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Verfahren zur Herstellung homogener Dispersionen von kolloidaler Kieselsäure
in Fettsäureamiden Die Erfindung betrifft die Herstellung kolloidaler Kieselsäuredispersionen,
in welchen chemisch modifizierte kolloidale Kieselsäureteilchen in Fettsäureamiden
dispergiert sind.
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In den letzten Jahren wurden Produkte, die kolloidale Kieselsäure,
dispergiert in einem nichtwäßrigen Medium, enthalten, von steigendem Interesse.
Produkte dieser Art werden allgemein als Organosole bezeichnet. Das Hauptproblem,
dem man bei der Herstellung von Organosolen gegenüberstand, ist das der Gelierung.
In der Regel sind Kieselsäuresole äußerst unstabil, insbesondere, wenn die Kieselsäure
in organischen Flüssigkeiten dispergiert ist.
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In den USA.-Patentschriften 2 433 776, 2 433 777, 2 433 778, 2 433
779 und 2 433 780 ist ein Verfahren zur Herstellung von Organosolen beschrieben,
bei welchem ein Alkalimetallsilicat mit einer Säure neutralisiert wird, worauf man
dem neutralisierten Produkt einen niedrig molekularen Alkohol zusetzt. Die Zugabe
des Alkohols verursacht eine Ausfällung des bei der Neutralisation gebildeten Salzes.
Das ausgefällte Salz wird abfiltriert, worauf man Wasser abdestilliert. Bei dem
Verfahren der genannten USA.-Patentschriften können dann verschiedene organische
Flüssigkeiten mit dem alkoholischen Sol kombiniert werden.
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Eine Methode zur Erhöhung der Stabilität von Kieselsäuresolen durch
chemische Modifizierung der Oberfläche der Solteilchen wird in der USA.-Patentschrift
2 801 185 beschrieben. Bei diesem Verfahren werden primäre oder sekundäre Alkoxygruppen
enthaltende Verbindungen mit den Oberflächengruppen von Kieselsäureteilchen unter
Entstehung von Esterbindungen umgesetzt.
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Bei einem einfachen Verfahren zur Überführung wäßriger Kieselsäuresole
direkt in kolloidale Dispersionen von Kieselsäure in organischen Flüssigkeiten wird
ein wasserstoffbindendes Mittel zum Schutz von mindestens 500% der oberflächlichen
Silanolgruppen der Kieselsäureteilchen verwendet. Hauptaufgabe der Erfindung ist
die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung einer Dispersion von
kolloidaler Kieselsäure in einem organischen Stoff, und zwar in einem Fettsäureamid,
wobei man von hochkonzentrierten, wäßrigen Kieselsäuresolen ausgeht.
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Die neuen Kieselsäuresole bestehen im wesentlichen aus chemisch modifizierter,
kolloidaler Kieselsäure, die in einem Fettsäureamid homogen dispergiert ist.
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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen, neuen Kieselsäuredispersionen,
die man durch Dispergierung chemisch modifizierter, kolloidaler Kieselsäureteilchen
in einem Fettsäureamid erhält, werden die Oberflächengruppen der Kieselsäureteilchen
eines im wesentlichen salzfreien Kieselsäuresols mindestens teilweise verestert.
Diese Teilchen sind vorzugsweise während der Veresterung in einem Fettsäureamid
dispergiert. Die Dispergierung kann jedoch auch anschließend an die Veresterung
stattfinden.
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Erfindungsgemäß wird zunächst ein im wesentlichen salzfreies, wäßriges
Kieselsäuresol hergestellt. Hierfür sind verschiedene Methoden bekannt. Bei den
meisten wird zuerst fast das gesamte, in dem Wasserglas (Natriumsilicat) enthaltene
Alkalimetall entfernt. Bei einem der bekannten Verfahren wird zu diesem Zweck eine
Natriumsilicatlösung mit einer Mineralsäure neutralisiert. Das vom wirtschaftlichen
Standpunkt aus erfolgreichste Verfahren zur Herstellung von Kieselsäuresolen ist
in der USA: Patentschrift 2 244 325 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird eine
Alkalimetallsilicatlösung durch ein lonenaustauschmaterial geschickt, welches die
meisten Natriumionen unter Bildung von Kieselsäure entfernt. Eine nach diesem Verfahren
erhaltene typische Kieselsäurelösung enthält etwa 3% Si02, 0,006% Na20 und etwa
0,003% Sulfat. Es wurde
gefunden. daß die nach dem genannten Verfahren
sowie nach anderen Methoden erhaltenen sauren Sole jedoch innerhalb weniger Stunden
gelieren, es sei denn, sie werden durch Zugabe eines Alkalis stabilisiert.
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Ein wesentlicher Nachteil vieler früherer Verfahren zur Herstellung
von Kieselsäuresolen besteht darin, daß man die Sole nur als verhältnismäßig verdünnte
Lösungen erhalten kann. In der USA.-Patentschrift 2 574 902 ist eine Methode zur
Konzentrierung von Solen auf einen Kieselsäuregehalt von etwa 35% beschrieben. Bei
diesem Verfahren wird durch Erhitzen von mit Alkali stabilisierten Solen der nach
der USA.-Patentschrift 2244325 erhaltenen Art auf über etwa 6W C »Ansatz«
gebildet. Dieser »Ansatz« besteht aus großen Teilchen oder Kernen polymerisierter
Kieselsäure. Bringt man zusätzliche Mengen des verdünnten Sols nun langsam mit diesem
Ansatz zusammen, so polymerisiert die zugesetzte Kieselsäure an den Kernen unter
Entstehung noch viel größerer Teilchen. Auf diese Weise wird der Durchmesser eines
typischen Solteilchens nach der genannten USA.-Patentschrift von etwa 1 bis 5 m;u.
auf 15 bis 130 mu. vergrößert. Eine verbesserte Methode zur Konzentrierung von Kieselsäuresolen
ist auch in der USA.-Patentschrift 2 929 790 beschrieben.
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Wie bereits betont, ist es wesentlich, daß das erfindungsgemäß verwendete
wäßrige Kieselsäuresol nahezu salzfrei ist. In der Regel werden wäßrige Kieselsäuresole
durch Zugabe einer Base, z. B. Natrium-, Kalium- oder Ammoniumhydroxyd, stabilisiert.
Dabei gibt man eine solche Menge der Base zu, daß der pH-Wert des Sols von 7,5 auf
etwa 11 erhöht wird.
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Zur Herstellung eines wäßrigen Kieselsäuresols, das unter sauren Bedingungen
stabil ist und nicht den Zusatz von Ionen benötigt, wird nach einem älteren Vorschlag
ein 3 bis 500/0 Si02 enthaltendes Kieselsäuresol durch ein stark saures Kationenaustauschharz
in der Wasserstofform und ein stark basisches Anionenaustauschharz in der Hydroxydform
geschickt.
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Bei einem verbesserten Verfahren zur Herstellung im wesentlichen salzfreier
und stabiler wäßriger Kieselsäuresole werden die wäßrigen Sole mindestens einmal
durch eine ein Anionenaustäuschharz enthaltende Schicht und mindestens zweimal durch
eine ein stark saures Kationenaustauschharz enthaltende Schicht geschickt. Zwischen
der ersten und der zweiten Behandlung des Sols mit dein Kationenaustauschharz wird
eine ausreichende Alterungsperiode eingeschoben.
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Bei der Erfindung kann der Si0;-Gehalt in dem wäßrigen Kieselsäuresol
zwischen etwa 3 und bis zu 500io variieren, und der Durchmesser der Kieselsäureteilchen
kann zwischen etwa 3 und etwa 150 mu. liegen. Nach Herstellung eines Sols mit einer
gewünschten Konzentration wird dieses d:irch ein stark saures Kationenaustauschharz
in der Wassers. und ein Anionenaustauschharz geschickt. Man läßt das Sol dann eine
<gewisse Zeit altern, worauf es wiederum durch ein stark saun--s Kationenaustauschharz
geschickt wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Sol mit dein Anionenaustauschharz
nach der Alterungsperiode oder sowohl vor als auch nach der Altcrungsperiode behandelt
werden. Die Zeitspanne zwischen den beiden Entionisierungsstufen (Kationenaustauschharz)
erlaubt Natriumionen von den Solteilchen in die Lösung zu diffundieren, wo sie durch
die Wirkung des Austauschharzes abgetrennt werden. Die Alterungsperiode kann etwa
1 Stunde bis zu einer Woche betragen. Wenn die Temperatur des Sols erhöht wird,
nimmt die zur Diffusion der Natriumionen aus den Solteilchen in die Lösung erforderliche
Zeit entsprechend ab. Bei Temperaturen von etwa 49 bis etwa 82#C z. B. kann der
Alterungsprozeß in einer bis etwa 31j.- Stunden beendet sein. Wenn die Alterung
bei einer Temperatur zwischen etwa 4.5 und etwa 49-C erfolgt, sind mindestens 4
Stunden und vorzugsweise 16 bis 24 Stunden zur Erzielung eines zufriedenstellenden
Produkts erforderlich. Vor der zweiten Entionisierung in dem Kationenaustauschharz
kann dem Sol eine kleine Menge einer Säure zugegeben werden.
