DD262546A3 - A process for producing a high purity trimethyl (2) hydroxyethyl ammonium silicate solution - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumsilicatloesung, die zur Oberflaechenbehandlung der fuer die Produktion der Farbfernsehbildroehren benoetigten Blau- und Gruenpigmente eingesetzt wird. Eine hochreine Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumsilicatloesung kann hergestellt werden, indem zu einer Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumhydroxidloesung Kieselsaeuretetraethylester im molaren Verhaeltnis von (0,58 bis 0,40):1 dosiert und der bei der Esterhydrolyse entstandene Alkohol nach dem Verduennen der Loesung mit Wasser auf das 1,5- bis 4fache destillativ unter vermindertem Druck abgetrennt wird.The invention relates to a process for the preparation of a trimethyl (2) -hydroxyethylammoniumsilicate solution which is used for surface treatment of the blue and green pigments required for the production of the color television picture tubes. A high purity trimethyl (2) -hydroxyethylammonium silicate solution can be prepared by dosing ethyl silicate tetraethyl ester in a molar ratio of (0.58 to 0.40): 1 to a trimethyl (2) -hydroxyethylammonium hydroxide solution and the alcohol resulting from the ester hydrolysis after dismutation the solution is distilled with water to 1.5 to 4 times by distillation under reduced pressure.
Description
* Anwendungsgebiet der Erfindung* Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer speziellen, hochreinen Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumsilicatlösung, die zur Nachbehandlung der für die Produktion von Farbfernsehbildröhren benötigten Grün- und Blauleuchtstoffe eingesetzt wird.The invention relates to a process for the preparation of a special, high-purity trimethyl (2) -hydroxyethylammoniumsilicate solution which is used for the aftertreatment of the green and blue luminous substances required for the production of color television picture tubes.
Es ist bekannt, daß Alkalisilicat- oder auch quaternäre Alkylammoniumsilicatlösungen dadurch hergestellt werden, daß geeignete SiCvhaltige Rohstoffe in Alkali- oder auch quaternäres Alkylammoniumhydroxid, beispielsweise Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumhydroxid aufgelöst werden. Als geeignete reaktive SiC>2-Komponenten werden neben gefällten Kieselsäuren und Kieselgelen insbesondere Kieselsole eingesetzt, d.h. hochkondensierte Silikate werden durch die Reaktion mit dem quaternären Alkylammoniumhydroxid abgebaut.It is known that alkali metal silicate or even quaternary alkylammonium silicate solutions are prepared by dissolving suitable SiCv-containing raw materials in alkali or quaternary alkylammonium hydroxide, for example trimethyl (2) hydroxyethylammonium hydroxide. As suitable reactive SiC> 2 components in particular silica sols are used in addition to precipitated silicas and silica gels, i. highly condensed silicates are degraded by the reaction with the quaternary alkylammonium hydroxide.
So werden in den Patentschriften DE-OS 2042607 [2] und dem GB-Pat. 1331605 [3] quaternäre Alkylalkanolammoniumhydroxidlösungen mit Kieselsolen umgesetzt. Diese Silicatlösungen zeigen eine niedere Transparenz und hohe Viskosität und sind für den speziellen Einsatzzweck nicht geeignet.Thus, in the patents DE-OS 2042607 [2] and GB Pat. 1331605 [3] quaternary Alkylalkanolammoniumhydroxidlösungen reacted with silica sols. These silicate solutions show low transparency and high viscosity and are not suitable for the specific application.
An die Silicatlösungen, die für industrielle Herstellung der Leuchtstoffe Verwendung finden, werden spezielle Qualitätsanforderungen gestellt. Die extrem hohe Reinheit ist durch die definierte chemische Zusammensetzung der Lösung in einem fixierten Konzentrationsbereich und dem Massenanteil anMetallen (Eisen, Kupfer, Nickel) von kleiner 10ppm gekennzeichnet. Die Lösung muß über mehrere Monate ohne Veränderung völlig farblos, optisch vollkommen klar (Durchlässigkeit gleich oder größer 80% im Vergleich zu Wasser bei einer Wellenlänge von 460 nm) und niedrig viskos bleiben.The silicate solutions used for industrial production of the phosphors are subject to special quality requirements. The extremely high purity is characterized by the defined chemical composition of the solution in a fixed concentration range and the mass fraction of metals (iron, copper, nickel) of less than 10 ppm. The solution must remain completely colorless, visually perfectly clear (permeability equal to or greater than 80% compared to water at a wavelength of 460 nm) and low viscosity for several months without change.
