Способ получения дисперсных органофильных окислов, модифицированных алкилхлорсиланами

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>954388 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21)3878 (21) 266574 6/23-04 с присоединением заявки Й9 (23) Приоритет

Опубликовано 300882. Бюллетень М 32

151) М Кл з

С 07 F 7/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК547. 245. . 07 (088. 8) Дата опубликования описания 300882

Ю. С. Тарасевич, H. В. Хабер, А. А. Чуйко, В.М.О

Ю.И.Потоцкий, В.П.Бойко и В.Н.Грачев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ОРГАНОФИЛЬНЫХ

ОКИСЛОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ АЛКИЛХЛОРСИЛАНАМИ

Изобретение относится к способу получения дисперсных органофильных окислов, модифицированных алкилхлорсиланами, которые могут быть использованы в качестве стабилизаторов буровых растворов, антислеживающих добавок для сыпучих гигроскопических веществ,гидрофобных тиксотропных загустителей смаэок, лаков, красок, наполнителей полимерных систем.

Известны способы получения химически модифицированных органофильных дисперсных окислов путем обработки их поверхности жидкофазным либо парофаэным модификатором. В жидкофазном 15 способе обработку ведут путем смешивания дисперсного окисла с избытком жид ого алкилхлорсилана (11. результате могут быть получены апкилорганокремнезеьы, содержащие 20 значительные количества алкилсилильных групп, но при этом резко снижаются дисперсные свойства окислов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения дисперсных 25 органофильных окислов, модифицированных алкилхлорсиланами, например алкВлорганокремнеземов, путем обработки гидратированного дисперсного окисла парами воды с последующей обработ- 30 кой его алкилхлорсиланом при 250310оС. (2) .

Однако в условиях высоких температур на поверхности окисла происходит конденсация соседних хемосорбированных хлорметилсилильных групп, силанольных групп, в результате прекращается рост органосилоксановой цепи, что не позволяет увеличить степень .покрытия поверхности органическими молекулами. Одновременно возрастает скорость побочной реакции гидролиза паров модификатора в газовой фазе, в результате снижается количество хемосорбируемых молекул.

Снижение концентрации органических молекул на поверхности окисла ухудшает качество конечного продукта, Кроме того, низкомолекулярные продукты, образовавшиеся в газовой фазе, уносятся абгазами иэ эоны реакции, вызывая большие потери модификатора в условиях проьышленных установок (более 50 вес.Ъ).

Цель изобретения — увеличение концентрации хемосорбированных молекул алкилхлорсилана и упрощение процесса.

Укаэанная цель достигается за счет того, что гидратированной дис954388 персный окисел обрабатывают алкилхлорсиланом, взятый в количестве

10-40% от веса окисла в смеси с концентрированной соляной кислотой, взятой в количестве 2-20% от веса окисла при повышенной температуре, желательно при 120-300 С.

Смесь алкилхлорсиланов с концентрированной соляной кислотой может быть приготовлена отдельно в виде эмульсии. Приготовленную смесь пода- 10 ют в слой псевдоожиженного в реакторе окисла. Образукщиеся при 120ЗОООС пары органополихлорсилана взаимодействуют с окислом с образо ванием на поверхности окисла химически связанного органического слоя.

При обработке, например, диметилдихлорсиланом высокодисперсного крем незема-аэросила протекают следующие реакции.

При приготовлении смеси модификатора и соляной кислоты происходит образование линейных кремнийорганических хлоролигомеров, силандиолов в реакции гидролиза, c is к,2С1+ (н,10-нсфс l к 15 i "(0-51к,,)-25

S i Н1-OH-HO. RgS i -(О-S IRg)q S i RyOH.

В реакторе при 120-300 С в присут ствии паров Н О-HCi происходит адсорбция и взаимодействиЕ органохлорсилана, образовавшихся хлоролигомеров -З0 с гидроксильными.группами

S i Оъ" OH-С1 R (S i - (0-5 i Ry) -5 I 81"

OR т- S i 0-0 ° Н,15 i -(О "S iRg)-5 i Rg-ОН.

При дальнейшем нагревании соседние концевые группы взаимодействуют с мо- 35 лекулой диметилдихлорсилана, вступают в реакцию конденсации друг с друroM, при этом рост кремнийорганической цепи прекращается.

Пример 1. 100 r дисперсной 4О двуокиси кремния (аэросил марки A-175

ГОСТ 5638-70) обрабатывают в процессе испарения смеси диметилдихлорсилана (25 г) с концентрированной соляной кислотой (20% от веса окисла) 45 в течение 10 мин. После 30 мин отдувки в токе влажного азота при

120 С окисел имеет следующие аналитические показатели:

Концентрация привитых

Si-СН -групп, ммоль/г 510 2,9

Концентрация гидроксильных групп, ммоль/г SIO Нет

Водородный показатель суспензии окисла 5,0

Гидролитическая устойчивость при кипячении в воде 50 ч; п.п.п. 8;9%.

II р и м е р 2. 100 г двуокиси Кремния обрабатывают аналогично примеру

1. Расход модификатора 56 г.