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Es wurde gefunden, daß die Anwesenheit kleiner :Mengen Säure die Diffusion
der eingeschlossenen Natriumionen in die die Teilchen umgebende Lösung beschleunigt.
Die Zugabe der Säure hält auch die Natriumionen in der Lösung, aus welcher sie dann
bei der anschließenden Entionisierung entfernt werden können. Die Wahl der verwendeten
Säure ist nicht kritisch. Jede anorganische Säure, z. B. Salzsäure, Schwefelsäure.
Phosphorsäure usw. erfüllt den angestrebten Zweck. Man gibt so viel Säure zu, daß
der Abfiuß einem pH-Wert von etwa 2,8 bis etwa 3,3 aufweist. In der Regel
sind etwa 100 bis etwa 300 Teile pro Million Teile Säure geeignet.
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Nach Bildung des wäßrigen Kieselsäuresols wird dieses mit einem mit
Wasser mischbaren organischen Alkohol gemischt. Der Alkohol, der auch eine Ätherbindung
enthalten kann, wirkt sowohl als Träger für die Kieselsäureteilchen nach der zunächst
erfolgenden Wasserabtrennung als auch als Veresterungsmittel. Die verwendeten Alkohole
sieden zweckmäßig über 90-C.
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Geeignete, mit Wasser mischbare Alkohole entsprechen der folgenden
altgemeinen Formel
worin R einen azyklischen l@ohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatotnen
in der Kette bedeutet. X Wasserstoff oder Ciia unc'i n 0 oder 1 ist.
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Unter den unter die vorsichende Formel fallenden Alkoholen werden
ettt,Ä-eder 2--Xthoxyäthanol,'-Propoxyätliatso1, oder 2-'@lethoxyäthanol als Veresterungsmittel
bm orzugt. Die bevorzugte Verbindung ist ' _ti<ox5atlt@inol. Die vorstehende
Strukturionnef titnla:@t auch niedrige AIltylalkohole. z. B. Äthanol uni sowie B;itylalkohole,
nämlich den l@im:a"e;t. :el,undäron und tertiären Butylall:oliol. DL_ bL."vt-zttg@e
Alkylalkohol ist n-Propanol.
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Wird ein zwe:stufi-e.# @'_r'_tI#ren angewendc" so kann ein init Nasser
nicht inischbareriAlkohol zur Herstellung üer gewürsclt_en Produkte verwendet werden.
Bei dieser @h''?C-üc; wird der?: 4tair@gell Sof zunächst eilt tni,. @4'a.s°r mischbar-jAlkohol
zugegeben. Der mit Wasser inischb"are Alkohol kann dann :nt«"eder teiI«-:°i:e oder
sollstündig durch
einen mit Wasser nicht mischbaren Alkohol ersetzt
werden. Jeder mit Wasser nicht mischbare Alkohol mit einem geeigneten Siedepunkt
kann verwendet werden. Der Siedepunkt des Alkohols ist wichtig, da die Fettsäureamide
sich bei Temperaturen oberhalb 200°C zu zersetzen beginnen und da eine Gelierung
oder Ausfällung des wäßrigen Sols bei erhöhten Temperaturen leichter eintritt. In
der Regel wird bevorzugt ein Alkohol mit einem Siedepunkt bis zu etwa 200°C verwendet.