Es ist bekannt, daß sich chemisch reine Substanzen herstellen lassen, indem man entsprechend verunreinigungsarme Rohstoffe verwendet und/oder durch chemische oder physikalische Verfahren eine Abreicherung der Störkomponenten im Endprodukt vornimmt. Letzterer Weg ist bei Silicatstörungen, wenn die Reinheitsforderungen im ppm-Bereich liegen, nur bedingt oder nicht anwendbar.It is known that it is possible to prepare chemically pure substances by using correspondingly low-contaminant raw materials and / or by depleting the interfering components in the end product by chemical or physical processes. The latter route is only partially or not applicable to silicate disturbances when the purity requirements are in the ppm range.
Schwieriger als die Herstellung einerTrimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumsilicatlösung entsprechender Reinheit gestaltet sich die Lösung der Aufgabe, die vom Anwender geforderten Verarbeitungseigenschaften zu erfüllen. Hier spielen neben den bereits genannten Parametern chemische Zusammensetzung, Konzentration, optische Eigenschaften, Viskosität und Lagerstabilität auch die chemischen Eigenschaften und das Koagulationsverhalten eine dominierende Rolle. Von letzteren hängen z. B. die Bildung, die Dicke, die Haftfestigkeit und wiederum die chemischen und sorptiven Eigenschaften der silicatischen Schichten ab, die mittels der Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumsilicatlösung auf die Farbpigmentoberflächen aufgebracht werden. Somit beeinflussen sie die Qualität und die Eigenschaften der Bildschirmschicht.More difficult than the preparation of a trimethyl (2) -hydroxyethylammonium silicate solution of appropriate purity is the solution to the task of meeting user-required processing characteristics. In addition to the parameters already mentioned, chemical composition, concentration, optical properties, viscosity and storage stability, the chemical properties and the coagulation behavior also play a dominant role. From the latter hang z. For example, the formation, thickness, adhesion and, in turn, the chemical and sorptive properties of the silicate layers applied to the color pigment surfaces by means of the trimethyl (2) -hydroxyethylammonium silicate solution. Thus, they affect the quality and the properties of the screen layer.
Aus diesen Darlegungen kann ermessen werden, daß die Herstellung einer anwendergerechten Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumsilicatlösung für die Produktion von Farbfernsehröhren guter Qualität eine wichtige Voraussetzung darstellt.From these considerations, it can be appreciated that the preparation of a user-friendly trimethyl (2) hydroxyethyl ammonium silicate solution is an important prerequisite for the production of good quality color television tubes.
Der Mangel vieler, auch bereits technisch genutzter Verfahren zur Herstellung von Silicatlösungen mit ganz speziellen Eigenschaftsanforderungen besteht darin, daß bei der Darstellung nicht immer die erforderliche Reproduzierbarkeit der Parameter erreicht wird, obwohl in der Prozeßführung keine offensichtlichen Abweichungen festzustellen sind. Erschwerend kommt hinzu, daß aufgetretene Mängel in den Silicatlösungen in der Regel mit chemisch-analytischen Methoden nicht oder nicht sicher nachgewiesen werden können und sich häufig erst in Qualitätsmängeln der Fertigprodukte oder in einer Erhöhung der Ausschußquote äußern.The lack of many, even already technically used method for the production of silicate solutions with very specific property requirements is that in the presentation is not always the required reproducibility of the parameters is achieved, although no obvious deviations are found in the process control. To make matters worse, that defects that have occurred in the silicate solutions can not or can not be reliably detected using chemical analytical methods and are often expressed only in quality defects of the finished products or in an increase in the reject rate.
Diese Feststellungen sind nicht nur auf Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumsilicatlösungen beschränkt, sondern gelten für Silicatlösungen allgemein, beispielsweise auch für Kalisilicatlösungen definierten Koagulationsverhaltens zur Bildschirm beschichtung von Schwarzweißfernsehröhren [1].These findings are not limited to trimethyl (2) -hydroxyethylammonium silicate solutions, but apply to silicate solutions in general, for example also for potassium silicate solutions defined coagulation behavior for screen coating of black and white television tubes [1].
