Способ получения аэросилогеля

И., Огенко,лкина иронюк, А, А. Чуйко, В.П. С. Кислый и Л. П. ГаТрудового Красного Знамем. Л. В. Писаржевского иогическое бюро с эксперимТрудового Красного Знамехимии им. Л. В. И. И, Хома ф 2 Авторы зобретени 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗРОСИЛО 1Изобретение относится к области получения синтетическйх пористых час тиц двуокиси кремния, которые могут применяться в качестве адсорбентов , для хроматографического разделения веществ, носителей катализаторов, а . также как наполнители резин, силико-. новых каучуков, пластмасс.Известен способ получения чистого макропористого аэросилогеля - ад 1 О сорбента для газовой хроматографии, заключающийся в том,: что из высокодисперсной двуокиси кремния-аэросида готовят водную суспензию, которую выдерживают до образования упругого геЛя, затем разрезают на куски, сушат и прокаливают при 940 С на воздухе или при 800 С в токе водяного паора. Приготовленный продукт (аэросилогель) измельчают до получения го гранул размером 0,25-0,5 мм 1,11,. Недостатком этого способа являются невысокие размеры пор адсорбента, которые не превышают 400-500 А. 2Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату кпредлагаемому является способ получения аэросилогеля, по которому с 4 е"рические частицы аэросилогеля, полученные распылительной сушкой,воднойсуспензии аэросила, подвергают гид"ротермальной обработке в автоклавепри 100-380 С и.давлении 1-400 атм.После высушивания в камернойсушилке при 100-200 С аэроаилогель прокаливают в атмосФере воздуха или водяеного пара при температуре 750-1000 С.Аэросилогель., полученный этим спо"собом, имеет размер пор 300-20000 А,с удельной поверхностью 2-300 м /г 21.. Недостатком известного способаявляется. невозможность получить ад-.сорбент с размером пор более,20000 А,а также сложность технологическогопроцесса, обусловленная применениемтрудоемкой и малопроизводительнойоперации - гидротермальной обработ-ки,и нОрден химии техно (7) Заявители Орден и институт ФизическойСпециальное конструкторсконтальным производствоми института физическойисаржевского3 9983Целью изобретения является увеличение размера пор аэросилогеля и упрощение процесса.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу, включающему смешение аэросила с водой,сушку и прокалку полученного продукта в атмосфере воздуха или водяногопара. При этом в качестве аэросилаиспользуют смесь гидрофильного и гидрофобного аэросилов, взятых в количестве 97-80 и 3-20 вес.4, соответственно а сушку приготовленной аусЭбпензии ведут при МОС, прокалку полученного продукта осуществляю 1при 950-1250 фС.В качестве гидрофильного аэросила берут аэросил,содержащий на поверхности полярныегруппы -ОН, -йН,-СООН и др. В качестве гидрофобного аэросила берутаэросил, структурные .гидроксилы которого полностью или частично замещены алкилсилильными группами-5%(СН )= 5%(СН) = 51 СН(СН).2Приготовление водной суспензии изаэросила осуществляют совместным.перемешиванием гидрофобного и гидрофильного аэросилов с 0,60-0,85 вес,чводы, Гидрофильные аэросилы смациваются водой и образуют гелеобразную смесь. Частицы гидрофобного аэросила не смачиваются водой и, распределяясь в объеме суспенэии способствуют вовлечению в суспензию воздЪа и образованию воздушных пузырь- ззков. При перемешивании суспенэии про.исходит диспергирование пузырьков довозможно малых размеров. Размеры пу-.зырьков определяются удельной поверхностью аэросилов,их количественным 4 Зсодержанием в суспенэии, а также условиями приготовления суспензии имогут составлять 10- 1 ОфА . Отличительной особенностью приготовленныхсуспензий является их повышенная бе лизйа и эластичность, формование брикетов или гранул из суспензий осуществляют известными методами, например удерживая массу при высушиваниив,водонепроницаемых формах или экст-Мрузией гидрогеля через фильернуюголовку с отверстиями требуемого размера. Размер и форма пор в аэросилогеле во многом зависит от режима суш.