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Wenn die mit Wasser mischbare, organische Flüssigkeit bei höherer
Temperatur als Wasser siedet, kann das Wasser abdestilliert werden. Wenn der Siedepunkt
niedriger als der von Wasser liegt, wird dieses jedoch durch azeotrope Destillation
abgetrennt. Obwohl die Erfindung auch den Ersatz des Wassers des wäßrigen Kieselsäuresols
durch einen Alkohol bei Atmosphärendruck umfaßt, wird diese Verfahrensstufe doch
bevorzugt unter Vakuum durchgeführt. Bei der bevorzugten Methode wird ein mit Wasser
mischbarer Alkohol langsam dem System zugegeben. Während dieser Zugabe wird das
System erhitzt und unter Vakuum gehalten, damit nahezu das gesamte, in dem wäßrigen
Sol enthaltene Wasser und auch das während der Veresterung gebildete Wasser entfernt
werden. Die dem System zugesetzte Menge des mit Wasser mischbaren Alkohols soll
mindestens gleich der in dem wäßrigen Kieselsäuresol vorhandenen Wassermenge sein.
Die zur Vervollständigung der Wasserabtrennung erforderliche Temperatur ist dem
absoluten Druck des Systems direkt proportional. Die gesamte Destillationszeit hängt
von der Erhitzungsgeschwindigkeit ab. Wenn das System unter einem ausreichend niedrigen
Druck steht, kann das Wasser rasch ohne Anwendung hoher Temperaturen entfernt werden.
Wenn das Wasser mit dem mit Wasser mischbaren Alkohol ein azeotropes Gemisch bildet,
kann die Verwendung eines größeren Alkoholvolumens als unter nicht azeotropen Bedingungen
erforderlich sein.
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Nach Abtrennung im wesentlichen des gesamten Wassers wird das Vakuum
aufgehoben. Das Organosol wird dann durch Erhöhung der Temperatur auf den Siedepunkt
des Alkohols partiell verestert. Der Veresterungsgrad hängt von der Rückflußzeit
und der Temperatur des Systems ab. Die letztere Bedingung wiederum hängt vom Siedepunkt
des Alkohols ab. Es wurde gefunden, daß mindestens 50;`o der oberflächlichen Silanolgruppen
verestert werden sollen. Vorzugsweise werden etwa 10 bis 300`o der oberflächlichen
Silanolgruppen während dieser Veresterung verestert. Obwohl man auch bei 100%iger
Veresterung ein zufriedenstellendes Produkt erhielte, ist ein solcher Veresterungsgrad
unmöglich zu erzielen und zur Bildung eines stabilen Produkts auch nicht erforderlich.
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Die während der Veresterungsreaktion in dem System herrschende Temperatur
kann zwischen etwa 110 und etwa 200°C variieren. Bevorzugt wird eine zwischen etwa
135 und 175''C liegende Temperatur, und die günstigsten Temperaturen liegen zwischen
etwa 140 und etwa 160°C. Die Reaktionsmischung soll mindestens etwa 30 Minuten auf
der Veresterungstemperatur gehalten werden. Die bevorzugte Reaktionszeit beträgt
etwa 1 bis etwa 5 Stunden, und die günstigste Reaktionszeit liegt zwischen etwa
2 und etwa 31i.) Stunden. Es wurde gefunden, daß 30 Minuten bei Temperaturen über
175'C ausreichen, um die Kieselsäureteilchen so weit zu modifizieren, daß sie sich
mit den Amiden vertragen, daß bei Temperaturen von 130 bis 175°C dazu 1 bis 5 Stunden
genügen. Die bevorzugte Temperatur und Dauer sind 140 bis 160°C und 2 bis 31/2 Stunden.
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Methoden zur Herstellung von Organosolen aus wäßrigen Kieselsäuresolen
sind in der USA.-Patentschrift 2 801 185 beschrieben. Auf den Inhalt dieser Patentschrift
wird hier Bezug genommen.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
dem wäßrigen Kieselsäuresol und der mit Wasser mischbaren organischen Flüssigkeit
ein Fettsäureamid zugegeben. Die Dispergierung der Kieselsäure in dem Fettsäureamid
erfolgt dabei, während die Kieselsäureteilchen verestert werden. Infolge der Anwesenheit
des Fettsäureamids muß die Temperatur der Reaktionsmischung unterhalb des Zersetzungspunkts
des Amids gehalten werden.
