Способ получения полисиликата лития Советский патент 1992 года по МПК C01B33/32 

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способу получения раствора поликсиликата лития (литиевого силиказоля), предназначенного для изготовления пленок различного назначения и для использования в составах композиционных материалов, в частности для .изготовления антибликовых покрытий на экранах кинескопов.

Наиболее близким к предлагаемому по техническим приемам и использованию исходных материалов является способ (заявка Великобритании № 2 075 003 кл. С 03 В 19/06, 1981.), заключающийся в гидролизе алкоксисилана, в частности 51(ОСНз)4 в интервале рН 9,5-11,5 Б присутствии аммиака или гидроксида щелочного металла (NaOH, КОН. LiOH, RbOH) при их концентрации 3 10-1 10 моль/л, Гелеобразование при этом происходит в течение 5 мин.

Недостатком указанного способа является получение продукта гидролиза в виде геля, что неприемлемо для целей предлагаемого изобретения.

Целью предлагаемого способ является получение полисиликата лития в видеусто0чивого концентрированного пленкообразующего золя.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что гидролиз тетраэтоксилана ведут при массовом соотношении T30C:H20:UOH 1:(1,1-7,5):(9 10Нб W) в интервале температур 20-70°С в течение 0,5-6 часов.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

1) процесс позволяет провести гидролиз ТЭОС с получением золя полисиликата лития и получить продукт с содержаниэм 3,0-12,0% Si02 в золе, что обеспечивает получение высококачественных прочных влагостойких антибликовых покрытий на экранах кинескопов;

2)получаемый в результате гидролиза пленкообразующий состав, содержащий до 40% этанола, обеспечивает более быстрое высыхание нанесенных покрытий по сравнению с водными литиевыми золями;

3)по сравнению со всеми известны.ми способами получения литиевых золей процесс значительно упрощается за счет получения конечного продукта в одну стадию без предварительного получения диоксида кремния (в виде геля, активной кремневой кислоты или порошка) с последующим его взаимодействием с LIOH; существенно сокращается (с 8-20 ч до 0,5-6 ч ) время процесса;

4)при одностадийном процессе получения литиевого силиказоля из алкоксисилана значительно снижаются трудоемкость и энергетические затраты.

Использование LIOH в качестве катализатора щелочного гидролиза алкоксисилана в приведенном интервале соотношений компонентов позволяет решить задачу получения устойчивых пленкообразующих золей в интервале молярных соотношений Sl02/Li20 (модулей) от 5 до 25 и содержании ЗЮ2 в растворе от3 до 12%. Для нанесения силикатных покрытий на различных подложках в один или несколько слоев, в частности, для антибликовых покрытий на кинескопах обычно используются золи с содержанием 5102 1,5-3,0 мас.% и модулями 5,0-15,0. Таким образом, описанные в предлагаемом изобретении составы могут быть использованы непосредственно как товарный продукт.

Содержание этилового спирта в продукте гидролиза не снижает качества покрытий на подложках и ведет к более быстрому высыханию слоев покрытия и может являться заметным преимуществом предлагаемого процесса. Однако для удобства хранения и трансп{.:тировки может быть использован метод концентрирования золя частичной отгонкой водно-спиртовой смеем из полученного гидролизата при нормальном давлении или под вакуумом до содержания 510220-22 мас.%.

Предпочтительным с экологической точки зрения для получения товарного литиевого силиказоля является исполь.зование тетраэтоксисилана, однако,гидролизе получением аналогичного продукта может быть осуществлен и с использованием других алкоксисиланоп, а частности тетраметоксисмлаиа.

Интервал соотношений компонентов 30C:H20:LiOH в предлагаемом способе ограничен следующими факторами:

при соотношении ТЭОС:Н20 1:1,1 гидролиз протекает с образованием геля;

при соотношении ТЭОС;Н20 1 ;7,5 в результате гидролиза получаются сильно разбавленные золи (3,0%мас.% 3102), неудобные для практического использования;

10 весоотношение T30C:LIOH 1:9 дет к образованию крупных частиц гидратированного 5102, выпадающего в осадок; образования золя не происходит;

v2

при отношениях T30C:LIOH 1;4,6 -10

соответствующих модулям 25, гидролиз протекает активно, однако получаемые золи не соответствуют оптимальному составу, обеспечивающему требуемое качество покрытий;

рекомендуемая минимальная температура процесса (20°С) связана с максимальным временем процесса, поэтому дальнейшее снижение температуры нецелесообразно; повышение температуры 70 С ведет к флокуляции осадка гидратированного 5102 в процессе гидролиза;

минимальное время процесса (0,5 ч)

получения золя может быть достигнуто при высоких значениях модулей (М 20-25} и температуре процесса 50-70°С; увеличение времени процесса сверх 6 ч не приводит к новому качеству продукта в данном интервале соотношений исходных компонентов. Примеров круглодонную трехгорлую колбу, помещенную в электрическую баню и соединенную с прямым холодильником, заливают 93 г ТЭОС и 150 мл водного

раствора, содержащего 1,5 г LiOH НгО, и при перемешивании ведут гидролиз при 50°С в течение 6 ч. Получают золь с содержанием 5102 12,1%. После отгонки водноспиртовой смеси при 82-98°С при

нормальном давлении получают пленкообразующий золь с содержанием 310221,9% и модуляем 25,0, устойчивый при хранении в течение 8 мес.

Массовое соотношение компонентов при гидролизе T30C:H20:LiOH 1;1,1:9 -10.

П р и м е р 2. В круглодонную колбу заливают 50 мл ТЗОС и 350 мл воды с растворенным в ней 3,75 г LIOH HzO (соотношение T30C:H20;LIOH 1;7,5:4,6 10) и гидролиз ведут в течение 0,5 ч при температуре 40-45°С. Полученный гидролизат представляетсобойустойчивыйпленкообразующий золь с содержанием 51023,4% и модулем 5,0. П р и м е р 3. К 25 мл ТЭОС добавляют 38 г водного раствора, содержащего растворенную навеску 0,5rLIOH Н20 (соотношение ТЭОС:Н20: LI .6:1 Ю ). Гидролиз ведут при температуре 65-70°С в течение 2 ч и получают устойчивый пленкообразующий золь с содержанием SI02 11.1%. П р и м е р 4. Гидролиз исходных компонентов, взятых в таких же соотношениях, как в примере 3, ведут при 20°С в течение 4,5 ч и получают устойчивый пленкообра;зующий золь с содержанием 5102 11.1% и модулем 18,8. сЬормуля изобретения Способ получения полисиликата лития, включающий гидролиз алкоксисилана в присутствий раствора гидроксида лития, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения продукта в виде устойчивого пленкообразующего золя, в качестве алкоксисилана используюттетраэтоксисилан и гидролиз ведут при следующих массовых соотношениях компонентов. тетразтоксисилан: вода: гидроксид лития 1:(1,1-7,5):(9-10 -4,6 10) при 20-70°С в течение 0,5-6 ч.

Использование: изготовление пленок различного назначения, в-качестве компонента в композиционных материалах, в частности для изготовления антибликовь4Х покрытий на экранах кинескопов. Сущность изобретения: гидролиз тетраэтоксисилана (ТЭ О С) ведут при следующих массовых соотношениях ТЭОС: вода: гидроксид лития 1: