DE1014533B - Process for the preparation of a colloidal solution of silica - Google Patents

Process for the preparation of a colloidal solution of silica

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DE1014533B
DE1014533B DEM29191A DEM0029191A DE1014533B DE 1014533 B DE1014533 B DE 1014533B DE M29191 A DEM29191 A DE M29191A DE M0029191 A DEM0029191 A DE M0029191A DE 1014533 B DE1014533 B DE 1014533B
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Germany
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silica
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solution
acetate
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DEM29191A
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Yukio Noguchi
Mitsuji Nakatomi
Chojiro Muto
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/145Preparation of hydroorganosols, organosols or dispersions in an organic medium

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

Verfahren zur Herstellung einer kolloidalen Lösung von Kieselsäure Die Erfindung betrifft die Herstellung von kolloidalen Kieselsäurelösungen, die, auf die entsprechenden Stoffe aufgetragen, verhindern, daß statische Elektrizität in synthetischen Harzen, wie Acrylsäure-, Polystyrol- und Vinylharzen, und synthetischen Fasern, wie Nylon, Vinylon und Acetat, entstehen kann. Statische Elektrizität ist auf farbtechnischem Gebiet und zur Staubsammlung angewandt worden, aber andererseits ist das Vorhandensein von statischer Elektrizität auf dem Gebiet der Explosivstoffherstellung, Hochdruckapparaturen, in Operationsräumen von Krankenhäusern usw. unerwünscht und kann in einem Augenblick Verlust von Leben und Eigentum verursachen.Process for the preparation of a colloidal solution of silica The invention relates to the production of colloidal silica solutions which, Applied to the appropriate fabrics, prevent static electricity in synthetic resins such as acrylic, polystyrene and vinyl resins, and synthetic ones Fibers such as nylon, vinylon and acetate can arise. Static electricity is has been used in the field of paint technology and for collecting dust, but on the other hand is the presence of static electricity in the field of explosives manufacture, High pressure equipment, undesirable and in operating rooms of hospitals, etc. can cause loss of life and property in an instant.

Statische Elektrizität kann auch durch Reibung zwischen Fasern und Apparateteilen beim Spinnen synthetischer Fasern entstehen und ergibt schlechtere Quaität, Produktionsausfälle und merkliche Beeinträchtigung des Aussehens des Produktes, weil synthetische Harze, wie besonders Methacrylsäureharze, Vinylchloridharze und Polystyrolharze, so starke elektrische Ladungen aufnehmen können, daß sie in der Luft verteilten Staub stark anziehen. Außerdem wird, wenn der aus einem solchen Harz hergestellte Gegenstand sorglos mit einem trockenen Tuch abgewischt wird, um den anhaftenden Staub zu entfernen, nicht nur die glatte Oberfläche beschädigt, sondern auch noch stärker statische Elektrizität durch Reibung zwischen dem trockenen Tuch und der Harzoberfläche erzeugt, wodurch die Haftfestigkeit des Staubes noch weiter gesteigert wird.Static electricity can also be caused by friction between fibers and Apparatus parts arise when spinning synthetic fibers and results in poorer ones Quality, production downtimes and noticeable impairment of the appearance of the product, because synthetic resins such as especially methacrylic acid resins, vinyl chloride resins and Polystyrene resins, can absorb such strong electrical charges that they are in the Strongly attract air-dispersed dust. In addition, if the one from such a Resin-made item is carelessly wiped with a dry cloth remove the adhering dust, not only damage the smooth surface, but also stronger static electricity due to friction between the dry Cloth and the resin surface are produced, thereby increasing the adhesive strength of the dust is further increased.

Wie bekannt, ist die antistatische Wirkung der bisher verwendeten Entstatisierungsmittel direkt nach der Anwendung ausgezeichnet, verschwindet aber durch Waschen.As is known, the antistatic effect is the one previously used Staticizer excellent right after use, but disappears by washing.

Nach der vorliegenden Erfindung wird eine kolloidale Lösung von Kieselsäure, die als Entstatisierungsmittel geeignet ist, hergestellt, indem ein Gemisch von Alkylacetat mit einem einwertigen ahphatischen Alkohol in Gegenwart von Wasser unter Zusatz eines Siliciumhalogenids umgesetzt wird, wobei das System 4 bis 7 Volumprozent Wasser enthält.According to the present invention, a colloidal solution of silica, which is suitable as a degassing agent, prepared by adding a mixture of Alkyl acetate with a monohydric aliphatic alcohol in the presence of water under Addition of a silicon halide is implemented, the system being 4 to 7 percent by volume Contains water.

