КОЛЛОИДНОЙ химии и химии воды АН Украинской ССР Советский патент 1974 года по МПК B01J19/00 

Изобретение насается получения термостойких металлополиыеров.Такие металлополимеры могут быть использованы как катализаторы для высокотемпературных реакций как лроводящие материалы в электротехнике, приборостроении,

Известен способ получения металлополииеров на основе органических высокополекулярных соединений, согласно которому металлополимеры получают электролитическим методом в двухслойном электролите с вращающимся катодом: НИЕНИМ слоем служит водный раствор соли металла, например Ре С LS СО С г г с Ps (HCOOjg а верхним слоем - раствор органического полимера, например натурального каучука, полиизобутилена поливинилацетата и т.д., в толуоле, содержащий 0,5% олеиновой кислоты, в основном при этом поддерживают следующий режим электролиза: температура электролита 2040 С, скоростьвращения катода 50100 об/мин, сила тока 1-3 а, плотность тока 15-40 а/дм2 , Катод изготовляют ив нержавеющей стали, материалом анода служит металл, выделяемый на катоде.

Частицы высокодисперсного металла образуются в процессе электролиза на поверхности катода и переносятся при его вращении ие водного слоя в верхний органический. При этом происходит адсорбция макромолекул полимера на свежеобразованной поверхности частичек металла. Получающиеся таким образом про дукты взаимодействия представляют собой двухфазные, но предельно гомогенизированные системы.

После окончания электролиза органический слой отделяют от водного, промывают 10%-ным толуольным раствором этилового спирта, затем осаждают продукте взаимодействия полимера с металлом 9б%-н1Л1 спиртом. Коагулят центпи1)угируют и сушат под вакуумом. Получают продукты черного цвета; при малом содержании металла - научукообраз ные, при концентрациях выше 6(Дпорошки, К ocHOBHOM js недостатку способа следует отнести то, что мет ал л оп о пимерк7 получающиеся на, основе органу.ческих высокомолекулярных соединений, не выдергивают температур выше 300 С, С целью устранения указанного не достатка предложен электролитический способ получения металлополймеров, сущность которого состоит в получении термостойких металлополимерных материалов электролитическим методом в двухслойном электролите на вращающемся катоде с использованием в качестве верхнего слоя органогелей неорганических полимеров. Устойчивость таких органогелей при соприкосновении с водными растворами достигается благодаря адсорбции на их поверхности мономолекулярных слоев органических полимеров. По предложен,ному способу можно получать металлополимеры на основе различных неорганических полимеров - кремниевой кислоты, гидроокиси алюминия, монтмориллонита и других. Неорганические полимеры, применяемые в качестве компонентов металлополимеров, проявляют более высокую термостаоильность,огнестой кость и устойчивость к окислителям по сравнению с этими показателями органических высокомолекулярных соединений. При получении металлополимеров нижним слоем электролита служит водный раствор соли металла, верхним слоем - органогель (толуологель) неорганического полимера стабилизированный мономолекулярным слоем органического полимера и содержащий 0,5% олеиновой кислоты Условия проведения электролиза поддерживает следующими: температура электролита 40-50 С, плотносяч тока 40-45 , скорость вращения натола 75 об/мин, напояхениа Bf сила тока 3-4а. После про ведения электролиза верхний слой электролита отделяют от нижнего с помощью делительной воронки, промывают дистиллированной водой, затем дисперсную фазу отделяют от толуола (рильтрованием, промывают этиловым спиртом, высушивают 9 В результате применения предложенного способа получаемые металлополимеры сохраняют преимущества металлополимеров на основе органических высокомолекулярных соединений (малый удельный вес, тепло- и электропроводность, боль шие величины удельных поверхностей и т.До) и приобретают важное свойство - термостойкость до . . Пример 1. Неорганический полимер - кремниевую кислоту - получают при сливании насыщенного аствора силиката натрия и 15%-тго раствора соляной кислоош при рН о. Полученный осадок промы-.. вают дистиллированной водой до удаления следов ионов хлора. Для получения органогеля свежеприготовленный гидрогель заливают бутиловым спиртом и отгоняют воду при температуре до 110 С.Затем осадок заливают толуолом и проводя т„перегонку при температуре до 120 С. Полученный толуологель обрабатывают 2%-ннм раствором ЭД-5 в толуоле и оставляют на 10 суток. Адсорбция молекул ЭД-5 на поверхности кремниевой кислоты пр/,водит к стабилизации гидрофобности геля. Полученный таким образом стабиизированный органогель помещают верхний толуольный слой электроита, содержащий 0,5 олеиновой слоты. Нижним слоем служит 3%ый раствор PeClf. Электролиз проОДЯТ при следущих условиях: сила тона 4 а,напряжение , температура электролита 50 С,скорость вращения катода 75 об/мин. После электролиза верхний слой электролита отделяют от нижнего, содержащуюся в нем дисперсную фазу промывают дистиллированной водой, этиловым спиртом. После сушки получают порошок интенсивного черного цвета. Варьируя концентрацию кремниевой кислоты в толуольном слое, получают металлополимеры с различ ннм содержанием металла - от О до 10С, Свойства получаемых таким образом металлополимеров зависят от свойств металла и его количества в образце. Так, вели«ина улвл, поверхности для маТалЛопоМмеров т основе кремиевой кйолоЕЫ и коМбидногв железа изменяется от И80 для,чистой кремниевой кислоты до 40 м /г