Die Ursachen sind darin zu suchen, daß Silicatlösungen aus einem breiten Spektrum verschiedenster Silicate bestehen. Deren Konstitution und Verteilung sowie die bei der Herstellung ablaufenden Kondensations- und Hydrolyseprozesse hängen in starkem Maße von der chemischen Zusammensetzung und Konzentration der Lösungen, aber auch von den verwendeten Rohstoffen und den Darstellungsbedingungen ab. Dementsprechend beruhen die Herstellungsprozesse häufig noch auf empirischen Verfahren, wobei nicht selten die genannten Probleme bei der Sicherung der erforderlichen Qualität auftreten.The causes are that silicate solutions consist of a wide range of different silicates. Their constitution and distribution as well as the condensation and hydrolysis processes that take place in the production depend to a great extent on the chemical composition and concentration of the solutions, but also on the raw materials used and the conditions of presentation. Accordingly, the manufacturing processes are often still based on empirical methods, not infrequently the problems mentioned in securing the required quality occur.
Ziel der Erfindung ist ein rationelles reproduzierbares Verfahren zur Herstellung einer Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumsilicatlösung in einer für die Nachbehandlung der Grün-und Blaupigmente geeigneten Qualität.The aim of the invention is a rational reproducible process for the preparation of a trimethyl (2) -hydroxyethylammonium silicate solution in a quality suitable for the aftertreatment of the green and blue pigments.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rationellen und ökonomischen Verfahrensweg zur Herstellung einerTrimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumsilicatlösung auszuarbeiten, der eine gute Reproduzierbarkeit in allen Stufen sichert, so daß in der Silicatlösung ein definiert einstellbarer SiO2-Massenanteil im Bereich von 9 bis 13% bei einer Toleranz von ±0,5%, ein (CH3)3(C2H4OH)NOH-Massenanteil von (10,5 ± 0,5) % und ein Massenanteil von Eisen-, Nickel- und Kupferverunreinigungen von maximal 0,001 % vorliegt, diese vollständig farblos und transparent ist (Durchlässigkeit größer oder gleich 80% im Vergleich zu Wasser bei einer Wellenlänge von 460 nm), ohne Eigenschaftsänderung mindestens sechs Monate gelagert werden kann und dadurch die vom Anwender geforderten Parameter zur qualitätsgerechten Behandlung von Grün- und Blaupigmenten für die Produktion von Farbfernsehröhren gewährleistet.It is an object of the invention to devise a rational and economical process for the preparation of a trimethyl (2) -hydroxyethylammonium silicate solution which ensures good reproducibility in all stages, so that in the silicate solution a defined SiO 2 mass fraction in the range of 9 to 13 % with a tolerance of ± 0.5%, a (CH 3 ) 3 (C 2 H 4 OH) NOH mass fraction of (10.5 ± 0.5)% and a mass fraction of iron, nickel and copper impurities of 0.001% is present, this is completely colorless and transparent (permeability greater than or equal to 80% compared to water at a wavelength of 460 nm), can be stored for at least six months without changing the properties and thus the user-required parameters for the quality treatment of green and blue pigments for the production of color television tubes guaranteed.
