Способ получения гидрофобного дисперсного материала

. СОЮЗ СОВЕТСКИХсаЮФпнепеиРЕСПУБЛИК НИЯ 3СВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ И ОБРЕ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с эксперименталЬ-. ным производством Института физической химии йм. Л,В.Писаржевского АН,Украинской ССР и Институт физической химии им. Л.В.Писаржевского АН Украинской ССР(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОФОБ;НОГО ДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА, содержащего на поверхности гб-Н:связи,включающий обработку этилгидридсилоксаном в органическом .растворителес последувщей термообработксй, о тл и ч а ю. щ и й с .я тем, что, ецелью улучшения технологический ха"рактеристик получаеваас продуктовза счет. повыдения содержания ы 5-Нсвязей, в качестве этилгидридсилоксана используют полиэтилгидридсилоксановый иолимер с молекулярньи весом 22000-24000, а термообработкуведут при 80-130 С в течение 0,5 -1 ч.Изобретение относится к получению гидрофобных дисперсных материалов, в частности окислов металлов инеметаллов, солей, неорганическихволокон, порлакообразных металлови т.п., содержащих на поверхностирз -Н связи, и может быть использовано в производстве взрывчатых веществ, различных полимерных композиций и т.д.Известен способ получения гидрофобных дисперсных кремнеземов, включающий модифицирование высокодисперсной аморфной двуокиси кремния-аэросила-парами алкилгидридхлорсилановпри 220-250 С в токе инертного 1газа 1 .Однако концентрация =5 -Нссвязейна поверхности гидрофобного кремнЕзема, полученного по этому способу,недостаточно высока (не превышает0,7 ммоль/г 810) .Кроме того, выделяется хлористыйводород в процессе обработки кремнезема алкилхлорсиланами. Хлористыйводород способен в ряде случаеввступать в химическую реакцию с обрабатываемой поверхностью и в некоторых случаях даже разрушать исход,ные материалы, резко ухудшая ихэксплуатационные свой,тва.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ получения гидрофобныХ дисперсных материалов, включающий обработку полиэтилгидридсилоксанами (например,ГКЖ) в органических растворителях 2 .Однако известным способом не удается получить на поверхности кремнекислоты плотное гидридсилильное покрытие с высоким содержанием =5-Н::связей. Кроме того, обработка раствором этилгидридсилоксановой жидкости не способствует образованию проч"ной пленки в связи с тем,что указанная жидкость содержит олигомеры смалым молекулярным весом.Цель изобретения - улучшение технологических характеристик получаемых продуктов за счет повышениясодержания г 5-Н:связей.Поставленная цель достигаетсяспособом получения гидрофобного дисперсного материала,включающим; обработку этилгидридсилоксанами ворганическом растворителе с поеледующей термообработкой, в качествеэтилгидридсилоксана используют поли"этилгидридсилоксановый полимер смолекулярньм весом 22000-24000, атермообработку ведут прИ 80-130 С в б 0течение 0,5-1 ч,Способ осуществляют следующимобразом.Навеску гидрофобизуемого вещества загружают в раствор полиэтилгид ридсилоксанового полимера в органическом растворителе при перемешивании.Раствор отделяют, а полученный продукт высушивают при 80-130 ОС в течение 0,5-1 ч для закрепления полимерного покрытия.Способ позволяет получать гидроФобные дисперсные материалы с повышенным числом я 5-Нвсвяздй на поверхности, При этом понижение температуры менее 80 ОС и уменьшение времени термообработки менее 0,5 ч ведет к понижению гидрофобности получаемого продукта, Повышение температуры свыше 130 С и увеличение. времени термообработки более 1 ч приводит к снижению количества и 5-Нсвязей на поверхности получаемого продукта. К снижению количества связей на поверхности полученного продукта ведет и использование полиэтилгидридсилоксана с молекулярным весом менее 22000, Применение полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярным весом свыше 24000 технологически затруднено, так как с увеличением молекулярного веса полимера снижается его растворимость в органических растворителях. П р и м е р 1, 40 г окиси железа(Е еО) загружают в. 140 мл,бензольного раствора полиэтилгидридси-,локсанового полимера с молекулярнымвесом 22000-24000 с концентрацией4+0,25 вес. при перемешивании механйческой мешалкой со скоростью 100-,1200 об/мин. Процесс нанесения полимера проводят в течение 25 мин,после чего раствор отфильтровывают,а полученный продукт высушивают при85+5 ОС в течение 1 ч,После сушки количество летучихвеществ не превышает 0,02.