для чистого хелеза. Удельный вес :)бра8цов возрастает от 2,1 для чистой кремниевой кислоты до 5,5 г/смз для чистого дисперсного железа; удельное сопротивление в этом le ряду уменьшается от до 60 ом/см. Все полученные образцы, судя потермограммам., выдерживают нагревание до 800 С, Их термостойкость обусловлена особенностями неорганических полимеров, у которых, в отличие от органических, нагревание не сопровождается разложением или горением.

Пример 2, Неорганический-полимер - монтмориллонит Черкасского месторождения - отмучивают еодой от песка и других включений.Влажную пасту обрабатывают концентрированным раствором соляной кислоты, промываюо дистиллированной водой до отрицательной реакции на ионы хлора. Затем заливают бутиловым спиртом и отгоняют воду при нагревании до 110 С, после чего заливают толуолом и проводят пвоегонку при температуре до 120 С. В полученную взвесь глины в толуоле добавляют ЭД-5 (ив расчета 1 г на 100 мл) и выдерживают при комнатной температуре 10 суток. Адсорбция молекул оД-5 на поверхности монтмориллонита приводит к сохранению его лиофильности при соприкосновении с водой.

Полученный таким образом стабилизированный органофильный монтмориллонит, равномерно распределенный в толуоле, служит верхним слоем электролита. В него добавляют 0,5% олеиновой кислоты. Нижним слоем служит раствор двухлористого железа. Электролиз проводят при следующих условиях: сила тока 4 а, напряжение 40 в, температура электролита 50 С, скорост вращения катода 75 об/мин.После окончания электролиза верхний слой электролита отделяют от нижнего, содержащуюся в нем

дисперсную фазу промывают дистиллированной водой, спиртом и высушивают. Получают порошки интенсивно черного цвета.

Иаиеиля концентра1щю монтмориллонита в верхнем органическом . слое вапнн, получают металлополммерн различного состава,Свойства ятих обпазгюв во многом оп|)ёделш}гся срохиошвниви коыпонен тов. Так, удельное сбпротавление металлополимеров на основе железа уменьшается с для чистого монтмориллонита до 60 ом/си для чистого железного порошка, удельный вес возрастает в том же ряду с 2,3 до 5,5 г/смЗ. Полученные образцн выдерживают ;нагревание до 800°С, что обусловлено химической природой неоргашического полимера - монтмориллонита.

Пример 3. Неорганический поли5:мер - гидроокись алюминия - получают и обрабатывают следующим образом. К 100 мл насыщенного 1раствора алюминия добавляют 6 г 1 металлического алюминия и подог0ревают на водяной бане до раство ренил металла. К полученному ра.створу доливают насыщенный раствор уротропина до рН 4,8-5,0. Образовавшийся гель отмывают от

5 ионов хлора слабым раствором аммиака. Воду из геля удаляют перегонкой с бутиловым спиртом при температуре до 110 С. Затем гель заливают толуолом и вновь

0 перегоняют при температуре до 120 С. Адсорбцию молекул полисилоксановой жидкости ХГКд-Эб) на поверхности такого органогеля проводят из 2% толуольного

5 раствора.

Полученный таким образом стабилизированный органогель помещают в верхний слой двухслойной электролитической ванны,

0 содержащий 0,5/ олеиновой кислоты. Нижним слоем ванны служит раствор двухлористого железа. Электролиз проводят при следующих условиях: сила тока

5 4а, напряжение 40 в.. температура электролиза 50 С,скорость вращения катода 75 об/мин. Посла окончания электоолиза вепхний слои ванны отделяют от нижнего,

0

содержащуюся в нем дисперсную фазу промывают водой, этиловым спиртом, высущивают.

Изменяя концентрацию гидроокиси алюминия в толуольном слое,

5 .получают металлополимеры различного состава. Так же, как и в случае металлополимеров на основе кремниевой кислоты, свойства образцов определяются со,де)1анием металла. Термостойкость металле полимеров при нагревании до 600 С обусловлена химической природой

неорганического полимера. ,

ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Электролитический способ получения металлополимеров на вращающемся катоде в присутствии добавки поверхностно-активного вещества, например олеиновой кислоты, в двухслойном электролите,

в котором верхний слой представляет собой неводный раствор полимера и нижний слой представляei .собой воанаШ рас1вдр соли металла, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения термостойкости металлополимеров, в качестве неводного раствора полимера применяют органогели неорганических полимеров.