Einen wesentlichen Einfluß auf die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe hat die Auswahl der verwendeten Rohstoffe. Es braucht nicht besonders erwähnt werden, daß diese, was vor allem den Massenanteil an störenden Eisen-, Kupfer- und Nickelverbindungen betrifft, mit der erforderlichen Reinheit darstellbar sein müssen. Das gilt auch für das eingesetzte Wasser und die Auswahl geeigneter Reaktionsgefäße, Rohrleitungen u.a., um Sekundärverunreinigungen auszuschließen. So muß der SiGyRohstoff in einheitlicher Qualität herstellbar sein und sich zu derTrimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumsilicatlösung mit den erforderlichen Eigenschaften umsetzen lassen. Diese Forderungen erfüllen nicht alle SiO2-haltigen Rohstoffe. So können zwar mit entsprechend hohem Aufwand Kieselsole, Kieselgele oder auch Fällungskieselsäuren soweit gereinigt werden, daß der Massenanteil an Kupfer und Nickel die geforderten Werte nicht überschreitet. Hinsichtlich des Eisenanteils gelingt dies jedoch in der Regel nicht. Als wesentlichster Nachteil der genannten Rohstoffe ist jedoch zu nennen, daß diese sich mit Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumhydroxid nicht zu einer vollkommen klaren Lösung mit der erforderlichen chemischen Zusammensetzung auflösen lassen.A significant influence on the inventive solution of the task has the selection of the raw materials used. It need not be particularly mentioned that these, especially the mass fraction of interfering iron, copper and nickel compounds, must be present with the required purity. This also applies to the water used and the selection of suitable reaction vessels, piping, etc., to exclude secondary contamination. Thus, the SiGy raw material must be producible in uniform quality and be convertible to the trimethyl (2) -hydroxyethylammonium silicate solution having the required properties. These requirements do not meet all SiO 2 -containing raw materials. For example, silica sols, silica gels or precipitated silicas can be purified to such an extent that the mass fraction of copper and nickel does not exceed the required values. As far as the iron content is concerned, however, this does not usually succeed. However, the most significant disadvantage of said raw materials is that they can not be dissolved with trimethyl (2) -hydroxyethylammoniumhydroxid to a perfectly clear solution with the required chemical composition.
Es wurde jedoch gefunden, daß diese Bedingungen erfüllt werden, wenn als SiGyRohstoff Kieselsäuretetraethylester verwendet wird und bestimmte Parameter bei der Umsetzung eingehalten werden. Kieselsäuretetraethylester kann durch fraktionierte Destillation gereinigt und auch von allen Verunreinigungen im erforderlichen Maße befreit werden. Danach stellt der Ester ein definiertes Ausgangsprodukt dar, das sich reproduzierbar hydrolysieren und kondensieren läßt.However, it has been found that these conditions are met when silicic acid tetraethyl ester is used as the SiGy raw material and certain parameters are met in the reaction. Silica Tetraethylester can be purified by fractional distillation and also freed of all impurities to the extent necessary. Thereafter, the ester is a defined starting material, which can be reproducibly hydrolyzed and condensed.
Es ist ein wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe, ausgehend von niedermolekularen SiO2-Quellen durch Kondensationsreaktionen die Einstellung einer definierten Silicatanionenverteilung und damit die geforderten Applikationseigenschaften zu erreichen.It is an essential part of the inventive solution of the object, starting from low molecular weight SiO 2 sources by condensation reactions to achieve the setting of a defined Silatanionenverteilung and thus the required application properties.
Wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ebenfalls die Verwendung einer von Nebenbestandteilen freien Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumhydroxidlösung. Es ist bekannt, daß diese Organoammoniumbase durch Umsetzung von wäßrigem Trimethylamin mit Ethylenoxid nach folgender Gleichung (1) herstellbar ist:An essential part of the process according to the invention is also the use of trimethyl (2) -hydroxyethylammonium hydroxide solution free of secondary constituents. It is known that this Organoammoniumbase can be prepared by reacting aqueous trimethylamine with ethylene oxide according to the following equation (1):
(CH3J3IJ + H2O + CH2 - CH2 —; (CH3J3(C2H4OH)HOH (1) (CH 3 J 3 IJ + H 2 O + CH 2 - CH 2 -; (CH 3 J 3 (C 2 H 4 OH) HOH (1)
Das Reaktionsprodukt kann jedoch durch unerwünschte Nebenreaktionen noch weitere Verbindungen enthalten, wie z. B. Glykol (Gleichung 2), Glykolether (Gleichung 3) oder auch nach Reaktionsgleichung (4) sich bildende Verbindungen:However, the reaction product may contain unwanted side reactions or other compounds such. B. glycol (equation 2), glycol ethers (equation 3) or according to reaction equation (4) forming compounds:
H2O + CH2 -^CH2 —-} CH2(OH) . CH2(OH) (2) H 2 O + CH 2 - ^ CH 2 -} CH 2 (OH). CH 2 (OH) (2)
^ 0 y ^ 0 y
CH2(OH).CK2(OH) + 'JH2 - CH2 —^ CK2(OH) .CH2.0.CH2.CH2(OH) (3)CH 2 (OH) .CK 2 (OH) + 'JH 2 - CH 2 - ^ CK 2 (OH) .CH 2 .0. CH 2 .CH 2 (OH) (3)
( CiH., K (CH0. CH0(OH))IjOH + CH0 - CH9 ) (CH, ) -. ( CH0. CH0. 0.CH0.(CiH., K (CH 0 .CH 0 (OH)) IjOH + CH 0 - CH 9 ) (CH,) -. (CH 0 CH 0 .0 CH 0 .
