Способ получения пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния Советский патент 1985 года по МПК C01B33/12 

00

со

о

Изобретение относится к способам получения пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния, которые могут быть использованы в качестве адсорбентов, носителей катализаторов, наполнителей лакокрасочных и полимерных материалов.

Известен способ получения пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния, включающий смешение двуокиси кремния, полученной в электричес-кой дуге, с водой, распыпительную сушку полученной суспензии с последующей прокалкой продукта 13.

Недостаток этого способа - низкий выход тонкостенных пустотелых микросферкческих частиц двуокиси кремния.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ полу;чения пустотеш к микросферических Ььастиц окислов металлов и металлоидгэ включающий распылительную сушку водной суспензии гидрофильного соединения с последующей прокалкой. При этом в водную суспензию дополнительно , вводят 15-80 мас.% в пересчете на

сухое вещество гидрофобного окисла с удельной поверхностью 20-400

В качестве гидрофобного окисла используют окисел, 25-75% поверхностных гидроокислов которого замещено алкилсилильнымиI группами, а прокалку ведут пр б50-1800°С 2.

Недостатками известного способа, являются невысокое качество получаемого продукта, т.е. неоднородность по размерам получаемых частиц, повышенная толщина оболочки, а также необходимость длительного (в течение 2 ч) перемешивания исходной смеси для получения однородной суспензий.

Цель изобретения - повьштение качества продукта и сокращение времени процесса.

Поставленная цель достигается согласно способу получения пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния, включающему смешение пирогенной двуокиси кремния с водой, распылительную сущку полученной суспензии с последующей прокалкой продукта, при этом смешение ведут в присутствии неионогенного поверхностноактивного вещества, взятого в количестве 0,05-2,0% от массы двуокиси кремния.

В качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) используют продукты

поликонденсации этиленглйколя или взаимодействия окиси этилена с этиленгликолем.

Согласно предлагаемому способу пирогенную двуокись кремния с удельной поверхностью (по БЭТ) 60-400 м/г и насыпным весом 40-120 г/л вводят пр интенсивном перемешивании в водный раствор неионногенного ПАВ, содержание которого в растворе зависит от количества вводимой двуокиси кремния и составляет 0,05-2% от ее веса. Суспензию перемешивают 20 мин. В качестве неионогенных ПАВ используют ПЭГ-35, ПЭГ-115, представляющие собой продукты поликонденсации этиленглйколя. ОС-20 - продукт взаимодействия окиси этилена с этиленгликолем. Содержание двуокиси кремния в суспензии определяется требованием распыляемоспособности, зависит от величины удельной поверхности двуокиси кремния и составляет 10-40%. Образованную смесь распьшяют путем подачи ее под давлением через распылительную форсунку в сушильную колонну, температура внутри которой составляет 150500 с и поддерживается постоянной с здомощью электронагревательных элеме)йтов. При попадании распыленной суспензии в зону действия повышенных температур происходит процесс вспучивания капелек суспензии и испарения воды с их поверхности. Наличие примесей ПАВ в распьшяемой смеси способствует вспучиванию капелек и последующему образованию тсткостенных пустотелых микросфер вследствие присутствия в такой массе пузырьков воздуха. Полученный в результате распылительной сушки продукт прокаливают при 800Ч1200 С с целью повьшзения его прочности.

Поставленная цель достигается при использовании только неионогенных ПАВ. В случае использования ионогенных, например катионогенных ПАВ, снижаются эксплуатационные характеристики пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния, так как вводимые при этом в суспензию ионы способствуют в процессе прокаливания кристаллизации аморфной двуокиси кремния.