Das Alkylacetat, das im vorliegenden Fall benutzt wird, kann Methylacetat, Äthylacetat, Butylacetat oder jedes andere Alkylacetat sein. Die zuerst beschriebenen drei Arten Acetat werden wegen ihrer Zugänglichkeit am meisten benutzt. Die Qualität des mit jedem der drei Acetate erhaltenen Produktes ist hervorragend.The alkyl acetate used in the present case can be methyl acetate, Be ethyl acetate, butyl acetate, or any other alkyl acetate. The first described three types of acetate are widely used because of their accessibility. The quality the product obtained with each of the three acetates is excellent.

Der benutzte Alkohol kann ein einwertiger aliphatischer Alkohol, wie Methylalkohol, Äthylalkohol oder Allylalkohol, sein. Die Wirkung der aromatischen Alkohole. auf das Produkt ist nicht günstig. Von den genannten Alkoholen wird vorzugsweise Äthylalkohol benutzt. Der benutzte Alkohol wird mit dem Acetat im Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 1 gemischt. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Siliciumhalogenid der allgemeinen Formel SiX4 benutzt, wobei X = Cl, Br oder J und gleich oder verschieden sein kann, z. B. Si Cl, Si Br4, Si J4, Si Cl, Br2, Si Cl, Br, Si Cl Br, oder Si C13 J. Hierbei ergibt Si C1, die besten Ergebnisse.The alcohol used can be a monohydric aliphatic alcohol such as methyl alcohol, ethyl alcohol or allyl alcohol. The effect of aromatic alcohols. on the product is not favorable. Of the alcohols mentioned, ethyl alcohol is preferably used. The alcohol used is mixed with the acetate in a weight ratio of about 1: 1. In the present invention, a silicon halide of the general formula SiX4 is used, where X = Cl, Br or J and can be the same or different, e.g. B. Si Cl, Si Br4, Si J4, Si Cl, Br2, Si Cl, Br, Si Cl Br, or Si C13 J. Here, Si C1 gives the best results.

Die Gegenwart von Wasser im Reaktionssystem der vorliegenden Erfindung ist unbedingt nötig. Wenn ein wasserfreier Alkohol benutzt werden soll, werden der gemischten Lösung 4 bis 7 Volumprozent Wasser zugesetzt. Wenn ein Alkohol benutzt wird, der Wasser enthält, braucht kein Wasser zugegeben zu werden. Da ein Siliciumhalogenid im allgemeinen mit Luftfeuchtigkeit reagiert und deswegen raucht, ist es zweckmäßig, wenn die Umsetzung in einer Atmosphäre mit niedriger Luftfeuchtigkeit durchgeführt wird. Die Umsetzung, bei der ein Siliciumhalogenid zugesetzt wird; verläuft so stürmisch, daß das Halogenid tropfenweise unter Rühren dem Gemisch aus dem Alkohol und Alkylacetat zugesetzt werden sollte. Die Umsetzung wird bei Raumtemperatur durchgeführt.The presence of water in the reaction system of the present invention is absolutely necessary. If an anhydrous alcohol is to be used, the 4 to 7 percent by volume of water was added to the mixed solution. When someone uses alcohol containing water, no water needs to be added. Because a silicon halide generally reacts with air humidity and therefore smokes, it is advisable to when the reaction is carried out in an atmosphere of low humidity will. The reaction in which a silicon halide is added; runs so stormy that the halide is added dropwise while stirring the mixture of the alcohol and alkyl acetate should be added. The reaction is carried out at room temperature.

