Способ получения дисперсного борсодержащего кремнезема

 

Изобретение относится к способам получения дисперсного борсодержащего кремнезема, применяемого в качестве наполнителя полимерных материалов, инсектицида, и позволяет получать продукт с химически привитыми к его поверхности борсодержащими группами, повысить их концентрацию. Дисперсный кремнезем предварительно дегидратируют при 200 - 750°С с последующей обработкой парами соединений общей формулы (RO)<SB POS="POST">N</SB> BX<SB POS="POST">з-N</SB>, где R - C<SB POS="POST">1</SB> - C<SB POS="POST">4</SB>-алкил

F - фтор или C<SB POS="POST">1</SB> - C<SB POS="POST">4</SB>-алкил

N = 1 - 3, при 15 - 100°С в инертной атмосфере или вакууме. Содержание бора в полученном продукте составляет 0,35 - 2,50% и легко регулируется температурой предварительной дегидратации. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

f19) (11) (5f)5 С 01 В 33/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I ! 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

П0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4248189/31-26 (22) 21.05.87 (46) 07.02.90. Бюл. У 5 (71) Институт химии поверхности

АН УССР (72) В.А.Касперский, В.В.Брей, 10.И.Горлов и А.А.Чуйко (53) 661. 183. 7 (088. 8) (56) Патент США Ф 4073766, кл. С 08 К 9/04, 1978.

I (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО

БОРСОДЕРЖАЩЕГО КРЕМНЕЗЕМА (57) Изобретение относится к способам получения дисперсного борсодержащего кремнезема, применяемого в качестве

Изобретение относится к получению дисперсного борсодержащего кремнезема, который может найти применение в . качестве наполнителя резин, различных полимерных материалов, инсектицида итд., Целью изобретения является улучшение механических свойств резин на основе борсодержащего кремнезема за счет получения продукта с химически привитыми к его поверхности борсодержащими группами и повышения их концентрации.

Пример 1. 100 r аэросила (уд. пов. 300 м2 /г) загружают в вакуумный реактор с механическим перемешиванием и подвергают термообработке в вакууме (750 С, 0,5 ч) ° Подготовленный таким образом аэросил обрабатывают парами 4,2 г триметилбората (10 мас.X-ный избыток модификатора по

2 наполнителя полимерных материалов, инсектицида, и позволяет получать продукт с химически привитыми к его поверхности борсодержащимя группами, повысить их концентрацию. Лисперсный кремнезем предварительно дегидратиру-. ют при 200-750 С с последующей обработкой парами соединений общей формулы (RO)„BX><, где R — С,-С -алкил, Х вЂ” фтор или С,-С -.алкял; п-1-3, при

15-100 С в инертной атмосфере или вакууме. Содержание бора в полученном продукте составляет 0,35-2,50Х и легко регулируется температурой предварительной.дегидратацяя. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

I отношению к концентрации силанольных групп, термовакуумированного при

750 С аэросила) при 20 С в течение

20 мян. Непрореагировавшяй модификатор я побочные продукты реакции удаляют вакуумярованяем пря 20 С в течение

20 мян. Содержание бора в полученном продукте составляет 0,40 мас.X (0,37 ммоль/г SiO>) °

В ИК-спектре продукта наблюдается полное замещение актявных силанольных групп на алкилборатные.

Пример 2. 100 г аэросила (уд. пов. 300 м /r) подвергают предварительной термообработке аналогич- но примеру 1 и затем обрабатывают па> рами 5,9 г триэтялбората (10 мас.Ж-ный избыток) в вакууме (20 С, 25 мин), после чего вакуумируют при температуре реакции (20 С) в течение 25 мин.

1541189

Содержание бора в полученном продукте 0,39 мас. (0,3б ммоль/г SiO }.

Режимы осуществления предлагаемого способа и характеристики полученного продукта приведены в табл. 1.

Предлагаемый способ позволяет получать дисперсный борсодержащий кремнезем с химически привитыми к его поверхности борсодержащими группами.

Содержание бора в полученном продук,те 0,38-2,50 мас. и регулируется температурой предварительной термообработки.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение продукта с заданными свойствами, что свидетельствует о его технологичности.

Полноту протекания реакции контролируют ИК-спектроскопически на спек- 20 трофотометре Perkin-Elner-325 по исчезновению поглощения валентных колебаний гидроксилов поверхности кремнезема при 3748 см . Содержание бора определяют алкалиметрическим потенциометрическим титрованием образцов борсодержащих кремнеземов в при сутствии Э-маннита.

При проведении модифицирования, -30 дисперсного кремнезема органическими соединениями бора обшей формулы (КО) ВХ3-и, где к — алкил С,-С, Х— фтор или алкил С,-С„, n - =1-3, действительно протекает полное замещение .IIpoToHoB силанольных групп HB. 60pop» ганические, о чем свидетельствует исчезновение поглощения валентных коле, баний силанольных групп поверхности кремнезема при 3748 см H появление, поглощения в области валентных колебаний связей В-О, а также появление поглощения в области валентных (28003000 см ) и деформационных колебаний

С-Н связей, т. е. получаемьй продукт 45 содержит химически привитые к поверхности борсодержащие группы.

В табл. 2 представлены данные, иллюстрирующие механические свойства

l стандартных резин на основе этиленпропиленового каучука (СКЭП}, вулканизированных перекисью дикумила и содержащих в качестве наполнителя борсодержащий кремнезем, полученный по предлагаемому и известному способам.

В соответствии с изменением концентрации химически привитых групп

I изменяются и механические свойства резин, наполненных дисперсным кремнеземом, модифицированным соединением общей формулы (ГО)„ ВХ . Увеличение сопротивления разрыву и относительного удлинения резин, наполненных борсодержащим кремнеземом, по гредлагаемому способу по сравнению с известным дает основание говорить об улучшении их механических и эксплуатационных свойств.

Формула изобретения

Способ получения дисперсного борсодержащего кремнезема, включающий обработку кремнезема органическим соединением бора, о т л н ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью улучшения механических свойств резин на его основе за счет получения продукта с химически привитыми к его поверхности борсодержащими группами и повышения их концентрации, кремнезем предварительно дегидратируют при 200-750"С, а в качестве органического соединения бора используют пары соединений общей формулы (Ro)rl BX 3- yf где к — С вЂ” С -алкил, Х вЂ” фтор или С -С -алкил, .и = 1-3.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что обработку ведут при 15-100 С в инертной атмосфере или в вакууме, 1541189

Таблица 1

Условия обработки модификатором

Условия удаления паровой фазы

Борорганический реагент ТемпеСодержание бора в борсодержащем кремнеземе

УдельОпыт ратура предварительной дегидрата.— ции кремнезема, С ная поверхность

Т П кремнезема, м /г мас.% ммопь/г

Si0

ПродолжительТемемперопература, С ратура, ОС должительность мин ность, мин

20 60 20 90

20 60 20 90

20 90

f 10 1,05

1, 90 1, 80

0,18 0,16 (физическая адсорбция) (Снзо)3 в (СН,О)3 В (СН,О) В (С,Н,.О)

20 .

П р и и е ч а н и е. Опыты 1-20 — обработка модификатором в вакууме, опыты 21,22— в атмосфере азота.

Таблиц а 2

Опыт

Формула борор ганического модификатора дисперсного кремнезема

Свойства полученных резин

Содержание бора в борсодержащем кремнеземе, ммоль/г

ОтносительСопротивление разрыву, are/cx ное удлинение, 7 (СН,О), В

2 (С,Н,О), В

3 (С„Н,O),В

4 (изо-С Н.,О) В .

5 (С Н 0) В б (изо-С,ЗН90)5 В

7 (С„Н,О)SF, 8 (С,,Н90), BF

9 (СН,О), В С„Н q

3 ) (4 )2 (СНЗО)3 В

1 300

2 175

3 380

4 300

5 300

6 ЗЭО

7 300

8 300

9 300

10 300

11 300

12 300

13 300

14 300

15 300

16 300

17 300

18 300

19 300

20 120 (белая сажа)

21 300

22 300

300 (СН 0) В (CqH30)3 В (C3H70)3 (изс-СЗНтО) В (СЛН90)3 В (изо-С4НЗ О)3 В (С Н О)ВВз (с,н,о),вн (Сн 30) В Сд Н з (СН 30) В (С g Н g) а (сн,о), в (СН,О)з В (СН30)3 В (Сн зо)з В (сн,о), в (сн,о), в (CH з0)3 В (CH,0), В (СНЗО)3 В (СН 30)-„В

400 300, 200

200

0,37

0,36

0,35

0,36

0 35

0,36

0,38

0,37

0,36.

0,36

0,37

5

6

4

2

2

2

20 15

20 20

20 25

20 30

20 35

20 35

20 30

20 30

20 20

20 15

15 !5

50 15

100 15

О 15

20 15

20 15

20 15

20 15

20 15

20 15

204

204

204

203

203

?00

242

205

0,40

0,39

О, 38.

0,39

0,38

0,39

0,41

0,40

0,39

0,39

0,40

0,40

0,38

0,38

0,80

1,10

1,40

1,90

2,50

0,45

0,37

0,36

0 35

0,36

0,35

0,36

0,38

0,37

0,36

0,36

0,37

0,37

0,35

0,35

0,78

1,05

1,35

1,80

2,40

0,40

938

985

1541189

Продолжение табл.2

Опыт

Формула борорганического модификатора дисперсного кремнезема

Свойства полученных резин,Содержание бора в борсодержащем кремнеземе, ммоль/г

Сопротивление разрыву, кгс/см

Относительное удлинение, 7.

О, 16

148

680

Составитель И.Веденеева

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Редактор Н.Гунько, Заказ 260 Тираж 409 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35„ Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,10!

12 (СН уО)» В

13 (СН»О)» В

14 (CH 0)» В

15 (СН»О)» В

16 (СН» О}з В

17 (СН,О)» В

18 (СНз О)з В

19 (СИЗО)з В

20 (СН» О)з

21 (СН»О)» В

22 (СН»О)» В

Известный (СН»О)В(ОС Нgq }

0,37

0,35

0,35

0,78

1,05

1,35

1,80

2,40

0,40

1,05

1,80

242

201

226

234

1150, 1155

1142