При введении в суспензию менее 0,05% неионогенного ПАВ в получаемом продукте резко снижается содержание пустотелых микросферических частиц. При вводе в суспензию более 2% неионогенного ПАВ происходит интенсивное вспенивание получаемой суспензии, которое ухудшает условия проведения процесса распылительной сушки и снижает выход пустотелых микросферических частиц. Пример 1. 20 кг пирогенной двуокиси кремния с насыпным весом 62 г/л и удельной поверхностью 362,3 смешивают в течение 20 ми с 60 кг воды и 0,006 кг (что соответствует 0,03 вес.% от веса двуокиси кремния) неионогенного ПАВ ОС-20 Образовавшиеся в результате распылительной сушки частицы подвергают фракционированию и прокаливанию на воздухе при 650°С. Получают при этом 15,7 кг (выход составляет 78,5%) пус тотелых микросферических частиц с удельной поверхностью 308,3 , на сыпным весом 215 г/л, размером 90160 мкм, толщиной оболочки 0,9-1,5 м Пример 2. 20 кг пирогенной двуокиси кремния с насыпным весом 120 г/л и удельной поверхностью 186 смешивают с 60 кг воды и 0,01 кг ПЭГ-35, что соответствует 0,05% вес.% от веса двуокиси кремния, представляющий собой продукт поликонденсации этиленгликоля, в вы- сокооборотном смесителе до получения однородной текучей массы,которую затем подвергают распылительной сушке Распыление производят через распылительную форсунку под давлением 20 атм, создаваемым сжатым воздухом Температура в сушильной колонне составляет на входе 180°С, на выходе . Полученные в результате распы лительной сушки частицы двуокиси кремния подвергают фракционированию и прокаливанию при , Образовавшийся при этом продукт в количестве 17,7 кг имеет форьгу тонкостенных пустотелых микросферических частиц и характеризуется следующими показателями: удельная поверхность (по БЭТ) 146 насыпной вес 354 г/л размер частиц основной фракции 90160 MKMJ толщина оболочки 0,8-1,3мк Выход частиц 87,5%. Пример 3. 20 кг пирогрннсй двуокиси кремния с насьшным весом 120 г/л и удельной поверхностью 186 м / смешивают с 60 кг воды и U,Z кг .ОС-20 (что соответствует 1,0 вес.%) представляющего собой неионогенное п верхностно-активное вещество, в высокооборотном смесителе до получения однородной текучей массы, которую затем подвергают распылительной сушке. Распыление суспензии производят через распьшительную форсунку под давлением 20 атм, создаваемым сжатым воздухом. Температура в сушильной колонне составляет на входе 180 С, на выходе - 400°С. Образованные при этом частицы двуокиси кремния подвергают прокаливанию при 80.0°С. В результате получают 19,34 кг тонкостенных пустотелых микросферических частиц двуокиси кремния со следующими характеристиками: удельная поверхность (по БЭТ) 169,7 насыпной вес 319 г/л размер частиц основной фракции (преобладающий размер частиц) 40-90 MKMJ толщина оболочки 0,5-0,9 мкм. Выход частиц 96,7%. П р, и м е р 4. 20 кг пирогенной двуокиси кремния с насыпным весом 120 г/л и удельной поверхностью (по БЭТ) 186 смешивают в высокооборотном смесителе с 60 кг воды и 0,4 кг ПЭГ-35 до получения однородной текучей массы, которую через форсунку с помощью сжатого воздуха распыляют в сушильную колонну, температура на входе и выходе которой составляет соответственно 180 и 400 С. Образованный после распьшительной сушки продукт прбкаливают при 800°С. Получают 18,9 кг тонкостенных пустотелых микросферических частиц друокиси кремния с удельной поверхностью (по БЭТ) 161 , насьтным весом 327 г/л. Размер частиц основной фракции 60-120 MKMjтолщина оболочки 0,20,65 мкм. Выход частиц 94,5%. Пример 5. 20 кг пирогенной двуокиси кремния с насыпным весом 62 г/л и удельной поверхностью 62,3 Смешивают в течение 20 ми с 60 кг воды и 0,5 кг неионогенного ПАВ ПЭГ-115, что соответствует2,5% веса от веса двуокиси кремния.Образовавшиеся после распылительной сушки частнщл подвергают фракционированию и прокаливанию на воздухе при . Получают 13,1 кг пустотелых микросферических частиц (выход 65,6%), удельная поверхность которых 300,5 насыпной вес 215 г/л размер частиц 50-180 мкм тсшщина оболочки 0,24),9.

S1139701

Как вщно иэ приведенных приме-печивает получение более однород

ров, предпагаемый способ позволяетйых по размерам частиц со зназначительио уменьшить время про-чительио более тонкой оболочкой

ведения процесса, а Также обес-(0,2-1,1 мкм).

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПУСТОТЕЛЫХ МИКРОСФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ, включающий смешение пирсгенной двуокиси кремния с водой, распылительную сушку полученной суспензии с последующей прокалкой продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продукта и сокращения времени процесса, смешение ведут в присутствии неионогенного поверхностно-активного вещества, взятого в количестве 0,052,0% от массы двуокиси кремния. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пог верхностно-активного вещества используют продукты поликонденсации этиленгликоля или взаимодействия окиси этилена с этиленгликолем.