CZ20002096A3 - Způsob výroby transparentního křemičitého plniva na bázi SiO2 - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby transparentního křemičitého plniva na bázi oxidu křemičitého ze zředěných roztoků sodných vodních skel, které je vhodné jako transparentní a ztužující plnivo v gumárenském a plastikářském průmyslu.

Dosavadní stav techniky

Většina dosud známých postupů výroby křemičitých plniv vychází z vodných roztoků alkalických křemičitanů, z kterých se pomocí anorganických kyselin sráží oxid křemičitý. Podle Japonského patentu 7 204 609 se do roztoku vodního skla přidává po částech kyselina sírová až do mléčného zabarvení, pak se do tohoto roztoku přidává společně kyselina sírová a vodní sklo. Jiné Japonské patenty popisují postupnou neutralizaci vodního skla kyselinou sírovou v prostředí síranu sodného (JP 80 116 613, JP 80 116 614) a nebo podle Britského patentu č. 710 015 se roztok alkalického křemičitanů sráží kyselinami v přítomnosti chloridu sodného. V patentu USA č. 2 601 235 se hydrogel kyseliny křemičité připravuje současným přidáváním zředěného vodního skla a kyseliny sírové do alkalického sólu kyseliny křemičité za přesně určených koncentračních, časových a teplotních podmínek. Další známé postupy vycházející z roztoků alkalického křemičitanů sodného používají ke srážení kysele reagující plyny jako je na př. oxid siřičitý a oxid uhličitý ( GB 945 523, GB 1 122 588, GB 1 122 589, DE 1 117 552). Odlišný postup je popsán v Československém patentu č. 239 831 kdy se křemičité plnivo připravuje dvoustupňovou neutralizací křemičitanů pomocí kyselého sólu kyseliny křemičité. Získaná suspenze se nakonec neutralizuje kyselinou. Jiné Československé patenty popisují výrobu oxidu křemičitého srážením vodního skla směsí kyseliny chlorovodíkové a chloridu vápenatého (CS 85 674, CS 266 793). Nevýhoda těchto postupů spočívá v tom, že křemičitá plniva mají v gumárenských směsích nevyhovující transparenci a u vulkanizátů se projevují horšími fyzikálně mechanickými vlastnostmi.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky nemá způsob výroby transparentního křemičitého plniva na bázi oxidu křemičitého podle předkládaného vynálezu vyznačený tím, že se sodné vodní sklo hustoty 36 až 46 °Bé a molárním poměru SiO2/Na2O 2,6 až 4 zředí vodou na koncentraci 5 až 14 % hm.

S1O2, zahřeje na teplotu 50 až 99 °C a sráží se zředěnou 5 až 14 % kyselinou sírovou po dobu 90 až 240 minut při teplotě 50 až 99 °C, rychlost dávkování 5 až 14 % hm. kyseliny ♦ · ·· • ···· ft · ·« ·« • ·· • · ··· • ·· · • ·· · •ft ·· sírové se řídí tak, aby k výpadu SiO₂ došlo za 40 až 70 minut od počátku dávkování 5 až 14 % kyseliny sírové. Toho se dosáhne tím, že se v průběhu prvních 40 až 70 minut nadávkuje 40 až 70 % z celkového množství 5 až 14 % hm. kyseliny sírové potřebné k neutralizaci a srážení se ukončí zneutralizováním Na₂O ve zředěném vodním skle při dosažení pH 6 až 7. Celkové množství srážecí kyseliny sírové potřebné k neutralizaci Na₂O a vysrážení SiO₂ se vypočte podle chemické rovnice ( x = molární poměr SiO₂/Na₂O) :

x SiO₂. Na₂O + H₂SO4 = x SiO₂ + Na₂SO4 + H₂O

Vysrážená vodná suspenze obsahující SiO₂ a Na₂SC>4 se tepelně stabilizuje při teplotě 50 až 99 °C pod dobu 1 až 10 hodin. Tepelnou stabilizací se omezí vznik nežádoucích mikropórů , zlepší se porazila a upraví se konečná velikost měrného povrchu. Po tepelné stabilizaci se suspenze ochladí a od matečného louhu se oddělí SiO₂ filtrací nebo odstředěním. Filtrační koláč se promyje vodou od síranů a rozmíchá se s vodou na suspenzi , u které se zředěnou kyselinou sírovou upraví pH na 5 až 7. Suspenze se usuší a nebo se znovu odfiltruje nebo odstředí, vlhký koláč se vysuší a rozemele. Výsledkem je křemičité plnivo na bázi oxidu

A křemičitého s měrným povrchem 100 až 350 m /g , které se v gumárenských směsích projevuje lepší transparentností a vyššími fyzikálně mechanickými vlastnostmi. Je použitelné jako plnivo do gumárenských a plastikářských směsí a jako pomocný přípravek v kosmetickém, farmaceutickém , papírenském a chemickém průmyslu

