Способ получения минерального наполнителя на основе каолина Советский патент 1981 года по МПК C09C3/10 C08K9/04 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ КАОЛИНА

I

Изобретение относится к техника получения модифицированных наполнителей, в частности, к способам получения минеральных наполнителей на основе каолина, которые могут быть использованы для наполнения различных композиционных материалов, например пластмасс, резин, лакокрасочных материалов.

Известен способ покрытия генеральных наполнителей полимерным покрытием, согласно которому частицы наполнителя смешивают с предварительно активированным глинистым катализатором и жидким мономером 11

Однако получаемый по данному способу наполнитель подвергается агрегации и требует дополнительных затрат на измельчение агрегирован-ного продукта.

Известен также способ получения модифицированного наполнителя обработкой силикагеля napahm виниловых мономеров - стирола, метилакрилата или винилацетата Г2.

Указанный способ применим только в случае свежеприготовленного обезвоженного гидрогеля кремневой кислоты и не пригоден для модификации каолина.

Известен также способ получения минерального наполнителя на основе каолина путем обработки его соля10ми цинка и последующей полимеризации на его поверхности стирола из жидкой фазы.

Использование этого способа позволяет осуществить модифицирова15ние наполнителей полиакрилонитрилом, полистиролом, полиметилакрилатом, полиакриламидом и другими полимерами ГЗ .

Однако этот способ не обеспечиЮвает достаточной массы модифицирующего слоя. Кроме того, способ трудоемок и громоздок, поскольку его осуществление требует перевода исходного MiiHepaaa в Zrr форму, очистки мономеров, тщательного перемепмвания реакционной смеси в процессе полимеризации. После завершения полимеризации необходима сушка модифицированного порошка, что приводит к слипанию частиц и тем самым к нарушению дискретности материала. В случае водонерастворимых мономеров, к которым относится .стирол, дополнительно требуется эмульгирование мономера в воде и стабилизация эмульсии. Емкость катионного обмена каолина невысока, вследствие чего содержание ионов цинка на поверхности частиц каолина мало. Цель изобретения - повышение гидрофобности минерального наполнителя на основе каолина. Поставленная цель достигается способом получения минерального напо нителя на основе каолина путем вакуумного высушивания его до постоянного веса и полимеризации на его поверхности стирола из газовой фазы пр давлении паров стирола 15-63 мм рт.ст Предлагаемые условия полимеризации стирола обеспечивают равномерное покрытие поверхности частиц каолина гидрофобными макромолекулами полимера. Условия вакуумной сушки (температ ра, вакуум, время) определяют скорос реакции полимеризации и не сказывают ся на степени полимеризации полистирола и гидрофобных свойствах целевог продукта. Оптимальность выбранных ус ловий определяется тем, что при давлении ниже 15 мм рт.ст. скорость полимеризации мала и процесс неэффекти вен, а при давлении пара выше 63 мм рт.с наблюдается неравномерность покрытия каолина модифицирующим слоем полисти рола. Гидрофобность модифицированного наполнителя определяется как массой модифицирующего слоя, так и равномерностью покрытия поверхности части цами полистирола. Предложенный способ обеспечивает повышенную гидрофобность минеральноно наполнителя вследствие увеличения угла смачивания его водой в 1,52,0 раза по сравнению с аналогичным показателем наполнителя полученного известным способом. Кроме того, способ обеспечивает повышенную массу слоя привитого поли 4 мера до 63-209 вес.% при степени его полимеризации порядка 12-15. Пример 1. 100 г необработанного природного каолина Просяновского месторояодения помещают в ампулу и сушат при 80°С с одновременным вакуумированнем в течение 10 мин. В ампулу с высушенным каолином из сосуда, термостатированного при напускают пары стирола до давления 15 мм рт. ст. и ведут процесс полимеризации в течение 3 мин. Количество полистирола, заполимеризованного на каолине, составляет 9,5%, степень полимеризации 12. Угол смачивания водой модифицированного наполнителя 65 . Наполнитель хорошо диспергируется в органических растворителях и в воде с добавлением ПАВ, сохраняя свою дисперсность, и пригоден для использования в качестве гидрофобного полимерофильного наполнителя. Пример 2. Опыт проводят при условиях, указанных в примере.1, но в течение 60 мин. Количество полистирола составляет 63%, степень полимеризации 13. Угол смачивания водой модифицированного наполнителя 80 . Пример 3. Опыт проводят аналогично примеру 1, но при давлении паров стирола 63,1 мм рт. ст. и температуре каолина 80°С в течение 2 ч. Масса модифицирующего слоя полистирола 209%, степень полимеризации 15, угол смачивания водой 82°. Пример 4. Опыт-проводят аналогично примеру I, но при давлении пара стирола 40,3 мм рт. ст. и температуре каолина 60°С в течение 2 ч. Масса модифицирующего полистирола 24%, степень полимеризации 15, угол смачивания водой .модифицированного наполнителя ВЛ Пример 5. Получают модифицированный каолин по способу прототипа. Образе;; каолина переводят в натриевую форму действием разбавленного раствора гидроокиси натрия. Затем каолин помещают на 30 мин в О,1 н, раствор хлорида цинка. Стирол перед опытом перегоняют. Образец каолина в цинковой форме помещают в 10%-ную водную суспензию стирола, нагревают до 60°С и добавляют, персульфат калия, ведут реакцию при перемешивании в течение 2 ч. После

окончания реакции образец промывают и сушат.

Привес полистирола 10%, степень полимеризации 1000. Угол смачивания водой 43° .

Как показывают данные примеров, по сравнению с прототипом предложенный способ позволяет значительно повысить гидрофобность целевого продукта. Наблюдаемый эффект связан, в частности, с тем, что при полимеризации полистирола в предлагаемых условиях «происходит более равномерное покрытие поверхности минеральных частиц гидрофобными макромолекулами полистирола, обусловленное, в частности, низкой степенью полимеризации полистирола.

Вследствие гидрофобности целевой продукт хорошо совмещается с различными полимерами, обеспечивая улучшение эксплуатационных свойств наполненных композиций.

93989«

Формула изобретения 1. Способ получения минерального наполнителя на основе каолина, включакиций полимеризацию на его поS верхности стирола, отличаю,щ и и с я тем, что, с целью повыше-ния гидрофобности целевого продукта, исходный каолин предварительно подвергают вакуумному высушиванию

1« до постоянного веса, а последующую полимеризацию стирола осуществляют из газовой фазы.

IS 15-63 мм рт. ст.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I 1. Патент США № 2644772, кл. 117-100, опублик. 1953.

W

3.Авторское свидетельство СССР tP 558033, кл. С 09 С 3/00, 1975.