JJ ^ £- -Vn^ / <- JJ ad d (4) JJ ^£ - -Vn^ /<- JJ ad d(4)
° CH2(OH))HOH° CH 2 (OH)) HOH
Die Anwesenheit dieser Nebenprodukte in den Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumsilicatlösungen beeinflußt je nach deren Massenanteil meh roder weniger stark die Konstitution und Verteil u ng der SiI icationen sowie die Einstellung der entsprechenden Gleichgewichte zwischen diesen und damit die Eigenschaften der Lösungen.The presence of these by-products in the trimethyl (2) -hydroxyethylammonium silicate solutions, depending on their mass fraction, affects less the constitution and distribution of the silicas and the adjustment of the corresponding equilibria between them and thus the properties of the solutions.
Ein weiterer wichtiger erfindungsgemäßer Verfahrensschritt ist die Umsetzung des Kieselsäuretetraethylesters mit dem Trimethyl-(2)-hydroxyethylamrnoniurnhydroxid unter Bedingungen, bei denen in der wäßrigen Phase keine Trübungen oder Abscheidungen von Kieselsäuren auftreten, so daß völlig klare und farblose Lösungen entstehen. Damit werden reproduzierbare Esterhydrolyse und Silicatkondensation bei ausreichend hoher Reaktionsgeschwindigkeit ermöglicht.Another important process step according to the invention is the reaction of the silicic acid tetraethyl ester with the trimethyl (2) hydroxyethylammonium hydroxide under conditions in which no clouding or precipitation of silicic acids occurs in the aqueous phase, so that completely clear and colorless solutions are formed. This allows reproducible ester hydrolysis and silicate condensation at a sufficiently high reaction rate.
Es wurde gefunden, daß dazu eine Konzentration der Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniurnhydroxidlösung von 0,5 bis 1,8mol/kg, vorzugsweise 0,7-1,5mol/kg optimal ist, wenn diese mit der berechneten Menge an Kieselsäuretetraethylester versetzt und nach beendeter Zugabe noch solange gerührt wird, bis eine klare, homogene Lösung entstanden ist. Im Reaktionsgemisch ist eine Temperatur zwischen 10 und 400C, vorzugsweise zwischen 15 und 30 °C, einzuhalten. Die Kontrolle des erfindungsgemäßen Reaktionsverlaufs kann in einfacher Weise beispielsweise dadurch erfolgen, daß zu verschiedenen Zeitpunkten eine Probe genommen und untersucht wird, ob das Reaktionsgemisch nur aus einer vollkommen klaren wäßrigen Phase und ggf. noch nicht umgesetzten Kieselsäureester (Dichte 0,94g · cm"3) besteht. Trübende Bestandteile oder eine ölige, viskose Flüssigkeit mit einer Dichte größer 1 g · cm"3, die sich am Boden des Reaktionsgefäßes abscheidet, dürfen in merklichen Mengen in keiner Phase der Umsetzung auftreten.It has been found that to a concentration of trimethyl (2) -hydroxyethylammoniurnhydroxidlösung of 0.5 to 1.8 mol / kg, preferably 0.7-1.5mol / kg is optimal, when added to the calculated amount of tetraethyl silicate and After the addition is complete, stirring is continued until a clear, homogeneous solution is obtained. In the reaction mixture, a temperature between 10 and 40 0 C, preferably between 15 and 30 ° C, comply. The control of the course of the reaction according to the invention can be carried out in a simple manner, for example, by taking a sample at various times and examining whether the reaction mixture only from a completely clear aqueous phase and possibly unreacted silicic acid ester (density 0.94 g · cm " 3 Cloudy constituents or an oily, viscous liquid having a density greater than 1 g · cm -3 , which precipitates at the bottom of the reaction vessel, must not occur appreciably in any phase of the reaction.
