СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО ДИОКСИДА КРЕМНИЯ Российский патент 2017 года по МПК C01B33/18 B01J19/12 

Изобретение относится к модифицированным материалам из диоксида кремния, применяемым в качестве наполнителей для резинотехнических изделий, в качестве адсорбентов, загустителей консистентных смазок, носителей (подложек), повышающих эффективность катализаторов и т.д.

Известен способ получения модифицированных кремнеземов (А.С. SU 373255, МПК С01B 33/12, 1975 г.) путем их обработки политетрацианэтиленом или политетрацианбензолом, который получают из соответствующего мономера из газовой фазы на поверхности кремнезема.

Недостатком способа является сложность технологического процесса, низкая степень гидрофобности (12%), слеживаемость продукта при хранении.

Известен способ получения гидрофобной двуокиси кремния (А.С. SU 440339, МПК C01B 33/193, 1974 г.) путем осаждения ее из раствора силиката натрия электролитом с последующей обработкой полученной суспензии двуокиси кремния диметилдихлорсиланом в количестве 17% к весу двуокиси кремния, промывкой и сушкой осадка при 135°C, при дальнейшем прокаливании в течение 2 ч при температуре 380-400°C.

Недостатком способа является сложность технологического процесса, низкая степень гидрофобизации (23%) и слеживаемость продукта при хранении.

Известен способ получения термостойкого гидрофобного наполнителя (А.С. SU 1288191, МПК C09C 3/12, 1987 г.) путем двойной обработки аэросила кремнийорганическим соединением на первой стадии фенилсиландиолом, на второй - полиметилсилоксаном.

Недостатком способа является низкая степень гидрофобизации (47%) и слеживаемость продукции при хранении.

Известен способ получения модифицированного диоксида кремния (А.С. SU 1328289, МПК C01B 33/18, 1987 г.) путем осаждения кремнезема из раствора силиката натрия с последующей обработкой суспензии аминоспиртом в количестве 1,5-7 масс. % к весу продукта, сушкой при температуре 40-170°C и помолом целевого продукта.

Недостатком способа является сложность процесса, так как требует стадию помола, низкая гидрофобность (5%), высокая слеживаемость порошка при хранении.

Известен способ получения модифицированного диоксида кремния (Пат. RU 2021203, МПК C01B 33/18, 1994 г.) путем смешения водной суспензии диоксида кремния с алкилсиликонатом натрия (ГКЖ-10) или с алюмометилсилоксанолятом натрия (Петросил-2М) в количестве 10-40% от количества кремнезема и последующей сушкой при температуре 680-750°C.

Недостатком способа является низкая степень гидрофобности (82%) при большом расходе модификатора (45%), слеживаемость при хранении.

Известен способ получения модифицированных кремнеземов (Пат. RU 2445261, МПК C01B 33/18, C09C 1/28, C08K 3/36, 2012 г.), легированных оксидом калия и обработанных модификатором.

Недостатком способа является сложность технологического процесса.

Известен способ получения модифицированных кремнеземов (Пат. RU 2107658, МПК C01B 33/18, C09C 3/12, 1998 г.) путем введения в суспензию перед сушкой модификатора - этилгидридсилоксанового масла.

Недостатком способа является сложность технологического процесса, необходимость проведения модификации при получении кремнезема.

Известен способ гидрофобизации порошков (Пат. RU 2118303, МПК C04B 20/1, 1998 г.), заключающийся в приготовлении сухого гидрофобизатора по трехступенчатой технологии, включая сушку исходных компонентов, затем совместное их измельчение и дополнительную термообработку и гидрофобизацию сыпучего материала в барабанном смесителе гравитационного действия.

Недостатком данного способа является сложность технологического процесса, необходимость проведения сушки при повышенных температурах.

Известен способ получения смеси на основе углерода и порошка диоксида кремния (Пат. RU 2531180, МПК С08K 3/04, С08K 3/22, C08K 3/36, 2014 г.), включающий получение базового порошка, размол, рассев, получение плакирующего покрытия, нанесение плакирующего покрытия на базовый порошок, грануляцию, получение водно-кислотного раствора плакирующего каучуксодержащего вещества, смешение полученных ингредиентов, высушивание с постоянным перемешиванием, протирание через сито.

Недостатком способа является сложность технологического процесса, высушивание при высоких температурах.

Наиболее близким является способ устранения слеживаемости гранулированных удобрений (А.С. SU 480686, МПК C25C 1/02, 1975), заключающийся в покрытии гранул удобрения припудривающими добавками путем их смешения при весовом отношении припудривающей добавки к удобрениям 2-4%.

Недостатком способа является высокая гигроскопичность продукта.

Задачей технического решения является сохранение первоначальных свойств диоксида кремния в процессе его длительного хранения.

Техническим результатом является снижение слеживаемости диоксида кремния.