Příklady provedení vynálezu

Příklad provedení

1 zředěného vodního skla o koncentraci SiO₂ 6,6 % a molárním poměru SiO₂/Na₂O 3,29 bylo v smaltovaném reaktoru s míchadlem zahřáto na teplotu 85 °C a sráženo 3,69 1 zředěné kyseliny sírové o koncentraci 5 % po dobu 125 minut. Zředěná kyselina sírová byla nejdříve do vodního skla dávkována průměrnou rychlosti 33,33 ml/minuta takže výpadu SiO₂ bylo docíleno ve 48 minutě od počátku srážení po nadávkování 43,3 % srážecí 5 % kyseliny sírové. V další fázi byla srážecí 5 % kyselina sírová dávkována průměrnou rychlostí 27,14 ml/minuta a srážení bylo ukončeno při dosažení pH 7. Po celou dobu srážení udržována teplota 85 °C. Následovala 8 hodinová tepelná stabilizace suspenze při teplotě 80 °C. Po tepelné stabilizaci byla suspenze ochlazena na 40 °C odfiltrována přes filtrační papír a koláč promyt 12 1 pitné vody. Filtrační koláč po promytí rozmíchán ve 4 1 pitné vody , suspenze upravena přídavkem malého množství 5 % kyseliny sírové na pH 5,4 a znovu

ΦΦ ·Φ

Φ » Φ

Φ ΦΦΦΦ φφ φφ φ · φ • φ · φ φ • · · φ • Μ ♦ • Φ ΦΦ • Φ Φ Φ • Φ ··

ΦΦ ΦΦ

Φ Φ Φ Φ

Φ Φ · ·

Φ Φ Φ Φ

Φ Φ φ Φ • · ΦΦ filtrována přes filtrační papír. Koláč sušen v horkovzdušné sušárně po dobu 8 hodin při 150°C a nakonec rozemlet v laboratorním mlýnku nájemný prášek.

Výsledný produkt měl složení :

Obsah SiO₂ 98,0 % ztráta žíháním (1000° C) 5,3 % vlhkost (105° C) pH vodivost obsah Fe₂O3 povrch (BET)

1,1 % 7,5

716 pS. 0,005 % 157 m²/g

Plnivo připravené podle příkladu bylo na laboratorním dvouválci 200 x 400 mm zamícháno při teplotě 50 - 60° C do směsi o složení:

Kralex 1502 500 g

Zinková běloba 25 g

Stearin 10 g

Trietanolamín 15 g

Sulfenax CBS 7,5 g

Denax DPG 14 g

Síra 50 g

Plnivo dle příkladu 300 g

Fyzikálně mechanické vlastnosti vulkanizátů

modul 300 %	3,7	MPa
pevnost - kroužky	12,0	MPa
- lopatky	22,5	MPa
tažnost - kroužky	590	%
- lopatky	660	%
elasticita	30	%
tvrdost	75	Sh
strukturní pevnost
po směru/proti směru	50,2/45,2 kN/m
obrušování	221 (mm3)

»· ··

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby transparentního křemičitého plniva na bázi oxidu křemičitého vyznačený tím, že se sodné vodní sklo hustoty 36 až 46 °Bé a molárním poměru oxid křemičitý/oxid sodný 2,6 až 4 zředí vodou na koncentraci 5 až 14 % hm. oxidu křemičitého, zahřeje na teplotu 50 až 99 °C a sráží se zředěnou 5 až 14 % hm. kyselinou sírovou po dobu 90 až 240 minut při teplotě 50 až 99 °C, rychlost dávkování 5 až 14 % kyseliny sírové se řídí tak, aby k výpadu oxidu křemičitého došlo za 40 až 70 minut od počátku dávkování 5 až 14 % Irm. kyseliny sírové, toho se dosáhne tím, že se v průběhu prvních 40 až 70 minut nadávkuje 40 až 70 % hm. z celkového množství 5 až 14 % hm. kyseliny sírové, která je potřebná k neutralizaci a srážení se ukončí zneutralizováním oxidu sodného ve zředěném vodním skle při dosažení pH 6 až 7, vy srážená vodná suspenze obsahující oxid křemičitý a síran sodný se tepelně stabilizuje při teplotě 50 až 99 °C po dobu 1 až 10 hodin, po tepelné stabilizaci se suspenze ochladí a od matečného louhu se oddělí oxid křemičitý filtrací nebo odstředěním, filtrační koláč se rozmíchá s vodou na suspenzi, u které se zředěnou kyselinou sírovou upraví pH na 5 až 7, suspenze se usuší a nebo se znovu odfiltruje nebo odstředí a vlhký koláč se vysuší a rozemele.