Содержание =51-Н:связей в полимерном покрытии составляет 95+1 отисходного количества в полимере.,Гидрофобность полученного продукта определяют кипячением в деионизированной воде, гидрофобность равна380 ч.Содержание привитого полимера(привес) составляет 1,8 от веса исходного продукта (окиси железа),П р и ме р 2. 50 г азотнокислого аммония равномерно загружают в175 лл толуольного раствора полиэтил-гидридсилоксанового полимера с молекулярным весом 22000-24000 с концентрацией 3,2+0,3 вес. при перемешивании со скоростью 100-120 об/мин,после чего соль отфильтровывают ивысушивают при 110+5 ОС в течение30 мин,После сушки количество летучихвеществ не превышает 0,02.Содержание =51-Н:связей в полимерном покрытии составляет 94+1 отисходного количества в полймере.Гидрофобность измеряют по методуопределения скорости растворения впроточной воде. Скорость растворения 5исходной селитры 1 ч, гидрофобизованной .полиэтилгидридсилоксановымполимером 100 ч.Привес составляет 1,5 от весаисходной соли. 10П р и м е р 3. 30 г базальтовогоштапельного волокна диаметром 1 мкми длиной 3-6 мм с удельной поверх. ностью 5+1 мг/г загружают в 120 млтолуольного раствора полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярным весом 22000-24000 с концентрацией 3,2+0,2 вес. при перемешиванни со скоростью 100-120 об/мин.После перемешивання в течение 20 мин 2 О. продукт отфильтровывают и высушивают при 100 ОС в течение 1 ч.Количество летучих веществ послесушки не превышает 0,02. Содержание .-Я-.Нвсвязей в полимерном покрытиисоставляет 93+1 вес. от исходногоколичества в йолимере.Полимерное покрытие на базальтовом волокне начинает заметно рааруситься при кипячении в деионизированной воде только через 400 ч.Привес составляет 2 от весансходного волокна.П р л-м е р 450 г порошка алюминия с удельной поверхностью8 м /г загружают в 150 мл бензольногго раствора полиэтилгидридсилоксано 7вого полимера с молекулярным весом 22000-24000 с . концентрацией 3,2+3 весовых при перемешнвании со скоростью 100-120 об/мин, После перемешива 40 ния в течение 25+5 мин продукт отфильтровывают и сушат в течение 1 ч при 80 + 5 С. Количество вэба-Нсвязей в полимерном покрытии составляет 94 + 1 от содержания в исходном по лимере. Гидрофобность, определенная методом кипячения в деионизированной воде, составляет 350 ч, а привес 2 от веса исходного продукта,П р и м е р 5, 40 г каолина загружают в 140 мл 3,5-ного раствора , полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярным вксом.22000-24000 и перемешивают в течение 20 мин. Затем продукт отфильтровывают, высушивают при 100 С в течение 45 мин и определяют содержание привитого полимера привес), которое составляет 2 от веса исходного продукта. Количество летучих веществ после 60 сушки не превышает 0;02.Количество М -Н:связей на поверхности продукта, определенное по методу Церевитинова, составляет 95 +1 от содержания в исходном полимере. Я Гидрофобность, определяемая кипячением в деионнзированной воде,составляет свыше 1000 ч.П р и м е р 6. 30 г мела с удель"ной поверхностью 2,4 мг/г загружаютв 150 мя 3-ного раствора полиэтилгидридсилоксановогополимера с молекулярным весом 22000-24000 в гексанеи перемешивают в течение 25 мин.Затем мел отфильтровывают и сушат втечение 1 ч при 90 ОС.Количество привитого полимера иаповерхности (привес) составляет1,8 вес, от веса исходного продукта,Количество в 5-Н-связей состав-.ляет 96 + 1 вес. от содержания висходном полимере,Продукт гидрофобен при кипячеииив деионизированной воде свыше 2000 ч.П р и м е р 7. 100 г порошкообраэного поливинилхлорида равномернозасыпают в 350 мл .полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярньмвесом 22000-24000 в четыреххлористомуглероде с коицеитрацней 3,6+0,2 вес.при перемешиваиии механической ме-,шалкой(Ю д 100-126 об/мин), послечего отфильтровывают и сушат при100 С в течение 0,5 ч.Гидрофобность, определяемая кипячением в деионизированной воде,равна 420 ч.Привес равен 1,9 от веса исходного продукта.Содержание Фм -Нзсвяэей в полииерном покрытии составляет 94+1 от исходного количества в полимере.П р и и е р 8. 50 г азотнокислого аммония равномерно загружают в.175 мл толуольного раствора полиэтилгидридсилоксанового полимера с моле 4,кулярным весом 22000-24000 с концентрацией 3,2 + 0,03 вес. и перемешивают в течение 25 мин со скоростью100-120 об/мин, после чего соль отФильтровывают и высушивают при 100 ОСв течение 20 мин.После сушки содержание летучихвеществ в продукте находится в преде-,лах 0,02,Содержание р 61-Н-связей в полученном полимерном покрытии составляет.94 от исходного количества в полиВмере.