Пероксомонокремниевая кислота и способ ее получения Советский патент 1991 года по МПК C01B33/12 C01B15/14 

Изобретение относится к новой группе соединений известного класса - к пероксо- монокремниевой (надкремниевой) кислоте

- /о-о-н

формулы 0 Si.

о-н

и к способу ее получения.

Пероксомонокремниевая кислота может найти применение в пищевой промышленности для отбеливания жиров и масел, в текстильной и целлюлозно-бумажной - для отбеливания и крашения естественных и искусственных волокон, древесной массы, в медицине и косметической промышленности, в сельском хозяйстве - для ускорения созревания семян и в борьбе с вредителями, в процессах радиолиза, протекающих в

атомных реакторах, в качестве компонента смесей жидкостных реактивных двигателей, для регенерации воздуха в закрытых помещениях, травления металлических поверхностей, в качестве инициатора радикальной полимеризации.

Цель изобретения - синтез пероксомо- нокремниевой кислоты, являющейся инициатором радикальной полимеризации, а также создание способа ее получения.

Пример 1. В электролизер с керамической диафрагмой, разделяющей катодное и анодное отделения, заливают 0,1 л и 0.2 М раствора силиката натрия (№23Юз) и растворяют в нем 120 мг роданида аммония. В катодное отделение заливают 0,2 М раствор силиката натрия или 0,1 М раствор гидроо

00

ю

СА) О

сл

ксида натрия. Анодом служит платина поверхностью 6 см , катодом - стальная плагу

стина поверхностью 20 см . Электролиз ведут при плотности тока 0,2 А/см .

При электролизе одновременно происходит и процесс перетекания электролита из анодного отделения в катодное. Для исключения преждевременного оголения анода, его опускают до дна электролизера. После 30 мин электролиза ток на аноде начинает падать и через 1 ч уменьшается до 0,02 А/см , Процесс электролиза завершают.

В анодном отделении электролизера накапливается водный раствор пероксомо- нокремниевой кислоты, а на дне его - кру- пинки оксида кремния, в катодном отделении - водный раствор щелочи. Объем анолита составляет АО мл 0,05 М концентрации, рН 1,0. Выход кислоты по току 56%.

После отделения бесцветный водный раствор пероксомонокремниевой кислоты концентрируют путем выпаривания при 80- 90°С. После выпаривания остается бесцветная, жидкая пероксомонокремниевая кислота массой 0,68 г.

В табл. 1 представлены результаты по электросинтезу пероксомонокремниевой кислоты в растворах различных концентраций силикатов натрия и калия в присутствии промотирующей добавки роданида аммония или калия; в табл. 2 - результаты опытов по электросинтезу пероксомонокремниевой кислоты в зависимости от плотности анодного тока; в табл. 3 - влияние промотирующей добавки на синтез пероксомонокремниевой кислоты.

Синтез пероксомонокремниевой кислоты осуществляют, в основном, на гладкой платине. Процесс электроокисления силикатов до пероксомонокремниевой кислоты идет и на других анодноустойчивых электродных материалах (стеклоуглерод, диоксид свинца, платинированный титан).

Температура анолита в процессе электролиза меняется от 20 до 40°С. Повышение температуры анолита происходит за счет джоулева тепла, выделяющегося при электролизе. Опыты, проведенные с поддержанием температуры в пределах 15-20°С, показывают, что она практически не оказывает влияния на выход конечного продукта.

Идентификация полученного соединения проводится методом ИК-спектроскопии

на спектрофотометре ИК-10. Сопоставлены также спектры пероксомонокремниевой кислоты со спектрами кремниевой кислоты, полученной химическим путем.

У пероксомонокремниевой кислоты колебания гидроксильных групп (Sl-OH), как и в кремниевой, связанных водородной связью, происходят в области частот 3600- 3400 . И в пероксомонокремниевой, и в

кремниевой кислотах группа SI-0 наблюдается в диапазонах частот 1100-1000 см . В спектре пероксомонокремниевой кислоты идентифицирована гидроперекисная-группа ООН (540 ), которая в спектре кремниевой кислоты не регистрируется,

Свойства пероксомонокремниевой кислоты: бесцветная жидкость, без запаха, хорошо растворима в воде; т.кип. 102-103°С при 1 атм (0,1 МПа); удельная электропроводность 0,3150 Ом/м; кипячение с-последующим вымораживанием не вызывает коагуляцию мононадкремниевой кислоты и выделение силикателя; пероксомонокремниевая кислота сильнее угольной, действует

на карбонаты с бурным выделением углекислого газа.

Пероксомонокремниевая кислота испытана в качестве инициатора полимеризации метилметакрилата и винилацетата.

Сравнительные данные по выходу полимера и скорости полимеризации с использованием пероксомонокремниевой кислоты приведены в табл. 4.

Таким образом, пероксомонокремниевая кислота является более активным инициатором радикальной полимеризации, чем известные.

40

Формула изобретения

1.Пероксомонокремниевая кислота

/о-о-н

формулы0 Si.

чо-н

в качестве инициатора радикальной полимеризации.

2.Способ получения пероксомонокремниевой кислоты, заключающийся в том, что 0,2-0,5 М водный раствор силиката натрия

или калия подвергают электролизу в анодном отделении диафрагменного электролизера при плотности анодного тока 0.1-0,4 А/см в присутствии 1,0-1.5 г/л роданида лалия или аммония.

Таблица 1

Изобретение относится к пероксомо- нокремниевой кислоте и способу получения Н2$104, которая может применяться в пищевой промышленности для отбеливания жиров и масел, в текстильной и целлюлозно- бумажной - для отбеливания и крашения естественных и искусственных волокон, древесной массы, в медицине и косметической промышленности, в сельском хозяйстве - для ускорения созревания семян и в борьбе, с вредителями, в процессах радио- лиза, протекающих в атомных реакторах, в качестве компонента смесей жидкостных реактивных двигателей, для регенерации воздуха в закрытых помещениях, травления металлических поверхностей, в качестве инициатора радикальной полимеризации и позволяет повысить скорость полимеризации и выход полимера. Пероксомонокрем./о-о-н ниевую кислбту формулы 0 Si о-н используемую в качестве инициатора радиальной полимеризации получают при электролизе 0,2-0,5 М водного раствора силиката натрия или калия в присутствии 1,0-1.5 г/л роданида аммония или калия в анодном отделении диафрагменного электролизера. 2 с.п.ф-лы, 4 табл. 10 С

Продукт загрязнен примесью промотирующей добавки роданида.

ниевая кислота

Пероксид бензоина Поливинилацетат

Пероксомонокрем- ниевая кислота

Таблица 4

80 85

1,15-Ю 0,98 10