Способ получения модифицированного кремнеземного наполнителя Советский патент 1982 года по МПК C01B33/18 

1

Изобретение относится к способам получения модифицированных наполнителей, а именно наполнителей, модифицированных кремнийгидридными группами, которые могут быть исполь.зованы впроизводстве эластомеров на основе силоксановых каучуков, защитных покрытий, лаков о

Благодаря высокой реакционной способности 551-Н-связей такие наполнители позволяют осуществлять глубокую поперечную сшивку полимеров, а также придают наполняемым полимерным системам повышенную адгезию к металлам.

Известен жидкофазный способ получения модифицированных кремнеземных наполнителей обработкой ксерогелей кремниевой кислоты смесью линейных и циклических алкилгидридсилоксанов в присутствии элементборганических катализаторов 1 ,

Однако по этому способу не удается получить наполнители с высокой

концентрацией Е5 -Н-с8язей на поверхности, поэтому активность получаемых наполнителей мала

Наиболее близким к изобретению является способ получения модифицированного кремнеземного наполнителя обработкой высокодисперсной аморфной двуокиси кремния - аэросила парами кремнийгидридорганического соединения - алкилгидридхлорсилана

10 при 220-250°С в токе инертного газа 2 .

Недостатком известного способа является выделение хлористого водорода в процессе модифицирования,

15 поэтому получаемые наполнители имеют кислую реакцию (рН около 3-), что ухудшает эксплуатационные свойства наполняемых полимерных систем.

Непрерывная отгонка хлористого

20 водорода в процессе модифицирования и дополнительная нейтрализация полученного продукта, усложняющие технологию, не дают возможности получить полиостью нейтральный и свободный от примесей хлористого водорода продукт.

Постаоянное воздействие хлористого водорода вызывает коррозию технологического оборудования и требуе частой его замены, что также усложняет технологию получения модифицированного наполнителя.

Кроме того, концентрация Si-H-связей на поверхности наполнителя, полученного по известному способу, не превышает 0,7 ммоль-г S102 о Таки наполнители обладают недостаточно всокой активностью, что ограничивает область их применения

Целью изобретения является получение наполнителя с повышенным содержанием $ 1-Н-связей и упрощение технологии процесса о

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения модифицированного кремнеземного наполнителя обработкой высокодисперсной аморфной двуокиси кремния парами кремнийгидридорганического соединения в качестве кремнийгидридорганического соединения используют тетраметил- или тетраэтилгидридциклотетрасилоксан и обработку ведут при 300-350 С в вакууме или атмосфере инертного газа

В этих условиях процесс хемосорбции тетралкилгидридциклотетрасилоксана на поверхности аэросила протекает с разрывом связей Si-О силоксанового цикла, при этом ESi-Н-связи почти полностью сохраняются.

Пример о 1,0 кг аэросила марки А-300 (Зуд. 300 ) прогревают при 200 С в течение 1 ч на воздухе, после чего загружают в кварцевый вакуумный реактор с элекэлектроподогревом и мешалкой и вакуумируют в течение 1 ч при 200°С и разрежении 10 мм рт.ст.

После этого температуру поднимают и аэросил обрабатывают парами модификатора - тетраэтилгидридцикло-тетрасилоксана (ТЭЦТС)„ Количество

модификатора составляет 200 мл. Реакцию ведут в течение 10-15 мин при {320-350)±10°С,, непрореагировавшие и побочные продукты реакции удаляют вакуумированием при этой, же температуре.

Аналогично проводят обработку аэросила тетраметилгидридциклотетрасилоксаном (ТМЦТС);

Полноту химической прививки кремнийорганического соединения контролируют по исчезновению полосы поглощения в ИК-спектрах при 3750 принадлежащей колебаниям гидроксильных групп, связанных с атомом кремния, и по появлению полос поглощения при 21бО и 2790 см , принадлежащих соответственно колебаниям iSi-Н-связи и СгНд- и СН -групПо Данные ИК-спектров свидетельствуют о практически полном замещении гидроксильных групп поверхности аэросила.

Количественное определение Si-H-связей проводят на приборе Церевитинова по объему водорода, вытесненного при взаимодействии полученного продукта с избытком спиртового раствора щелочи.

Технологические параметры процесса модифицирования и свойства полученных продуктов приведены в таблице

Модифицированный по предлагаемому способу аэросил имеет нейтральную реакцию водно-спиртовой вытяжки и не содержит примесей хлористого водорода, что вално при наполнении полимерных систем, к которым предъявляются повышенные требования. Кроме того, он отличается высокой термической и гидролитической устойчивостью и сохраняет гидрофобные свойства при 400°С в течение 20 ч.

Таким образом изобре.тение позволяет получать модифицированный кремнеземный наполнитель с повышенным содержанием 55 -Н-связей по сравнению с наполнителем, полученным по известному способу, и упростить технологию процесса модифицирования.

МГДХС - метилгидриддихлорсилан. Формула изобретения Способ получения модифицированно го кремнеземногонаполнителя обработкой высокодисперсной аморфной двуокиси кремния парами кремнийгидридорганического соединения, отличающийся тем, что, с целью получения наполнителя с повыш нным содержанием HSi-Н-связей и упрощения технологии процесса, в качестве кремнийгидридорганического соединения используют тетраметилили тетраэтилгидридциклотетрасилоксан и обработку ведут при 300-350 С в вакууме или атмосфере инертного газа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Пащенко А.А. и др. Спектроскопическое изучение взаимодействия в системе кремневая кислота - полиэтилгидросилоксан. - ЙПХ, LI, 7, 1978, с. 1525. 2,ТУ УССР 6-18-185-79 (прототип).