Способ получения кремнеземсодержащего наполнителя малогоОб'ЕМНОгО BECA Советский патент 1981 года по МПК C09C1/28 C08K3/36 

Изобретение относится к получению кремнеземсодержащих наполните-, лей с малым объемным весом, используеьвлх в пластмассовом производстве для наполнения сложных-ненасыoteHHbix полиэфирных смол. Известен способ получения наполнителя малого объемного веса в виде сфероидальных частиц из смеси растворов силиката натрия и борсодержащего соединения путем распыления их суспензии в присутствии мочевины на горячий поддон и сушкой до 3%ного влагосодержания, измельчения высушенного продукта, классификации его и термообработки в потоке горячего газа во взвешенном слое в высокотемпературных условиях i. Недостатком способа является слож ность. Известен также способ получения кремнеземсодержащего наполнителя пр дусматривающий следующие технологические операции: нагревание раствора силиката щелочного металла до температуры, близкой к точке кипения, смешивание его с.раствором борсодержащего соединения например с нагретым водным раствором борной кислоты или пентабората натрия, до растворения имекхцихся осадков в смеси, обезвоживание полученной жидкой реакционной смеси до влагосодержания порядка 15-20% в слое толщиной ,6-12 мм при нагревании последнего до температуг около , охлаждение частично обезвоженного продукта до комнатной температу 1, истирание его до требуемого размера частиц и последующее высинивание его нагреванием до 343-538 С, в результате чего .истертые частицы расширяются и занимают объем, в 30,40 раз больший первоначального Г2. . 1 Недостатки известного способа сложность и многостадийность из-за необходимости операций по охлаждению. и исти|ранию промежуточного продукта процесса. При этом повторный этап нагрева известного продукта после охлги еяия должен проводиться достаточно быстро для обеспечения соответствующего райимрения частиц, что также усложняет технологическое исполнение способа. Цель изобретения - упрощение процесса получения кремнеземеодержащего наполнителя малого объемного веса при улучшении его наполнительных свойств. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения кремнеэемсодержащего наполнителя малого объемного веса путем смешивания раствора силиката щелочного металла с раствором борсодержащего соединения , преимущественно в виде полисоли типа пентабората натрия или аммрняя с последующим обезвоживанием.получен ной жидкой реакционной смеси путем распыления воздухом с исходной температурой 200-500°С под давлением 2-6 кг/см до влагосодержания порядка 15-20% и высушиванием частично обезвоженного продукта при ТО-ЗОО С в течение 30-90 мин, обезвоживание жидкой реакционной смеси ведут путем распыления воздухом с исходной.температурой 200-500 С под давлением 2-6 кг/см, а высушивание осуществляют при 70-300 С. Кроме того, процесс высушивания проводит-в течение 30-90 мин. Интервал температуры на входе распылительной сушилки обусловлен необходимостью получения наполнителя с улучшенными свойствами, так как пр температуре ниже материал плохо высушивается и частицы не образуют сферы, а при температурах вьш1е 500°С сферы слипаются,-взрываются . или образуют отверстия, Соответствуклцими условиями образо вания качественных сфер наполнителя определяется и оптимальное давление распыления. При давлении ниже 1 кг/с получаются очень большие хрупкие сферы, которые не могут быть исполь зованы для наполнения, а при давлени BbBiie 6 кг/см возможно образование очень мелких частиц, также непригод ных для качественного наполнения. Оптимальность интервала температу ры высушивания от 70 до 300 С определяется малой интенсивностью сушки при условиях ниже 70°С, а нербходить повышени; температуры выше С отсутствует, ввиду достаточной пени высушивания в пределах уканых температур. Длительность высушивания менее ч неприемлема, так как требует оких температур и способствует азованию некачественных сфер, а ревание в течение не более 1,5 ч лне достаточно для выделения из дукта необходимого количества ы. Предлагаекый кремнеземсодержащий олнитель характеризуется следуюи показателями: Объемный вес, г/см 1,4-3,4 Истинная плотность частиц, ,7,3-12,1 Потеря -веса при прокаливании, % .3-6 Весовая фракция,обеспечивающая наличие вязкости 1500 сП, % 6-9 Объемная фракция,обеспечивающая наличие вязкости 1500 сП, % 30-35 Непосредственная плотность после отливки, г/см 16,7-27,2 Изменение плотности „ при отверждении,г/см 0,98-5.,95 Фракционный состав частиц по размерам,% 80 меш.4-6 100-325 меш.13-20 325 меш.8-12 Влагопоглощение масла за 24 ч, % .3 Поглощение масла в гралмах на 100 г наполинтеля100 Величина рН 10%-ной суспензии, %100 В таблице представлены свойства олнителей, полученных известным редлагаеьшм способами.