Аналитические показатели:

Концентрация привитых.

СН -.групп, ммоль/г 510 5,6

Концентрация гидроксильных групп, ммоль/г 510 Нет

Водородный показатель 5,6. 65

Пример б. 100 г окиси хрома

Сг1о, полученной термическим разложением бихромата аммония (удельная поверхность 50 м /r) обрабатывают в процессе испарения смеси диметилдихлорсилана (25 г) с концентрированной соляной кислотбй (15 вес.Ъ) в течение 15 мин. Получают гидрофобный продукт, хорошо совмещающийся с органическими жидкостями °

Пример 7. 100 r двуокиси кремния (аэросил А-175) обрабатывакй аналогично примеру 1 смесью гидридметилдихлорсилана, соляной кислотой. . Аналитические показатели:

Концентрация привитых

СН -rpynn, ммоль/г 510< 1,2

Концентрация гидроксиль-. ных групп, ммоль/г 510

Водородный показатель

Нет

4,8

Пример 8. 100 r двуокиси кремния (аэросил марки A-175) обрабатывают в цроцессе испарения смеси диметидихлорсилана (200 г) с кочцентрированной соляной кислотой (15 вес.В модификатора) в течение 30 мин при

250 С. Продукт имеет следующие аналитические показатели:

КЬнцентрация привитых

СН -групп, ммоль/г 510 -1,6

Концентрация гидроксильных групп, мколь/г 5tO<

Водородный показатель

Нет

5,6

Пример 3, 100 г двуокиси кремния обрабатывают аналогично примеру 1. В 25 r модификатора по примеру 1 вводят 2 вес,Ъ концентрированной соляной кислоты.

Аналитические показатели:

Концентрация привитых

СНэ-групп, ммоль/г SiO@ 1,5

Концентрация гидроксильных групп, ммоль/г 510у Нет

Водородный показ атель 4;8

Пример 4. 100 г двуокиси кремния обрабатывают в процессе испарения смеси модификатора с концентрированной соляной кислотой по примеру 1 при 300 С. Время обработки 6 мин.

Аналитические показатели:

Концентрация привитых

СНт "групп, ммоль/г 510 1,7

Концентрация гидроксильных групп, ммоль/г 510 Нет

Водородный показатель 5,1

П р и м е .р 5. 100 r двуокиси титана анатазной форьы производства

Крымского завода двуокиси титана обрабатывают в процессе испарения смеси диметилхлорсилана (25 г) с концентрированной соляной кислотой (15 вес.%, модификатора) в течение

15 мин. Получают гидрофобный продукт, хорошо совмещаюцийся с органическими жидкостями. Концентрация СНЗ-групп

>2,0 ммоль/г окисла.

954388 групп, т.е. улучшение качества получаемого продукта", снижение расхода модификатора; исключение операций дополнительного увлажнения окисла парами воды s реакторе. Кроме того, 5 отдельная стадия испарения модификатора совмещена с, распылением нагретого окисла в реакторе, что упрощает технологию синтеза и схему установки; уменьшается время, необходи10 мое для очистки поверхности окисла от побочных продуктов реакции.

Физико-химические показатели конечного продукта представлены в таблице.

Свойства продукта

Показатели

Внешний вид

5 0-6,0

Гидроксильные группы на поверхности метилаэросила, ммоль/г (ИК-поглощение в области

3750 см") Нет

Насыпной вес, г/л

20-140

2-16

99,8

Гидрофобность,Ъ

50 центрированной соляной кислотой., взятой в количестве 2-20В от веса окисла.

2. Способ по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что npogecc ведут при 120-300 С.

Формула изобретения

Источники информации, 5Ы принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании.9 1312665, кл. С 1 A опублик.1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 392693, кл. С 07 F 7/02, 1971

46 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 6363/20 Тираж 388 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4

Пример 9. 100 r двуокиси кремния (аэросил марки A-300) обрабатывают аналогично примеру 1.

Аналитические показателиг

Концентрация привитых

СН>-групп, ммоль/г S(O< 3,4

Концентрация гидроксильных групп, ммоль/г S(0< Нет

Водородный показатель 4,2

Использование предлагаемого способа получения дисперсных органофильных окислов обеспечивает по сравнению с известными получение на поверхности окислов хемосорбированного кремнийорганического слоя с высокой концентрацией органических

Водородный показатель спиртововодной суспензии (фН) Концентрация метильных групп на поверхности метилаэросила, вес.Ъ (ИК-поглощение в области 2900 .см ") Время полного разрушения гидрофобного покрова в кипящей воде, ч

1. Способ получения дисперсных органофильных окислов, модифицированных алкилхлорсиланами, путем обра.ботки гидратированного дисперсного окисла алкилхлорсиланом при повышен.ной температуре, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения концентрации хемосорбированных молекул алкилхлорсилана на поверхности окисла и упрощения процесса, алкилхлорсилан берут в количестве 1040% от веса окисла в смеси с конБелый, легко пылящий сыпучий гидрофобный порошок без посторонних вкраплений