CZ291695B6 - Způsob výroby transparentního křemičitého plniva na bázi oxidu křemičitého - Google Patents

Abstract

Zp sob v²roby transparentn ho k°emi it ho plniva na b zi oxidu k°emi it ho spo v v tom, e se z°ed n sodn vodn sklo o koncentraci 5 a 14 % hmotn. SiO.sub.2.n. sr 5 a 14% H.sub.2.n.SO.sub.4.n. p°i teplot 50 a 99 .degree.C po dobu 90 a 240 minut. Rychlost d vkov n 5 a 14% H.sub.2.n.SO.sub.4.n. se ° d tak, aby k v²padu SiO.sub.2.n. doÜlo za 40 a 70 minut od po tku sr en , kter se ukon neutralizac Na.sub.2.n.O p°i pH 6 a 7. Po sr en se provede 1 a 10 hodinov teplotn stabilizace p°i 50 a 99 .degree.C, suspenze se ochlad a odfiltruje, kol se rozm ch s vodou na suspenzi a pH suspenze se uprav kyselinou s rovou. Suspenze se usuÜ a nebo znovu odfiltruje a kol se usuÜ a rozemele.\

Description

Způsob výroby transparentního křemičitého plniva na bázi oxidu křemičitého

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 JP 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 GB 710 015 se roztok alkalického křemičitanů sráží kyselinami v přítomnosti chloridu sodného. V patentu US 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. Podle dalšího patentu US 4 243 428 se alkalický křemičitan o molámím poměru SiO₂/Na₂O 1 až 4 sráží kyselinou sírovou. V průběhu srážení se dávkování kyseliny několikrát přeruší na dobu 5 až 30 minut a to při molámím poměru SiO₂/Na₂O 4,5 až 5,5 a při molámím poměru SiO₂/Na₂O 10 až 25. Srážení se ukončí při pH 5. Ostatní 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 CS 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 sodné vodní sklo o molámím poměru SiO₂/Na₂O 2,6 až 4 se zředí vodou na koncentraci 5 až 14 % hmotn. SiO₂, zahřeje na teplotu 50 až 99 °C a sráží se zředěnou kyselinou sírovou o koncentraci 5 až 14 % hmotn. 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 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% kyseliny sírové potřebné k neutralizaci a srážení se ukončí zneutralizováním reakční směsi na hodnotu pH 6 až 7. Celkové množství srážecí kyseliny sírové potřebné k neutralizaci Na₂O a vysrážení SiO₂ se vypočte podle chemické rovnice (x = molámí poměr SiO₂/Na₂O):

x SiO₂. Na₂O + H₂SO4 = x SiO₂ + Na₂SC>4 + H₂O.

Vysrážená vodná suspenze obsahující SiO₂ a Na₂SO₄ se tepelně stabilizuje při teplotě 50 až 99 °C pod dobu 1 až 10 hodin. Tepelnou stabilizací se omezí vznik nežádoucích mikropórů, zlepší se porozita 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 křemičitého s měrným povrchem 100 až 350 m²/g, které se v gumárenských směsích projevuje lepší transparentností a vyššími fyzikálně

-1 CZ 291695 B6 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 % hmotn. a molámím 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 % hmotn. po dobu 125 minut. Zředěná kyselina sírová byla nejdříve do vodního skla dávkována průměrnou rychlostí 33,33 ml/minuta, takže výpadu SiO₂ bylo docíleno ve 48 minutě od počátku srážení po nadávkování 43,3 % srážecí kyseliny sírové o koncentraci 5 % hmotn. V další fázi byla srážecí kyselina sírová o koncentraci 5 % hmotn. dávkována průměrnou rychlostí 27,14 ml/minuta a srážení bylo ukončeno při dosažení pH 7. Po celou dobu srážení byla udržována teplota 85 °C. Následovala 8hodinová tepelná stabilizace suspenze při teplotě 80 °C. Po tepelné stabilizaci byla suspenze ochlazena na 40 °C, odfiltrována přes filtrační papír a koláč promyt 12 I pitné vody. Filtrační koláč byl po promytí rozmíchán ve 4 1 pitné vody, suspenze upravena přídavkem malého množství kyseliny sírové o koncentraci 5 % hmotn. na pH 5,4 a znovu filtrována přes filtrační papír. Koláč byl 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 ztráta žíháním (1000 °C) vlhkost (105 °C) pH vodivost obsah Fe2O3 povrch (BET)

98,0 % 5,3 % 1,1 % 7,5 716 pS 0,005 % 157m2/g.

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

Kralex 1502 Zinková běloba Stearin Trietanolamín Sulfenax CBS Denax DPG Síra Plnivo dle příkladu

500 g 25 g 10g 15 g 7,5 g 14 g 50 g 300 g.

Fyzikálně mechanické vlastnosti vulkanizátů:

modul 300 % pevnost - kroužky - lopatky

3,7 MPa 12,0 MPa 22,5 MPa

tažnost - kroužky 590 %

- lopatky	660 %
elasticita tvrdost strukturní pevnost po směru/proti směru obrušováni	30 % 75 Sh 50,2/45,2 kN/m 221 (mm3). -2-

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby transparentního křemičitého plniva na bázi oxidu křemičitého, vyznačený tím, že se sodné vodní sklo o molárním poměru oxid křemičitý/oxid sodný 2,6 až 4 zředí vodou na koncentraci 5 až 14 % hmotn. oxidu křemičitého, zahřeje na teplotu 50 až 99 °C a 5 sráží se zředěnou kyselinou sírovou o koncentraci 5 až 14 % hmotn. 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% kyseliny sírové, čehož se dosáhne tím, že se v průběhu prvních 40 až 70 minut nadávkuje 40 až 70 % z celkového množství 5 až 14% kyseliny sírové, která je potřebná k neutralizaci a srážení se ukončí zneutralizoválo ním reakční směsi na hodnotu pH 6 až 7, vysrážená 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 promyje vodou od síranů a 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 15 odstředí a vlhký koláč se vysuší a rozemele.