CS208201B1

CS208201B1 - Způsob stanovení povrchová reaktivity práškových alumoeilikátů

Info

Publication number: CS208201B1
Application number: CS659478A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Machacek
Original assignee: Zdenek Machacek
Priority date: 1978-10-11
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1981-09-15

Abstract

Povrchová reaktivita práškových alumoeilikátů sloužících jeko plniva plastů ea atanovi tak, že primární alkylaminy I, kde R znamená vodík, alkyl, trialkoxyailan, chemisorbovaná na povrchu allikátu aa zahřívají na teplotu 20 až 500 °C a amoniak uvolnšný jejich rozkladem ae sorbuje do proudící vody a atanovi se změnou její vodivosti.

Description

Vynález se týká způsobu stanovení povrchové reaktivity práškových plniv polymerů na bázi alumosilikátů.

přírodní alumosilikáty jsou pro svou dostupnost a různorodost svého složení široce využívány v mnoha průmyslových oborech, nejposledněji také jako plniva nebo nastavovadla organických polymerů v tzv. kompozitech, jejichž příprava, zpracování a vlastnosti finálního výrobku jsou v úzkém vztahu k povrchové reaktivitě těchto anorganických plniv.

Typickým znakem povrchové reaktivity přírodních alumosilikátů je kyselost (a% již BrSndstedovská nebo Lewisovská), která je funkcí jejich mineralogického složení, krystalické struktury, velikost částic a tepelné historie,

K posouzení povrohoyé kyselosti jsou sice popsány jak chemické tak fyzikálně-chemické metody, jako např. titrace ve vodném prostředí nebo využití barevných indikátorů v bezvodém prostředí, bývají však jen velmi málo objektivní a téměř vždy aparatumě náročné.

Nyní ae ukázalo, že k posouzení povrchové reaktivity alumosilikátů, zvláště takových, které jsou použitelné jako plniva organických polymerů v kompozitech, lze využít tepelného rozkladu organických aminů, katalyzovaného kyselostí povrchu částic plniva a sledovaného na speciálně upraveném zařízení, které vylučuje nebo silně potlačuje nežádoucí konkurenční děje.

Předmětem vynálezu je způsob stanovení povrchové reaktivity práškových alumosilikátů, při kterém se primární aminy obecného vzorce R - CH₂ - CH₂ - NH₂ , kde R je vodík, alkyl s 1 až 16 uhlíkovými atomy, trialkoxysilan, (RO)^Si, kde R je alkyl s 2 až 4 uhlíkovými atomy, ohemisorbované na povrchu alumosilikátů zahřívají na teplotu 20 až 500^, přičemž se jejich rozkladem uvolňuje amoniak, který se sorbuje do proudící vody a stanoví se změna její vodivosti v závislosti na teplotě a době rozkladu.

Kyselá,to je protondonorovýra případně elektroakceptorovým mechanizmem vyvolaná deaminace organických aminů probíhá jednoznačně za odštěpení plynného amoniaku, jakožto hlavního reakčního produktu. Jeho indikací v závislosti na teplotě nebo čase lze potom získat potřebné informace o povrchové reaktivitě příslušného alumosilikátů.

Vynález je dále vysvětlen pomooí výkresů, kde na obr. 1 je znázorněn příklad blokového schématu aparatury ke kontrole povrchové reaktivity práškových alumosilikátů, na obr. 2 jsou znázorněny příklady deamlnačních křivek a na obr. 3 je znázorněn průběh deaminace při izotermním ohřevu, získaný podle příkladu 4· V blokovém schématu aparatury ke kontrole povrchové reaktivity práškových alumosilikátů přívod t nosného plynu ústí do elektrické pícky 2, spojené přes alkalický filtr průtočným absorbérem s vodivostní celou 5, který je současně napojen na zásobník 4 deionizované vody a přes vodivostní eeee “ lu i na konduktometr 6, kte kterému je připojen zapisovač 7.

208 201

Na obr. 2 jsou příklady deaminačních křivek, na nichž je znázorněn vliv kalcinace a pasivace na změnu povrchové reaktivity kaolinu* Na ose z je vynášena teplota, na ose y vodivost. Křivka 8 byla získána postupem podle příkladu 1, křivka £ postupem podle příkladu 2 a křivka 10 postupem podle příkladu 3·

Na obr. 3 je podobně znázorněn průběh deaminace při izotermním ohřevu získaný postupem podle příkladu 4. Na ose z je vynášen Sas, na ose y vodivost. Deaminační křivka 11 byla získána při 100 °C, křivka 12 při 150 °C, křivka 13 při 200 °0, křivka 14 při 250 °Q

Přívod nosného plynu 1 v blokovém schématu aparatury ke kontrole povrchové reaktivity práškových alumosilikátů umožňuje přívod čistého a vysušeného vzduchu nebo inertního plynu (dusík, argon) v regulovaném množství do elektrické pícky 2, opatřené skleněnou nebo křemennou trubicí pro navážku vzorku a vybavené regulací jak pro izotermní tak pro lineárně programovaný ohřev v rozmezí 20, až 500 °C s vizuálním nebo registrovaným údajem o teplotě vzorku a volitelným časovým přírůstkem teploty od 1 °G/min. do 20 °C/min.