Ein weiterer wichtiger Reaktionsschritt des Herstellungsverfahrens ist die Entfernung des bei der Esterhydrolyse gebildeten Alkohols und Einstellen der Lösung auf den gewünschten SiO2-Massenanteil. Es wurde gefunden, daß sich der Alkohol aus der entstandenen Lösung nicht ohne weiteres vollständig durch Erhitzen entfernen läßt. Die Abtrennung des Alkohols wird deshalb erfindungsgemäß so durchgeführt, daß die Reaktionslösung mit Wasser zunächst auf das 1,5- bis 4fache, vorzugsweise 2- bis 3fache ihres Volumens verdünnt und danach im Vakuum bis zum geforderten SiO2-Massenanteil bei Temperaturen zwischen 15 und 5O0C, vorzugsweise 30 und 450C aufkonzentriert wird. Wenn nach diesem Vorgehen der Alkohol noch nicht vollständig entfernt sein sollte, kann dieser Verfahrensschritt — Verdünnen mit Wasser und Aufkonzentrieren im Vakuum — wiederholt werden. Anschließend ist die fertige Lösung ggf. zu filtrieren, wozu beispielsweise Glasfilterpapier gut geeignet ist. Es soll an dieser Stelle noch darauf hingewiesen werden, daß der Verfahrensschritt „Verdünnen mit Wasser und anschließendes Aufkonzentrieren" nicht nur schlechthin der restlosen Entfernung des Alkohols aus der Reaktionsmischung und der Einstellung der Konzentration der Lösung dient, sondern daß damit hinsichtlich der Anionenkonstitution und -verteilung zuverlässig ein Gleichgewichtszustand erreicht wird.Another important reaction step of the preparation process is the removal of the alcohol formed in the ester hydrolysis and adjustment of the solution to the desired SiO 2 mass fraction. It has been found that the alcohol from the resulting solution can not be readily removed completely by heating. The separation of the alcohol is therefore carried out according to the invention so that the reaction solution with water first diluted to 1.5 to 4 times, preferably 2 to 3 times its volume and then in vacuo to the required SiO 2 mass fraction at temperatures between 15 and 5O 0 C, preferably 30 and 45 0 C is concentrated. If after this procedure the alcohol has not yet been completely removed, this process step - dilution with water and concentration in vacuo - can be repeated. Subsequently, the finished solution is optionally to filter, including, for example, glass filter paper is well suited. It should be pointed out at this point that the process step "dilution with water and subsequent concentration" is not only absolutely the residual removal of the alcohol from the reaction mixture and the adjustment of the concentration of the solution, but that in terms of anion constitution and distribution Reliably a state of equilibrium is achieved.
Weiterhin braucht nicht besonders hervorgehoben zu werden, daß bei allen Verfahrensstufen auch der Zutritt von sauren Gasen, insbesondere von Kohlendioxid aus der Luft, durch dielnertisierung mit Stickstoff oder Trockenrohr mit festem KOH ausgeschlossen wird.Furthermore, it need not be emphasized that the access of acidic gases, in particular of carbon dioxide from the air, is excluded by thennertisierung with nitrogen or dry kiln with solid KOH at all stages of the process.
Beispiel 1: Vergleichsverfahren (nicht erfindungsgemäß)Example 1: Comparative method (not according to the invention)
In einem 3-l-Kolben, versehen mit Rührer, Tropftrichter und mit einem mit KOH gefüllten Trockenrohr, werden lOOOgTrimethyl-(2)-hydroxyammoniumhydroxidlösung mit einem Gehalt von 0,85mol · kg"1 vorgelegt und bei 200C innerhalb von 1,5 Stunden 1,83 mol SiO2 als Kieselsol (366g) mit einem SiO2-Gehalt von 30% unter Rühren zugetropft und nach beendeter Zugabe noch 4Stunden bei einer Temperatur von 3O0C nachgerührt. Die Reaktionsmischung wurde danach mit 1300g destilliertem Wasser versetzt und unter Vakuum bei einer Temperatur von 4O0C aufkonzentriert. Nach Filtration über Glasfilterpapier wurde eine gelbliche Lösung erhalten.In a 3-liter flask equipped with stirrer, dropping funnel and with a drying tube filled with KOH lOOOgTrimethyl- (2) -hydroxyammoniumhydroxidlösung with a content of 0.85 mol · kg " 1 are introduced and at 20 0 C within 1, 5.83 mol of SiO 2 as silica sol (366 g) with an SiO 2 content of 30% was added dropwise with stirring and stirred after stirring for 4 hours at a temperature of 3 0 0 C. The reaction mixture was then treated with 1300g of distilled water and concentrated under vacuum at a temperature of 4O 0 C. After filtration through glass filter paper, a yellowish solution was obtained.