Die kolloidale Lösung von Kieselsäure, die bei der Umsetzung anfällt, ist im frischen Zustand dünnflüssig und in dieser Form am besten zur Weiterverwendung geeignet. Wenn die kolloidale Lösung von Kieselsäure einige Tage nach ihrer Herstellung stehengelassen wird, wachsen die kolloiden Teilchen, und es entstehen oft weiße Ausscheidungen, wenn die Lösung geliert und auf ein Erzeugnis aufgetragen wird. Bevor die Lösung vollständig geliert, wird sie bis zur gewünschten Dichte mit dem bei der Umsetzung benutzten Alkohol oder mit einer Lösung des genannten Alkohols und Alkylacetats im Verhältnis von vorzugsweise 1 : 1 verdünnt. Sobald die Lösung so verdünnt ist, geliert sie nicht weiter, auch wenn sie stehengelassen wird. Die verfahrensgemäß hergestellte Kieselsäurelösung kann auf jede Weise, z. B. durch Bürsten, Tauchen oder Spritzen, auf Erzeugnisse aufgetragen werden, wobei die ersten beiden Arten bevorzugt werden. Die Erzeugnisse können aus Glas, synthetischen Harzen oder synthetischen Fasern sein. Wenn die Lösung auf Fasern- aufgetragen werden soll, werden die Fasern in ein Gemisch der kolloiden Kieselsäurelösung mit einem 0l oder in die verdünnte Kieselsäurelösung getaucht.The colloidal solution of silicic acid that is obtained during the conversion, is thin when fresh and is best for further use in this form suitable. When the colloidal solution of silica several days after its preparation If left standing, the colloidal particles grow and often white ones are formed Excretions when the solution gels and is applied to an article. Before the solution gels completely, it is mixed with the alcohol used in the reaction or with a solution of said alcohol and alkyl acetate in a ratio of preferably 1: 1. Once the solution is so diluted, it will not gel further even if left standing. the Silica solution prepared according to the method can be used in any way, e.g. B. by To brush, Dipping, or spraying, on products to be applied, the first two being Species are preferred. The products can be made of glass, synthetic resins or be synthetic fibers. If the solution is to be applied to fibers, the fibers are in a mixture of the colloidal silica solution with an 0l or dipped in the dilute silica solution.

Wenn die kolloide Kieselsäurelösung auf einen Film derartiger Substanzen aufgetragen wird, besitzt dieser einen Oberflächenwiderstand in der Größenordnung von 101° r.. 1011 Ohm bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 °/o und einer Temperatur von 20°. Dieser Widerstand wird auch nicht herabgesetzt, wenn der Film gewaschen wird.When the colloidal silica solution on a film of such substances is applied, this has a surface resistance in the order of magnitude of 101 ° r .. 1011 ohms at a relative humidity of 60 ° / o and one Temperature of 20 °. This resistance is also not reduced when the film is washed.

Beispiel 1 Wenn 500 Teile Äthylacetat und 550 Teile Äthylalkohol, der 10 °/o Wasser enthält, mit 40 Teilen Siliciumtetrachlorid unter langsamem Rühren umgesetzt werden, wird eine beständige kolloidale Lösung von Kieselsäure erhalten.Example 1 When 500 parts of ethyl acetate and 550 parts of ethyl alcohol, which contains 10% water, with 40 parts of silicon tetrachloride with slow stirring are reacted, a stable colloidal solution of silica is obtained.

Beispiel 2 Wenn 500 Teile Methylacetat und 600 Teile Methylalkohol, der 10 °/Q Wasser enthält, mit 40 Teilen Siliciumtetrabromid unter langsamem Rühren umgesetzt und nach dem Abkühlen 2 bis 5 Tage stehengelassen werden, wird eine beständige kolloidale Lösung von Kieselsäure erhalten.Example 2 When 500 parts of methyl acetate and 600 parts of methyl alcohol, which contains 10 ° / Q water, with 40 parts of silicon tetrabromide with slow stirring reacted and left to stand for 2 to 5 days after cooling, becomes a stable obtained colloidal solution of silica.

Beispiel 3 Wenn 500 Teile Äthylacetat und 550 Teile C2 05 OH, der 10 °/o Wasser enthält, mit 40 Teilen Si C14 unter langsamem Rühren umgesetzt und 3 bis 4 Tage stehengelassen werden, wird eine beständige kolloidale Lösung von Kieselsäure erhalten. Wenn gut gewaschenes und getrocknetes Glas und synthetische Harze, z. B. Methylmethacrylsäureharz, Celluloseacetat und Vinylchlorid, in diese Lösung eingetaucht werden, der Überschuß des anhaftenden Lösungsmittels entfernt und anschließend getrocknet wird, wird ein sehr einfacher, beständiger, fester Kieselsäurefilm darauf gebildet. Er wurde 10 Stunden bei Zimmertemperatur und 2 Stunden bei 50 bis 60° getrocknet.Example 3 If 500 parts of ethyl acetate and 550 parts of C2 05 O H containing 10% water are reacted with 40 parts of Si C14 with slow stirring and left to stand for 3 to 4 days, a stable colloidal solution of silica is obtained. When well washed and dried glass and synthetic resins, e.g. B. methyl methacrylic acid resin, cellulose acetate and vinyl chloride, are immersed in this solution, the excess of the adhering solvent is removed and then dried, a very simple, stable, solid silica film is formed thereon. It was dried at room temperature for 10 hours and at 50 to 60 ° for 2 hours.