ки гидрогеля. При высушивании формо- ябвок при температуре ниже 100 С происходит медленное удаление влаги,что сопровождается уменьшением объе 39 фма формовок и их упрочнением. Полученный аэросилогель содержит равномерно распределенные вобъеме сферические поры, размеры которых соизмеримы с размерами пузырьков в гидрогеле. Кроме крупных пор пристствют более мелкие поры (до 100 А),образованные за счет промежутков меж;,ду частицами двуокиси кремния. Высушивание гидрогеля при температуре,;интенсивным испарением влаги, чтоприводит к увеличению давления газав пузырьках, росту пузырьков и обра.-.зованию между ними сквозных каналов,формовки при этом увеличиваются вобъеме. После высушивания аэросило,гель характеризуется наличием сооб-,щающихся между собОй крупных пор свозможными размерами 10 - 10 А, атакже брлее мелких пор размеромдо 500 А,Понижение в суспензии содержаниягидрофобного аэросила ниже 0,03 вес.ч.по отношению к твердым частицам непозволяет получать аэросилогели сдостаточным объемом крупных пор. Повышение в суспензии содержания гидрофобного аэросила выше 0,2 вес.ч.приводит к расслоению гидрогеля.Применение аэросилов с частичнымзамещением гидроксилов на алкилсилиль.ные группы позволяет уменьшить степень "экранирования" гидрофобнымичастицами пузырьков и получать аэросилогели с.сообщающимися порами притемпературе сушки ниже 100 С. Повышение температуры сушки выше 180 С4нецелесообразно в связи с размернойнеоднородностью пор аэросилогеля.Прокаливание аэросилогелей осуществляют на воздухе или в токе водяного пара. Применение при этом повышенной температуры (950-1250 С)способствует полному спекание мелкихпор и образованию монодисперсногокрупнопористого адсорбента .повцшен 1 ной механической прочности.П р и м е р 1, В высокооборотныйлопастной смеситель (и = 2500 об/мин)загружают 4,5 кг. аэоосила марки А(ГОСТ 1 М-77) с концентрацией структурных гидроксилов 0,78 ммоль/г 510 д и0,5 кг метилаэросила марки АИ-300(ТУ 6-.18-185-79), содержащего насвоей поверхности 0,85 ммоль/г 10привитых диметилсилильных группческой прочностью, кроме того способ исключает применение процесса гидро" термальной обработки, что существенно упрощает технологию получения .адсорбентов.Изменяя соотношение гидрофильного и гидрофобного аэросилов в суспензии, концентрацию привитых органических групп, а также условия приготовленив суспензии, ее сушку, можно в широких пределах регулировать размер пор в аэросилогеле и их форму.Аэросилогели, приготовленные по предлагаемому способу, могут найти широкое примнение в качестве теплообменников, носителей катализаторов, а также как напопнители полимерных материаловз з о ззФО х аежев ФФзес МгЯФ г9333Е 4 ЕО О 3вФе Ю3 ФЗ юаЕОО 1 3.,8 д1 РФРаЗХФЗ.еа1 ЭФ1 Фщх вв=.РЮаФ 11Е 1вов 8 зса,3 Езй ФФ ес йфсе1 ь 3 ФО11111 1.Ю е 3 ФфФФОР3 1 1 111формула изобретения Составитель В. НазаровТехред И.Гергель Корректор С. Шекмар Редактор Г. Волкова Заказ 1055/36 Тираж 169 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва. Ж, Раушская наб д. М/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,1. Способ получения аэросилогеля,включающий смешение аэросила с водой, сушку, прокалку в атмосфере воз",духа или водяного пара, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целвю увеличенияразмера пор аэросилогеля иупрощения процесса, в качестве аэросила используют смесь гидрофильного 1 еи гидрофобного аэросилов, сушку ведут при М 0-180 С, а прокалку при950-1250 С,2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что количество гидрофобного аэросила в смеси составляет 3-20,3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю"щ и й,.с я тем, что в качестве гидро"Фильного аэросила берут аэросил, со- о 9 12держащий на поверхности полярные группы -ОН, -ИН , - Соон,Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в качестве гид;рофобного аэросипа берут аэросил,структурные гидроксилы которого полностью или частично замещены алкилсилильными группами+Б 1(СН.,) =Б 1(СН) =Б 1 СН (СН=СН ). Источники информации; принятые во внимание при экспертизеБебрис Н. К, Киселев Р. В. и Никитин Ю. С, Получение чистого макропористого кремнезема аэросилогеляадсорбента для газовой хроматографии.-"Коллоидный журнал", 1967, т,.29, 8 3, с. 326-332.2, Авторское свидетельство СССР й 261369 кл. С 01 В 33/158, 1976,