Masse der Lösung 1 043gMass of the solution 1 043g
SiO2-Gehalt10,5%SiO 2 content10.5%
Molares Verhältnis Trimethyl-(2)-hydroxyammoniumhydroxid:Si02 = 0,496:1 Transparenz = 78%Molar Ratio Trimethyl- (2) -hydroxyammonium Hydroxide: Si0 2 = 0.496: 1 Transparency = 78%
Schwermetallionengehalt Fe, Ni, Cu größer als 10ppm.Heavy metal ion content Fe, Ni, Cu greater than 10ppm.
Beispiel 2: (erfindungsgemäß)Example 2: (according to the invention)
In einem 3-l-Kolben werden 1 066g einer Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumhydroxidlösung mit einer Konzentration von 0,85 mol · kg"1 vorgelegt und bei 200C sowie unter CO2-Ausschluß (Trockenrohr mit festem KOH) 1,83 mol Kieselsäuretetraethylester (380,5 g) innerhalb von 1,5 bis 2 Stunden zugetropft, wobei kräftig gerührt wird. Nach dieser Zeit ist die Reaktionsmischung noch trüb infolge nicht umgesetzten Kieselsäuretetraethylesters. Wird das Rühren kurzzeitig unterbrochen, setzt sich dieser an der Oberfläche ab. Das kräftige Rühren wird fortgesetzt, bis sich eine völlig klare Lösung gebildet hat, was je nach Rührintensität und Reaktionstemperatur nach 2 bis 3 Stunden erreicht wird. Dabei sollte nicht auf höhere Temperaturen als 30 bis 40 0C erwärmt werden. Anschließend wird zu der völlig klaren und homogenen Reaktionsmischung ca. 1 300g destilliertes oder entionisiertes Wasser entsprechender Reinheit gegeben und im Vakuum (Rotationsverdampfer) bei einer Temperatur von 4O0C solange aufkonzentriert, bis die Lösung eine Masse von 1 043g besitzt. Die Lösung hat dann einen SiO2-Massenanteil von 10,5% (1,75mol · kg"1) und einen Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumhydroxid-Massenanteil von 10,5% (0,868mol · kg"1), dies entspricht einem nolaren Verhältnis Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumhydroxid zu Siliciumdioxid wie 0,496 zu 1. Abschließend wird die Silicatlösung über Glasfilterpapier abgesaugt und in geeigneten, gut verschlossenen Gefäßen aufbewahrtIn a 3-liter flask 1 066g of a trimethyl (2) -hydroxyethylammoniumhydroxidlösung be submitted with a concentration of 0.85 mol · kg " 1 and at 20 0 C and under CO 2 exclusion (drying tube with solid KOH) 1, 83 mol of tetraethyl silicate (380.5 g) are added dropwise within 1.5 to 2 hours while stirring vigorously, after which time the reaction mixture is still cloudy owing to unreacted tetraethyl silicate.If stirring is interrupted for a short time, it settles on the surface The vigorous stirring is continued until a completely clear solution has formed, which, depending on the stirring intensity and reaction temperature, is achieved after 2 to 3 hours, and should not be heated to temperatures higher than 30 to 40 ° C. clear and homogeneous reaction mixture about 1 300 g of distilled or deionized water of appropriate purity and in vacuo (rotary evaporator) at a temper of 4O 0 C concentrated until the solution has a mass of 1 043g. The solution then has an SiO 2 mass fraction of 10.5% (1.75 mol · kg -1 ) and a trimethyl- (2) -hydroxyethylammonium hydroxide mass fraction of 10.5% (0.868 mol · kg -1 ), this corresponds trimethyl- (2) -hydroxyethylammonium hydroxide to silica such as 0.496 to 1. Finally, the silicate solution is suctioned off over glass filter paper and stored in suitable, well-sealed containers
Transparenz = 95% Schwermetallionengehalt Fe, Ni, Cu kleiner als 10ppm. Transparency = 95% heavy metal ion content Fe, Ni, Cu less than 10ppm.