Wenn ein Kieselsäurefilm auf den Oberflächen von optischem Glas und optischen Harzen aufgebracht werden soll, die im höchsten Maße reflektionsfrei sein müssen, wird, um die Lichtdurchlässigkeit und den Schutz der Oberfläche zu erhöhen, die Stärke des Films mit Hilfe einer besonderen Vorrichtung eingestellt, bei der Zentrifugalkraft angewandt wird. Der gleiche Effekt kann erzielt werden, wenn Methylalkohol oder Allylalkohol an Stelle von Äthylalkohol angewandt werden. Es wurde ferner festgestellt, daß an Stelle von Äthylacetat Methyl- oder Butylacetat benutzt werden können.When a silica film on the surfaces of optical glass and optical resins are to be applied which are free of reflections to the greatest possible extent must, in order to increase the light transmission and the protection of the surface, the thickness of the film is adjusted with the help of a special device in which Centrifugal force is applied. The same effect can be achieved using methyl alcohol or allyl alcohol can be used in place of ethyl alcohol. It was also found that that methyl or butyl acetate can be used in place of ethyl acetate.

Wenn die Stärke des Kieselsäurefilms durch die Konzentration der Lösung eingestellt werden soll, wird die Lösung mit einem Gemisch verdünnt, das Alkohol und Äthylacetat im Verhältnis 1 : 1 enthält.When the strength of the silica film due to the concentration of the solution To be adjusted, the solution is diluted with a mixture containing alcohol and ethyl acetate in a ratio of 1: 1.

Beispiel 4 Wenn 60 bis 100 Teile Äthylacetat und 110 Teile wasserfreier Äthylalkohol und 10 Teile Wasser mit 8 Teilen Siliciumtetrachlorid unter langsamem Rühren umgesetzt werden, wird eine kolloidale Lösung von Kieselsäure mit antistatischen Eigenschaften erhalten. Beispiel 5 100 Teile Äthylacetat, 110 Teile wasserfreier Alkohol und 5 bis 15 Teile Wasser werden langsam mit 8 Teilen Siliciumtetrachlorid versetzt und gut gerührt, damit das Chlorwasserstoffgas entweichen kann. Hierbei entsteht eine antistatisch wirkende, kolloidale Lösung von Kieselsäure.Example 4 When 60 to 100 parts of ethyl acetate and 110 parts of anhydrous Ethyl alcohol and 10 parts of water with 8 parts of silicon tetrachloride under slow Stirring is implemented, becomes a colloidal solution of silica with antistatic Properties preserved. Example 5 100 parts of ethyl acetate, 110 parts of anhydrous Alcohol and 5 to 15 parts of water are slowly mixed with 8 parts of silicon tetrachloride added and stirred well so that the hydrogen chloride gas can escape. Here creates an antistatic, colloidal solution of silica.

Auch bei Anwendung eines anderen Alkohols der Formel R - OH, wie Methylalkohol, Propylalkohol oder Butylalkohol, an Stelle des Äthylalkohols werden derartige Lösungen erhalten.Such solutions are also obtained when using another alcohol of the formula R - O H, such as methyl alcohol, propyl alcohol or butyl alcohol, instead of ethyl alcohol.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung einer kolloidalen Lösung von Kieselsäure, dadurch gekennzeichnet,, daß ein Siliciumhalogenid der allgemeinen Formel SiX4, in der X entweder Cl, Br oder J sein kann, in Gegenwart von Wasser unter Rühren zu einem Gemisch aus Alkylacetat und einem einwertigen aliphatischen Alkohol im Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 1 gegeben wird, wobei das System 4 bis 7 Volumprozent Wasser enthält. PATENT CLAIMS: 1. Process for the preparation of a colloidal solution of silica, characterized ,, that a silicon halide of the general Formula SiX4, in which X can be either Cl, Br or I, in the presence of water with stirring to a mixture of alkyl acetate and a monovalent aliphatic Alcohol is given in a weight ratio of about 1: 1, the system being 4 to Contains 7 percent by volume water. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylacetat Äthylacetat ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that that the alkyl acetate is ethyl acetate. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkohol Äthylalkohol ist. 3. The method according to claim 1, characterized in that that the alcohol is ethyl alcohol. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumhalogenid S'C14 ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 679 418; USA.-Patentschriften Nr. 2 269 059, 2 408 654, 2408656. 4. The method according to claim 1, characterized in that the silicon halide is S'C14. Documents considered: German Patent No. 679,418; U.S. Patent Nos. 2,269,059, 2,408,654, 2408656.
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