СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПОЛНИТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК C08G79/14 

Изобретение относится к технологии получения высокодисперсных гидрофобных наполнителей, применяемых в полимерной, кабельной и резинотехнической промышленности.

Известен термический способ получения металлополимеров на основе термопластов, обеспечивающий высокую дисперсность и равномерность частиц металла в объеме полимера [1] Сущность его состоит в том, что неорганические соединения металлов, диспергированных механическим путем, вводят в концентрированные растворы соответствующих полимеров, а затем смесь выдерживают при температуре разложения неорганического соединения металла.

Недостатком известного способа является сравнительно высокая температура разложения применяемых неорганических соединений, которая превышает температуру термической деструкции полимеров, а затем смесь выдерживают при температуре разложения неорганического соединения металла.

Известен способ, где температура разложения металлосодержащего соединения значительно снижается в случае использования металлоорганических соединений при получении металлополимера, в частности полистирола, наполненного кадмием. Процесс осуществляют путем смешения полистирола с дибензилкадмием в тетрагидрофуране с последующим испарением: растворителя при температуре 60^oC и разложением дибензилкадмия при нагревании до 130^oC [2]
Недостатком известного способа является многостадийность процесса. Все без исключения металлоорганические соединения, применяемые для получения металлополимеров, выделяют при расплаве летучие продукты, которые необходимо удалять из полимера, что усложняет технологию процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является золь-гель технология получения металлополимерных наполнителей. Данный способ основан на свойстве алкоксидов некоторых металлов подвергаться частичному или полному гидролизу с последующей конденсацией и образованием пространственных структур в виде гелей. Алкоксиды металлов могут иметь различный состав, выраженный общей формулой [3]
Me (OR)_n
где:
Me Si, Ti, Al, B и др.

R алкидная группа, например, CH₃-, C₂H₅ -, C₃H₇-;
n степень окисления металла.

Недостатком известного способа является необходимость полной растворимости алкоксидов в смеси органического растворителя (спирта) и воды, многостадийность процесса, высокая температура синтеза порошкообразных наполнителей (200 250^oC) и низкая гидрофобность готового продукта.

Целью данного изобретения является улучшение свойств целевого продукта как наполнителя полимерных масс (повышение степени гидрофобности и снижение объемной насыпной массы) и улучшение технологического процесса получения органосилоксан -свинцовосодержащего наполнителя.

Цель изобретения достигается тем, что в качестве исходного органосилоксана используют водный раствор этилсиликоната натрия (ТУ-6-02-696-76), в который вводят металлический алюминий (алюминиевая пудра марки ПАП) при достижении соотношения Si/Al 3 (обеспечивается нейтрализация посторонних анионов и увеличивается молекулярная масса олигомера) и водорастворимую соль свинца. Происходит быстрое гелеобразование при комнатной температуре с последующей промывкой образующегося осадка и сушкой суспензии в распылительной сушилке.

В системе протекают следующие процессы:
,
,
По данным ИК спектроскопии при 100 150^oC интенсивно протекает реакция поликонденсации с образованием пространственносшитого металлоорганосилоксана, обладающего гидрофобным эффектом (не смачивается водой):
,
Пример. К 1 л водного раствора этилсиликоната натрия при перемешивании добавляют алюминиевую пудру в количестве, обеспечивающее соотношение Si/Al 3. Раствор выдерживают при температуре 18 -25^oC в течение 3 час. а затем вводят при непрерывном перемешивании водный раствор нитрата свинца до полной нейтрализации раствора. Образующийся осадок с раствором отстаивают в течение 1 часа и сливают с него маточный раствор, промывают водой с расходом 20 л/кг до отсутствия нитратов (по дифениламину) в промывной воде. Сгущенную суспензию разбавляют водой до Т: Ж 1; 10 20 и сушат в распылительном сушиле (температура горячих газов 500 550^oC, температура материала 120 - 150^oC). Образуется высокодисперсный гидрофобный металлоорганосилоксановый наполнитель полиэтилалюмосиликонат свинца белого цвета.

Таким образом, заявляемый способ получения металлоорганосилоксанового наполнителя отличается от известного способа заменой алкоксидов металлов на алюмоэтилсиликонат и технологией приготовления наполнителя. Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники.

Результаты испытаний приведены в табл.

Данные табл. показывают, что предлагаемый способ позволяет получить гидрофобный высокодисперсный металлоорганосилоксановый напонитель с низкой объемной массой для полимерных масс в виде воздушного, обладающего хорошей сыпучестью порошка, в то время как продукт, полученный по прототипу, представляет собой негидрофобный плотный, жесткий комок, требующий тщательного измельчения. Использование в качестве наполнителя полимерных композиций, полученного по предлагаемому способу, обеспечивает лучшие электроизоляционные, антикоррозионные и радиационно-защитные свойства по сравнению с такой же композицией, наполненной маталлоорганосилоксаном свинца полученного по прототипу.

Данный способ прост благодаря возможности проведения реакции в одну стадию, обусловленной выбранными реагентами, а также позволяет исключить процесс полимеризации при одновременном уменьшении вероятности вторичного загрязнения конечного продукта в случае его гидрофобизации.

Способ включающий золь-гель образование, суспендирование, конденсацию и сушку продукта. В качестве кремнийорганического соединения использую золь водного раствора алюмоэтилсиликоната натрия с соотношением Si/Al = 3, а осадителя - водный раствор нитрата свинца. А процессы гелеобразования, конденсации и сушки продукта проводят в распылительной сушке при 500 - 550^oC. 1 табл.

Способ получения наполнителя, включающий образование геля на основе раствора кремнийорганического соединения с последующим его суспендированием, конденсацией и сушкой полученного продукта, отличающийся тем, что в качестве раствора кремнийорганического соединения используют водный раствор этилсиликоната натрия и в него последовательно вводят металлический алюминий до отношения Si/Аl 3 и водный раствор нитрата свинца до полной нейтрализации полученного продукта, а конденсацию и сушку проводят при 500 550^oС.