Beispiel 3: (erfindungsgemäß)Example 3: (according to the invention)
In einem Kolben, versehen mit Rührer, Tropftrichter und Trockenrohr werden 1 000g Trimethyl-(2)-hydroxyammoniumhydroxidlösung mit einem Gehalt von 1,2 mol · kg"1 vorgelegt. Zu dieser Lösung werden bei 250C innerhalb von 2,5 Stunden 2,07 mol Kieselsäuretetraethylester unter Rühren zugetropft und anschließend die Reaktionslösung noch 4 Stunden bei dieser Temperatur nachgerührt. Die Lösung wird anschließend mit 3000g Wasser verdünnt und der bei der Hydrolyse gebildete Alkohol bei einer Temperatur von 35°C unter Vakuum abdestilliert.In a flask provided with stirrer, dropping funnel and drying tube, 000g 1 trimethyl- (2) -hydroxyammoniumhydroxidlösung with a content of 1.2 mol · kg "1 presented. At 25 0 C are added to this solution over 2.5 hours 2 7 mol of tetraethyl silicic acid are added dropwise with stirring, and the reaction solution is subsequently stirred for a further 4 hours at this temperature, the solution is then diluted with 3000 g of water and the alcohol formed in the hydrolysis is distilled off at a temperature of 35 ° C. under reduced pressure.
Masse der Lösung 955gMass of solution 955g
Gehalt SiO213%Content of SiO 2 13%
Molverhältnis Trimethyl-(2)-hydroxyammoniumhydroxid:Si02 = 0,58:1Molar ratio of trimethyl (2) -hydroxyammonium hydroxide: Si0 2 = 0.58: 1
Transparenz = 94%Transparency = 94%
Schwermetallionengehalt kleiner als 10ppm.Heavy metal ion content less than 10ppm.
Beispiel 4: (erfindungsgemäß) In einem Kolben werden 2000 g Trimethyl-(2)-hydroxyethylammoniumhydroxidlösung mit einer Konzentration von 0,58mol · kg"1 vorgelegt und gemäß Beispiel 2 unter Rühren mit 603,2g (2,9mol) Kieselsäuretetraethylester innerhalb von 3 Stunden bei einer Reaktionstemperatur von 250C zugetropft. Danach wird die Lösung noch 3,5 Stunden gerührt.EXAMPLE 4 (Inventive) A flask is charged with 2000 g of trimethyl (2) -hydroxyethylammonium hydroxide solution having a concentration of 0.58 mol · kg -1 and, according to Example 2, with 603.2 g (2.9 mol) of tetraethyl silicate within 3 Added dropwise at a reaction temperature of 25 0 C, then the solution is stirred for 3.5 hours.
Nach Zugabe von 1300 g Wasser wird im Vakuum bei einer Temperatur von kleiner 4O0C aufkonzentriert.After addition of 1300 g of water in vacuo at a temperature of less than 4O 0 C concentrated.
Masse der Lösung 1933g SiO2-Gehalt9% Transparenz = 93% Schwermetallionengehalt Fe, Ni, Cu kleiner als 10 ppm.Mass of solution 1933g SiO 2 content 9% Transparency = 93% Heavy metal ion content Fe, Ni, Cu less than 10 ppm.
[I]DDWP 113515 [2] D OS 2042607 [3] GB Pat. 1331605[I] DDWP 113515 [2] D OS 2042607 [3] GB Pat. 1331605
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| DD29650586A DD262546A3 (en) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | A process for producing a high purity trimethyl (2) hydroxyethyl ammonium silicate solution |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD29650586A DD262546A3 (en) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | A process for producing a high purity trimethyl (2) hydroxyethyl ammonium silicate solution |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD262546A3 true DD262546A3 (en) | 1988-12-07 |
Family
ID=5584055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD29650586A DD262546A3 (en) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | A process for producing a high purity trimethyl (2) hydroxyethyl ammonium silicate solution |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD262546A3 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1293488A1 (en) * | 2001-09-12 | 2003-03-19 | Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd. | Coating solution and method for forming transparent coating film |
-
1986
- 1986-11-21 DD DD29650586A patent/DD262546A3/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1293488A1 (en) * | 2001-09-12 | 2003-03-19 | Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd. | Coating solution and method for forming transparent coating film |
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