CZ289495B6

CZ289495B6 - Způsob výroby amorfních hydratovaných křemičitanů

Info

Publication number: CZ289495B6
Application number: CZ19961486A
Authority: CZ
Inventors: Petr Ing. Anto©; Miloslav Buchar; Daniel Beran
Original assignee: Silchem Spol. S R.O.
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 2002-02-13
Also published as: CZ148696A3

Abstract

Roztok alkalick ho k°emi itanu obsahuj c ho 0,5 a 3,5 mol oxidu k°emi it ho na mol M.sub.2.n.O, kde M je sod k nebo drasl k, a organok°emi it slou eniny, kter je p°edstavov na organick²m silanem vzorce R.sub.n.n.SiX.sub.4-n.n., kde n = 1 - 3, X p°edstavuje Cl, Br, F nebo OR.sub.1.n. a R.sub.1.n. je ze skupiny -CH.sub.3.n., -CH.sub.2.n.CH.sub.3.n. nebo -OCCH.sub.3.n., a kde R p°edstavuje alkyl, aryl, epoxy, amin, akryl nebo karboxyl, se nejprve zhomogenizuje v pom ru 100:0,05 a 100:5, a potom se su ve vznosu p°i vstupn teplot 140 a 700 .degree.C a v²stupn teplot 100 a 250 .degree.C na kone n² obsah vody v produktu 4,0 a 23,0 % hmotnostn ch.\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká výroby amorfních hydratovaných křemičitanů alkalických kovů, které se vyznačují zvýšenou rozpouštěcí rychlostí ve srovnání s pevnými křemičitany vyrobenými jinými např. hydrotermálními způsoby.

Dosavadní stav techniky

Skla alkalických křemičitanů se získávají tavením křemičitého písku a uhličitanu sodného (bezvodého) při teplotě, při které je přijatelná rychlost rozpouštění křemene v rozpouštěné vsádce a ještě zvládnutelná viskozita taveniny. Jak se soda taví, obaluje písková zrna a nastává pomalý proces rozkladu mřížky křemene a difúze do taveniny. Když je sklo vyrobeno, může být vytlačeno do pevných kusů nebo vytlačeno přímo do rotačního reaktoru, kde je rozvařeno s vodou na roztok zvaný vodní sklo. Koncentrované roztoky skla jsou obvykle lehce zkalené, protože obsahují buď velmi jemné částice nezreagovaného písku nebo amorfní částice nečistot obsahující kovové ionty a oxid křemičitý. Tyto částice mohou být snadno odstraněny usazením. Křemičitanové roztoky až do molámího poměru asi 2,65 mohou být vyráběny v autoklávu při asi 160 °C rozpouštěním jemně rozemletého písku v roztoku hydroxidu sodného. Když se roztoky odpařují, viskozita se zvyšuje k bodu, kde se vytvoří pevný roztok. Tyto materiály mají komerční důležitost, protože rychlost rozpouštění křemičitanů je funkcí velikosti částic, molámího poměru a obsahu vody. Pevné křemičitany je možno vyrobit buď mletím sklářského kmene, krystalizací vodního skla s molámím poměrem nižším než 1 (Na₂H2SiO4 . X H2O t.j. pentahydrát a nonahydrát trioxokřemičitanu sodného, kde X = 4 nebo 8 a Na4SiO4.XH₂O tj. oktahydrát tetraoxokřemičitanu sodného, kde X = 8) a nebo sušením vodního skla s vyššími molámími poměry na produkty, které obsahují určité množství vody, a rozpouští se výrazně rychleji než jejich analogy z rozemletého sklářského kmene.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je způsob výroby amorfních hydratovaných křemičitanů alkalických kovů spočívající v tom, že směs alkalického křemičitanů obsahujícího 0,5 až 3,5 mol oxidu křemičitého na mol M₂O, kde M je sodík nebo draslík, a organokřemičité sloučeniny se nejprve zhomogenizuje a potom suší ve vznosu při vstupní teplotě 140-700 °C a výstupní teplotě 100-250 °C na konečný obsah vody v produktu 4,0 až 23,0 % hmotnostních. Sušený roztok má koncentraci 535 % hmotnostních sušiny. Hmotnostní poměr sušiny alkalického křemičitanů a organokřemičité sloučeniny je 100:0,05 až 100:5. Přídavek organokřemičité sloučeniny umožňuje zpracování roztoků vodních skel s vyšší sušinou. K reakci s alkalickým křemičitanem je možno použít celé řady organokřemičitých sloučenin, které musí mít jisté strukturální znaky a vlastnosti. Sloučeniny musí obsahovat nejméně jednu termicky stabilní a nehydrolyzovatelnou skupinu a jednu či více reaktivní nebo hydrolyzovatelnou skupinu pro vazbu s alkalickým křemičitanem. Tyto materiály jsou reprezentovány vzorcem.

