вес до 800 г/смсо средним размером частиц 50-200 меш.Свыше 95 этих частиц остаются Эсплывфшими в толуоле через 24 ч. 9 вес.ч.указанного продукта смешивают с100 вес.,ч. полиэфирной смолы. Полученная отливка имеет показатель вязкости по Кребсу 400 д, по Брукфильду р1790 сП. Появившаяся цветность смолыизменяется в незначительной степени,Первоначальная плотность отливки0 864 г см 3 через 24 ч изменяетсяР /3,до 0,928 г/см , что свидетельствуето практически полном отсутствии вотливке пустот. Первоначальный белыйцвет отливки спустя 24 ч становитсясерым.Предлагаемый способ проще известного, за счет исключения операций 0 по охлаждению и истиранию частично обезвоженного продукта и более низкой температуры конечного высушивания, кроме того, он обеспечивает получение наполнителяпо свойствам не уступающим известному, а по некоторым показателям имеющего даже некоторое преимущество.Описанные положительные свойства наполнителя получаемого предлагаемым способом, делают возможным его использование в качестве эффективного наполнителя полиэфиров, предпочтительно для ненасыщенных полиэфиров, и кроме того, для .эпоксидных синтетических смол, фенолформальдегидных смол, полиуретанов, силиконов, природных и синтетических эластомеров и латексов, Предлагаемый наполнитель применим также для композиций, содержащих термопласты, подлежащих формованию путем повышения температуры, а также в производстве изделий из пластмасс, отверждаемых путем испарения или каталитически.В силу высокой прочности, наполнитель, получаемый предлагаемым способом может быть употреблен в производстве искусственного мрамора, изолирующих щитов н панелей изделий, применяемых в морском флоте, при изготовлении различных конструктивных материалов и поделок, облицовочных камней или кирпичей. 1. Способ получения кремнеземсодержащего наполнителя малого объемного веса, включающий смешиваниераствора силиката щелочного металлас раствором борсодержащего соединения, обезвоживание полученной жидкой реакционной смеси и последующеевысушивание частично обезвоженноготвердог" продукта, о т л и ч а ю -щ и й с я, тем, что, с целью упрощения процесса при улучшении наполнительных свойств целевого продукта,обезвоживание жидкой реакционной смеси ведут путем ее распыления воздухом с исходной температурой 200500 С под давлением 2-6 кг/см, а высушивание осуществляют при 70-300 С.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что процесс высушива-,ния проводят в течение 30-90 мин.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 2978340,кл. 65-22,опублик, 1961.2. Патент США Р 2117605, кл. 65-22,опублик, 1938.