1,48

1,44

0,19 0,67

Как видно из таблицы, указанная величина плотности предлагаемого наполнителя показывает, что последний имеет меньшее количество отверстий

30 0,88 0,98 3600 40 0,8 0,81 1200

и поэтому является потенциально лучшим наполнителем. Сопоставление предлагаемого и известного наполнителей по нагрузке их в полиэфирной смоле и по первоначальной плотности литья свидетельствует, что сферы предлагае мого наполнителя размещают больщ&е количество смольз, Высокий коэффициент вязкости смол наполненной частицами наполнителей по известному способу указывает, что гранулы имеют неровные размеры и шероховатую поверхность. Технология осуществления способа состоит в следукнцем. Готовят 5-20%-ный водный раствор ,силиката натрия при соотношении Si 0, в пределах {1,5-4 ,0) :1. Далее готовят водный раствор борсодержащей полисоли, например пентабората , с концентрацией 5-30% или раствор пентабората натрия с концентрацией 16-18%. Кроме того, возможно использование в качестве .полисоли также гексаметафосфата как эквивалента указанным полисолям. Приготовленные растворысмешивают, и смесь подвергают последующему интенсивному перемешиванию. Далее отводят потоки жидкости из указанной жидкой смеси до содержания твердых веществ, примерно 5-50%, избегая при этом образования сколько нибудь значительного количества необратимого геля j температуру упомянутого отводимого потока жидкости выдерживают в пределах от температур окружаннцей среды до несколько меньше чем точка кипения потока жи,цкости. Реакционную, смесь после соответст вующего отвода излишней жидкости рас пыляют в распылительной сушке с температурой воздуха на входе порядка 200-500°С и на выходе в пределах 100 под давлением 2-6 кг/см. Твер дые продукты, удаляемые из сушилки, имеют влажность менее 25%., преимущес венно в пределах 15-20%. Регулирован объемного веса распыленного продукта возможно по скорости вращения дискового распылителя или давлением у распылительного сопла. Частицы, выхо дящие из сушилки , нагревают далее до ракой степени, чтобы обеспечить размеры частиц от 10 до 400 меш. с влаг содержанием от 10 до 25% и с объемны весом в пределах 32-432 г/см . Предпочтительным вариантом для проведения заключительной операции по высушиванию при 70-300°С может служить вращакицаяся сушилка, через которую воздух может проходить прямо или противотоком по отношению к высу шиваемому материалу. П р и м. е р 1. 500 вес.ч. силиката натрия с соотношением S i О.: Na, , содержащего 14,7% Na,j,p, имеющего вла госодержание 35,9% и вязкость 400 сП прикомнатной температуре медленно и тщательно перемешивают с теплым водным раствором, содержащим 450 вес.ч воды и 50 вес. ч. пентабората амл}ония в резервуаре. Воду, применяемую для растворения пентабората, предварительно нагревают до температуры несколько выше 60°С. Полученную смесь перемешивают до полного растворения и диспергирования кускового материала в течение 5-10 мин. Полученный гомогенный раствор, имекщий вязкость несколько ниже 200 сантипуазов, удаляют из резервуара и подают в распылительнуй сушилку. Начальную температуру воздуха, поступающего в распылительную сушилку, поддерживают на уровне 390-420°Q, а на выходе из сушилки - примерно 140-1бО°С. Распыление осуществляют при давлении 6 кг/см, . . Выходящий из распылительной сушилки продукт имеет состав, вес.%: 50,8) Na. 25,4; Bg.0 11,6 и 12,2; средний размер частиц в пределах 50-200 меш., истинную плотность частиц 0,448 г/см, объемный вес О,192 г/см. Этот продукт дополнительно высушивают в печной сушилке с начальной температурой несколько ниже 100°С i в течение 1 ч, повышая температуру примерно до ЗОО-С. Удаляемый из этой сушилки продукт имеет следующий состав, вес.%: , , , 12,7) 3,3; объемный вес 0,192 средний размер частиц 50-200 меш. При повторении описанного ,опыта, но при давлении у распылителя 2 кг/см частицы получают с объемньгй весом 0,085 г/см, истинной плотностью 0,4 г/см. 10 вес.ч. полученного выше продукта , имеющего после сушки объемный вес 0,192 г/см смешивают с 100 вес.ч. полиэфирной смолы и отливают образец с плотностью 0,912 г/см. Цвет эфирной смолы при смешивании с наполнителем не изменяется, а плотность изменяется лишь в незначительной степени за 48 ч. Это свидетельствует по существу об отсутствий в предлагаемом наполнителе пустот. Цвет изготовленной отливки белый. Через 24 ч он становится серым. Пример 2. Наполнитель получают аналогично примеру 1, при испольа.овании 600 вес. ч. пентабората 61ММОНИЯВ виде раствора и 500 вес.ч, силиката натрия, при распылении жидкой смеси под давлением 2 кг/см с получением прюдукта с объемным весом 0,080 г/см и истинной плотностью частиц 0,352 г/см. Молярное отнсйдение ( 2,5. Этот продукт ополнительно высушивают при 300 С, смешивают с полиэфирной смолой, как в примере 1. Получаемый образец облаг ает вязкостью около 1500 сП, первоачальной плотностью 0,72 г/см, котоая за 24 ч изменяется незначительно. Цвет отливки белый. После 24 часов ыдерживания в толуоле более 95% час