RnSi X4-11 kde n = 1 - 3, X představuje Cl, Br, F nebo ORi a Ri je ze skupiny -CH₃, -CH₂CH₃ nebo -OCCH₃, a kde R představuje alkyl, aryl, epoxy, amin nebo karboxyl a které zůstávají termicky a hydrolyticky stabilní a vázány na křemík.

- 1 CZ 289495 B6

Přiklad 1

Pro přípravu roztoku bylo použito 444,4 kg vodního skla sodného o hustotě 1,6 g.cm^-3 s obsahem 16,74% hmotn. oxidu sodného a 30,68 % hmotn. oxidu křemičitého. Vodní sklo bylo zředěno

555,5 litry vody na hustotu 1,208 g.cm^-3 (obsah sušiny 18,56% hmotn.) a zahřáto na 54 °C. Po přidání 3 kg trimetylchlórsilanu byla směs sušena na rozprašovací sušárně spalinami zemního plynu při vstupní teplotě spalin 220 °C, a výstupní teplotě 105 °C na produkt s vlastnostmi dle tabulky 1.

Tabulka 1

Parametr	Produkt
pH roztoku 5 % hmotn.	12,24
Sypná hustota [g.cm^-3]	0,563
Oxid křemičitý [% hmotn.]	54,5
Oxid sodný [% hmotn.]	27,5
Vlhkost při 105 °C [% hmotn.]	6,26
Ztráta žíháním při 700 °C [% hmotn.]	17,8
Měrný povrch [m².g^-1]	0,33
Rozpouštěcí rychlost [min.] 3g.l^-1 při 25 °C	«10

Příklad 2

Pro přípravu roztoku bylo použito 500 litrů vodního skla sodného o hustotě 1,57 g.cm^-3 s obsahem 15,81 % hmotn. oxidu sodného a 30 % hmotn. oxidu křemičitého. Vodní sklo bylo zředěno vodou na hustotu 1,094 g.cm'³ (obsah sušiny 9,71 % hmotn.) a zahřáto na 54 °C. Roztok byl sušen na rozprašovací sušárně spalinami zemního plynu při vstupní teplotě spalin 250 °C, a výstupní teplotě 140 °C na produkt s vlastnostmi dle tabulky 2.

Tabulka 2

Parametr	Produkt
pH roztoku 5 % hmotn.	11,11
Sypná hustota [g.cm^-3]	0,100
Oxid křemičitý [% hmotn.]	54,5
Oxid sodný [% hmotn.]	27,5
Vlhkost při 105 °C [% hmotn.]	2,64
Ztráta žíháním při 700 °C [% hmotn.]	14,4
Měrný povrch [m².g^-1]	2,35
Rozpouštěcí rychlost [min.] 3g.l^-1 při 25 °C	25

Příklad 3

Pro přípravu roztoku bylo použito 571,4 kg vodního skla sodného o hustotě 1,375 g.cm^-3s obsahem 8,68 % hmotn. oxidu sodného a 26,38 % hmotn. oxidu křemičitého. Vodní sklo bylo zředěno vodou v množství 428,5 litrů na hustotu 1,20 g.cm^-3 (obsah sušiny 21,54% hmotn.) a zahřáto na 49 °C. K roztoku byly přidány 3 kg trimetylchlórsilanu. Roztok byl sušen na rozprašovací sušárně spalinami zemního plynu při vstupní teplotě spalin 220 °C, a výstupní teplotě 105 °C. Vyrobený produkt byl charakterizován vlastnostmi uvedenými v tabulce 3.