Время растворения гидрофобиэованной селитры в проточной воде составляет 70 ч, а исходной 1 ч.Привес равен 1,5 от веса исходной соли; П р и м е р 9. 50 г порошка алюминия загружают при перемешивании в 150 мл 3-ного бензольного раствора полиэтилгидридсипоксанового полимера с молекулярным весом 22000-24000, После перемеаиваиия в течение 25 мин продукт отфильтровывают и сушат в течение 1 ч при 65 С.Содержание летучих веществ в полученном продукте не превыаает 0,02.Содержание р 9-Нсвязей в поли-,мерном покрытии составляет 95 отсодержания в исходном полимере.Гидрофобность, определенная методом кипячения в деионизированной воде, составляет 100 ч, а привес составляет 2 от веса исходного продук та.П р и м е р 10, 40 г окиси железа 1 Оравномерно загружаю в 140 мл 4-ного бензольного раствора полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярным весом 22000-24000 и перемешивают в течение 25 мин. Полученный. 15продукт отфильтровывают и сушат при140 ОС в течение 1,5 ч.Содержание летучих веществ в полученном продукте составляет 0,02,количество :-б-Н связей составляет ;р88 от исходного количества в полимере.Гидрофобность, определенная кипяче,нием в деионизированной воде, сос. - фтавляет.390 ч. 25Привес равен 2 от веса исходного)окисла.П р и м е р 11. 50 г аэотнокислого аммония загружают в емкость,содержащую 175 мл 3-ного толуольно- ЗОго раствора полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярным весом18000-20000 и перемешивают в течение 25 мин со скоростью 100-120 об/мин:затем соль отфильтровывают и сушатпри 100 С в течение 1 ч.Содержание летучих веществ в полученном продукте составляет 0,02.Количество а-Нсвязей в полученном полимерном покрытии составляет 85 от исходного количества в по Олимере.ГидроФобность, определенная раст,ворением полученного продукта в проточной воде, равна 90 ч.45П р и м е р 12, 50 г аэотнокислого аммония обрабатывают при пере- .мешивании 175 мл. 3-ного толуольного раствора полиэтилгидридсилоксанового полимера с молекулярным весом 20000- 22000 в течение 25 мин, после чего Ь соль отфильтровывают и высушиваютпри 100 фС в течение 1 ч,Содержание р 5-Н:связей в полимерном покрытии, полученном на поверхности азотнокислого аммония, составляет 92 от исходного количества вполимере,Гидрофобность, определенная раст"ворением продукта в проточной воде,составляет 100 ч,В таблице приведены свойства продуктов, получаемых по предлагаемомуи известному способам.Как видно из данных таблицы,предлагаемый способ (примеры 1-7)позволяет получать гидрофобные дисперсные материалы с повышенным содержанием -Я -Н:связей на поверхности,Это особенно важно для производствагорючих и взрывчатых веществ, атакже топлив. Учитывая то, что в процессе окисления :-Ъ -Нсвязей выделяется водород, повышение количества=5 -Н:связей на поверхности получаемых продуктов при минимальном увеличении.их веса (привес 1,5-2) способствует повышению энергоемкостиданных продуктов наединицу веса,являющейся одной из основных характеристик взрывчатых веществ.А такие дисперсные материалы какокись железа,. каолин, мел, базальтовое волокно, порошок алюминия содержащие на поверхности =51-Н:связи,могут быть использованы в качествеактивных наполнителей в производствеэластомеров на основе силоксановых .каучуков, полимерных композиций ит.д.Активные наполнители характеризуются наличием на их поверхностихимически привитых Функциональныхгрупп, способных к взаимодействиюс наполняемой полимерной средой иулучшающих Физико-механические свойства полимеров. Увеличение концентрации привитых групп способствуетповышению активности наполннтеля.Таким образом, предлагаемый способ позволяет добиться улучшениятехнологических характеристик получаемых продуктов за счет повышениясодержания:-% -Насвяз ей.1051048 Свойства гидрофобных дисперсных материалов Свойства полученных продуктов МодиФикаторДисперсный материалУдельнаяповерхностьмфУг рН Количество е ц - ,Нсвязей (в% от исходногоколичества в полимере) Гидрофобность ч Окись железа полиэтилгидридсилиоксановыйполимер 95+1 8,1 1,8 380 8,2 35 ГКЖ4 60 94+1 1,5 100 Азотнокислыйаммоний полимерГКЖ4 2,3 60 Баз альтовоеволокно 6,0 93+1 400 полимер Портокалюминия 94 + 1.350 2 95 + 1 Свыае 1000 2 7,0 6,5 30 Каолин 2,4 1,8 8,0 200 Поливинилхлорид 1,9 420 94+1 7,5 СоставитЕль В, НазаровТехред А.АчКорректор А,Зимокосов Редактор С. Квятковская1 филиап ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 8591/24 Тираж 471 подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобреннй и открытий 11 3035, Москва, Ж 35 р Раушская наб.,д. 4/5