Технический результат достигается в способе получения модифицированного диоксида кремния путем опудривания мелкодисперсным компонентом при смешении двух компонентов, при этом в качестве мелкодисперсного компонента используют диоксид кремния, в качестве второго компонента используют фосфорборазотсодержащий олигомер ФЭДА при массовом соотношении диоксид кремния : фосфорборазотсодержащий олигомер ФЭДА, равном 1:1, а после опудривания проводят микроволновую обработку в течение 5 минут.

Способ получения модифицированного диоксида кремния характеризуется тем, что в качестве мелкодисперсного компонента используют диоксид кремния в виде белой сажи марки БС-100 или БС-120.

Способ получения модифицированного диоксида кремния характеризуется тем, что в качестве мелкодисперсного компонента используют диоксид кремния в виде Осил 175.

Способ получения модифицированного диоксида кремния характеризуется тем, что в качестве мелкодисперсного компонента используют диоксид кремния в виде аэросил R812.

Сущностью способа является то, что мелкодисперсный диоксид кремния, в результате опудривания им фосфорборазотсодержащего олигомера ФЭДА, распределяясь по поверхности частиц ФЭДА, образует с последним водородные связи. Микроволновая обработка полученной смеси сообщает системе дополнительную энергию, в результате чего облегчается процесс взаимодействия диоксида кремния с ФЭДА и обеспечивается более высокая степень дисперсности получаемого продукта. Диоксид кремния полностью и быстро связывается с частицами ФЭДА. Таким образом, кислороды диоксида кремния теряют возможность взаимодействовать с компонентами внешней среды, способствующими его слеживанию. Так, например, диоксид кремния сохраняет высокую гидрофобность, которая сохраняется в течение длительного срока, при этом не проходит процесса коагуляции частиц, в результат е чего диоксид кремния обладает высокими сыпучими свойствами, то есть снижается слеживаемость порошка при длительном хранении.

В качестве второго компонента - опудриваемого компонента - используется фосфорборазотсодержащий олигомер ФЭДА (Пат. 2526980 РФ, МПК C09D 127/24, C09D 5/18, 27.08.2014).

Способ осуществляют следующим образом.

В шаровую мельницу загружают равные массовые количества диоксида кремния и фосфорборазотсодержащего олигомера. В течение 15 минут смесь перемешивают при нормальных условиях. Затем проводят микроволновую обработку в течение 5 минут. Полученный модифицированный диоксид кремния представляет собой однородный сыпучий порошок.

Слеживаемость порошка определяли согласно СТО 64601240-001-2013 «Эластомерный модификатор битума Rubind».

Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 1

В шаровую мельницу загружают навеску белой сажи марки БС-100 (100 г) и фосфорборазотсодержащий олигомер ФЭДА (100 г) и проводят перемешивание двух компонентов (опудривание ФЭДА) при нормальных условиях в течение 15 минут. Затем проводят микроволновую обработку в течение 5 минут. Белая сажа оседает на поверхности ФЭДА. Полученный модифицированный диоксид кремния является однородным сыпучим порошком.

Пример 2

Процесс ведут по примеру 1, но в качестве диоксида углерода используют белую сажу марки БС-120. Полученный модифицированный диоксид кремния является однородным сыпучим порошком.

Пример 3

Процесс ведут по примеру 1, но в качестве диоксида углерода используют Осил 175. Полученный модифицированный диоксид кремния является однородным сыпучим порошком.

Пример 4

Процесс ведут по примеру 1, но в качестве диоксида углерода используют аэросил R812. Полученный модифицированный диоксид кремния является однородным сыпучим порошком.

Таким образом, способ получения модифицированного диоксида кремния путем опудривания им фосфорборазотсодержащего олигомера ФЭДА при смешении в массовом соотношении 1:1 и последующей микроволновой обработки обеспечивает снижение слеживаемости диоксида кремния.

Изобретение относится к модифицированным материалам из диоксида кремния, применяемым в качестве наполнителей для резинотехнических изделий, в качестве адсорбентов, загустителей консистентных смазок, носителей (подложек). Модифицированный диоксид кремния получают путем опудривания фосфорборазотсодержащего олигомера ФЭДА мелкодисперсным диоксидом кремния при смешении при массовом соотношении диоксид кремния: фосфорборазотсодержащий олигомер ФЭДА, равном 1:1, а после опудривания проводят микроволновую обработку в течение 5 минут. Технический результат - снижение слеживаемости диоксида кремния. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.

1. Способ получения модифицированного диоксида кремния путем опудривания мелкодисперсным компонентом при смешении двух компонентов, отличающийся тем, что в качестве мелкодисперсного компонента используют диоксид кремния, в качестве второго компонента используют фосфорборазотсодержащий олигомер ФЭДА при массовом соотношении диоксид кремния:фосфорборазотсодержащий олигомер ФЭДА, равном 1:1, а после опудривания проводят микроволновую обработку в течение 5 минут.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве мелкодисперсного компонента используют диоксид кремния в виде белой сажи марки БС-100 или БС-120.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве мелкодисперсного компонента используют диоксид кремния в виде Осил 175.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве мелкодисперсного компонента используют диоксид кремния в виде аэросил R812.