Tabulka 3

Parametr	Produkt
pH roztoku 5 % hmotn.	11,32
sypná hustota [g.cm^-3]	0,602
Oxid křemičitý [% hmotn.]	62,81
Oxid sodný [% hmotn.]	19,69
Vlhkost při 105 °C [% hmotn.]	5,56
Ztráta žíháním při 700 °C [% hmotn.]	15,38
Měrný povrch [m .g ]	0,24
Rozpouštěcí rychlost [min.] 3g.l¹ při 25 °C	180

Příklad 4

Pro přípravu roztoku byla použita směs 503 kg vodního skla sodného o hustotě 1,6 g.cm”³ s obsahem 16,58 % hmotn. oxidu sodného a 31,50% hmotn. oxidu křemičitého a 121,7 kg vodního skla sodného o hustotě 1,378 g.cm”³ s obsahem 8,83 % hmotn. oxidu sodného a 27,37 % hmotn. oxidu křemičitého. Vodní sklo bylo zředěno 375 litry vody na hustotu 1,292 g.cm^-3 (obsah sušiny 28,04 % hmotn.) a zahřáto na 50 °C. K roztoku bylo přidáno 0,3 kg 3-glycidyloxypropyl-trimetoxysilanu. Roztok byl sušen na rozprašovací sušárně spalinami zemního plynu při vstupní teplotě spalin 220 °C, a výstupní teplotě 100 °C na produkt s vlastnostmi dle tabulky 4.

Tabulka 4

Parametr	Produkt
pH roztoku 5 % hmotn.	12,13
Sypná hustota [g.cm³]	0,725
Oxid křemičitý [% hmotn.]	53,31
Oxid sodný [% hmotn.]	25,22
Ztráta žíháním při 700 °C [% hmotn.]	20,48
Rozpouštěcí rychlost [min.] 3g.l“’ při 25 °C	«10

Příklad 5

Pro přípravu roztoku byla použita směs 361,2 kg vodního skla sodného o hustotě 1,6 g.cm³s obsahem 16,58 % hmotn. oxidu sodného a 31,50 % hmotn. oxidu křemičitého a 257,8 kg vodního skla sodného o hustotě 1,378 g.cm³ s obsahem 8,83% hmotn. oxidu sodného a 27,37% hmotn. oxidu křemičitého. Vodní sklo bylo zředěno 333 litry vody na hustotu 1,316 g.cm“³(obsah sušiny 29,62 % hmotn.) a zahřáto na 50 °C. Roztok byl sušen na rozprašovací sušárně spalinami zemního plynu při vstupní teplotě spalin 220 °C, a výstupní teplotě 100 °C na produkt s vlastnostmi dle tabulky 5.

Tabulka 5

Parametr	Produkt
pH roztoku 5 % hmotn.	12,03
Sypná hustota [g.cm^-3]	0,773
Oxid křemičitý [% hmotn.]	55,75
Oxid sodný [% hmotn.]	25,12
Ztráta žíháním při 700 °C [% hmotn.]	19,07
Rozpouštěcí rychlost [min.] 3g.l¹ při 25 °C	«10

Příklad 6

Pro přípravu roztoku bylo použito 1000 kg vodního skla draselného o hustotě 1,295 g.cm^-3s obsahem 12,55 % hmotn. oxidu draselného a 18,03 % hmotn. oxidu křemičitého. Vodní sklo draselné bylo smíseno s 8 kg trimetylchlórsilanu a zahřáto na 40 °C. Roztok byl sušen na roz10 prašovací sušárně spalinami zemního plynu při vstupní teplotě spalin 220 °C, a výstupní teplotě 105 °C. Vyrobený produkt byl charakterizován vlastnostmi uvedenými v tabulce 6.

Tabulka 6

Parametr	Produkt
pH roztoku 5 % hmotn.	12,00
Sypná hustota [g.cm^-3]	0,988
Oxid křemičitý [% hmotn.]	59,01
Oxid draselný [% hmotn.]	33,54
Ztráta žíháním při 700 °C [% hmotn.]	16,43
Rozpouštěcí rychlost [min.] 3g.T' při 25 °C	10

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby amorfních hydratovaných křemičitanů alkalických kovů, vyznačující se tím, že směs alkalického křemičitanů obsahujícího 0,5 až 3,5 mol oxidu křemičitého na

25 mol M₂O, kde M je sodík nebo draslík, a organokřemičité sloučeniny, která je představována organickým sílaném vzorce

RnSi X4__n,

30 kde η = 1 - 3, X představuje Cl, Br, F nebo ORj a Rj je ze skupiny -CH₃, -CH2CH₃ nebo -OCCH₃, a kde R představuje alkyl, aryl, epoxy, amin, akryl nebo karboxyl, se nejprve zhomogenizuje v poměru 100:0,05 až 100:5 a potom se suší ve vznosu při vstupní teplotě 140 až 700 °C a výstupní teplotě 100 až 250 °C na konečný obsah vody v produktu 4,0 až 23,0% hmotnostních.