Konstantní a jemně regulovatelně množství nosného plynu v rozsahu 1 až 100 ml/min. prochází trubicí v pícce 2 obsahující práškovítý, aminem naimpregnovaný vzorek plniva. Reakcí uvolněné zplodiny jsou po průchodu alkalickým filtrem tvořeným patronkou s azbestovou vatou, naimpregnovanou louhem sodným, kde se zachytí případné nežádoucí kyselé zplodiny, vedeny do spodní části kolony průtočného absorbéru 5, do něhož je přiváděno konstantní množství deinizované vody ze zásobníku deionizované vody 4.

Průtočný absorbér 5 je opatřený v dolní částí přívodem nosného plynu včetně reakčních zplodin a vstupem deionizované vody. jeho střední část tvoří absorpční kolonka, v jejíž horní části je vodivostní cela s platinovými elektrodami a přepadem kapaliny. Rozměry absorpční kolonky průtočného absorběru 5 umožňují ustavení rovnováhy voda čpavek. Nosným plynem vytlačovaný sloupec kapaliny vstupuje do vodivostní cely a sifonovým přepadem ven. Pro dále popsané podmínky je zcela dostačující světlost spirálové absorpční kolony i,5 až 3 mm a délka 150 až 350 mm. Vodivostní údaj je potom indikován jednak konduktometrem 6 a dále liniovým zapisovačem 7.

Destilovaná voda, deionizovaná soustavou katez - anez, se přivádí do absorpční kolonky v konstantním a volitelném množství 0,1 až 10 ml/min., což zaručuje ustavení absorpční rovnováhy voda - čpavek.

Navážka vzorku plniva je limitována nánosem organického aminu, rychlostí nosného plynu, vody a citlivostí konduktometru 6. Za podmínek uvedených v příkladeoh je řídícím dějem deaminační reakce kinetika procesu a nikoliv difúze. V běžné praxi (viz příklady) jsou tomuto požadavku vyhovující navážky v rozmezí 10 až 200 mg naimpregnovaného vzorku.

Impregnace vzorku plniva v dále uváděných příkladeoh se bul prováděla alifať aminem, jehož počet uhlíkových atomů je C^2, například n-butylaminem.

208

Amin se aplikuje z roztoku v bezvodém nebo rektiflkovaném etanolu►v koncentraci o 1/2 až 1 řád větší než odpovídá jeho rovnovážné sorpci na použitém alumosilikátu, při poméru roztok : pevná fáze 10 : 1 až 20 : 1, za míchání při teplotš místnosti po dobu 1 až 3 hod. Etanol a fyzikálně aorbovaný amin se odstření sušením vzorku ve vakuové sušárně, temperované na teplotu bodu varu použitého aminu, nebo - aminopropyltrietoxysilanem, kde se impregnace vzorku provede z vodně alkoholického nebo vodného roztoku, nejlépe pos tupém popsaným v čs. autorském osvědčení 8. 199 141,

Následující příklady osvětlí podstatu vynálezu a možnosti jeho využití, aniž jej omezují nebo vymezují.

příklad 1

100 mg nekalcínovaného kaolinu, mletého a vytříděného na zrnitost s maximálním obsahem částio v oblasti 10^20 pa a impregnovaného n-butylarainem výše popsaným způsobem bylo podrobeno deaminaci na popsaném zařízení za těchto podmínek:

nosný plyn(argon 30 ral/min., lineární vzestup teploty 10 °C/min, průtok deionizovaná vody 1,5 ml/min. příslušná deaminaSní křivka 8 je zakreslena na obr.2.

.příklad 2

100 mg kaolinu kalcinovaného 30 min. při 850 °C, mletého a vytříděného jako v příkladu 1 bylo stejným způsobem impregnováno n-butylaminem a deaminováno za stejných podmínek jako v příkladu 1. příslušná deaminační křivka 9 je zakreslena na obr. 2.

Příklad 3

100 mg kaolinu kalcinovaného jako v příkladu 2 a upraveného podle 8s. autorského osvědčení č. 199 141 s pomooí vodného roztoku ohloridu vápenatého na vápenatou formu* bylo po vysušení impregnováno n-butylaminem a deaminováno jako v příkladu 1. Příslušná deaminační křivka 10 je zakreslena na obr.2.

208 201

Příklad 4

Kaolin, kaloinovaný 180 min. při 750 °0, mletý, vytříděný na frakci do 20 yum byl impregnován2 % hmot, aminopropyltrietoxysilanu ve fluidním rychloběžném mísiČi a sušen 1 hod. při 130 °C. Deaminaění křivka 11 byla získána izoterraním postupem při teplotě 100 °C, deaminaění křivka 12 při teplotě 150 °C, deaminaění křivka 13 při tep-* lotě 200 °C, deaminaění křivka 14 při teplotě 250 °C. Tyto křivky jsou znázorněny na obr. 3.

Claims

Předmět vynálezu

Způsob stanovení povrchové reaktivity práškových alumosilikátů, vyznačený tím, že primární alkylaminy obecnéhó vzorce

R - CH₂ - CH₂ - UH₂ kde R znamená vodík, alkyl s 1 až 16 uhlíkovými atomy trialkoxyailan (R¹0)^Si, kde R¹je alkyl s 2 až 4 uhlíkovými atomy chemisorbované na povrchu silikátů se zahřívají na teplotu 20 až 500 °C, přičemž se jejich rozkladem uvolňuje amoniak, který se sorbuje do proudící vody a stanoví se změna její vodivosti v závislosti na teplotě a době rozkladu.