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In einigen Fällen reagiert der jeweilige Alkohol nicht mit den Kieselsäureteilchen
bei genügend niedriger Temperatur. Aus diesem Grunde muß Druck angewendet werden,
wenn der mit Wasser mischbare Alkohol ein Alkylalkohol, z. B. n-Propanol, ist. Bei
einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Fettsäureamid dem Organosol
nach Ersatz des Wassers durch den Alkohol, jedoch vor erfolgter Veresterung zugegeben.
Das Fettsäureamid kann andererseits dem Organosol auch nach der Veresterung, jedoch
vor Austreibung des überschüssigen Alkohols zugesetzt werden.
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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Sole kann eine große Vielzahl
von Fettsäureamiden verwendet werden. Die Amide besitzen die folgende allgemeine
Strukturformel RCONH2, worin R ein Alkyl- oder Alkylenrest mit 1 bis etwa 30 und
vorzugsweise 5 bis 19 Kohlenstoffatomen ist. Die Amide können sowohl von gesättigten
als auch von ungesättigten Fettsäuren stammen. Geeignete Säuren sind Essigsäure,
Propionsäure, Buttelsäure, Valeriansäure, Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure,
Undecylsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Nondecylsäure,
Ölsäure, Linolsäure usw. Die Fettsäureamide können auch aus Kokosnußölfettsäuren,
Talgfettsäuren usw. stammen.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel I Dieses
Beispiel beschreibt eine geeignete Methode zur Herstellung einer kolloidalen Kieselsäuredispersion
in einem Fettsäureamid. 1630 g wäßriges 35%iges entionisiertes Kieselsäuresol wurde
mit 429 g n-Octadecenamid mit einer Jodzahl von etwa 85 und einem Schmelzpunkt von
etwa 68°C gemischt. Man gab so viel Äthylcellosolv zu, daß eine Mischbarkeit zwischen
dem Fettsäureamid und dem Kieselsäuresol gegeben war. Die Temperatur des Systems
wurde 2 Stunden auf etwa 150°C erhöht, wobei das Äthylcellosolv die Oberfiächenkieselsäureteilchen
des Sols veresterte. Man achtete darauf, daß die Temperatur des Systems nicht über
175'C anstieg, welche Temperatur etwa dem Zersetzungspunkt des Fettsäureamids entspricht.
Rest liche Spurenlösungsmittel wurden unter Vakuum entfernt.
Beispiel
11
100 cem Nalcoag A0-5 (entionisiertes wäßriges 350%iges Kieselsäuresol),
200 ccm 2-Äthoxyäthanol, 44 g eines aus hydrierten Talgfettsäuren stammenden Amids
und 33 g Oleamid wurden in einen mit einem Thermometer, einem Rührwerk und einer
zu einem Wasserkühler führenden Destillierkolonne ausgestatteten, 1 1 fassenden
Dreihalskolben gegeben. Auf die Destillierkolonne setzte man ein Thermometer auf.
Die Mischung wurde auf 150'C erhitzt und 1 Stunde auf dieser Temperatur gehalten.
Während dieser Zeit destillierten etwa 600% des Lösungsmittels aus dem System ab.
Das System wurde dann unter Vakuum gesetzt, und man trennte den letzten Teil des
Lösungsmittels ab. Die Schmelze war bei 120''C fließfähig und bildete beim Abkühlen
ein hartes, sprödes Produkt.
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Beispiel 111
141 eines aus 36,5 Gewichtsprozent Si02 in 2-Äthoxyäthanol
bestehendes Alcosol und 303I g
Oleamid wurden in einen 221 fassenden Dreihalskolben
gebracht, der mit einem Rührwerk, Thermometer und einer zu einem Wasserkühler führenden
Destillierkolonne ausgerüstet war. Das System war so aufgebaut, daß das Reaktionsgefäß
unter Vakuum gesetzt werden konnte. Innerhalb 31/s Stunden destillierten 7,61 2-Äthoxyäthanol
ab, während welcher Zeit die Temperatur auf 150'C anstieg. Die Temperatur wurde
weitere 2 Stunden auf 148 bis 150"C gehalten, worauf das restliche Lösungsmittel
unter Vakuum bei 130"C abgetrennt wurde. Das Endprodukt war nach Abkühlung hart
und spröde und enthielt 66,70% Si02.
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Beispiel IV Dieses Beispiel zeigt die Herstellung einer Dispersion
von kolloidaler Kieselsäure in Caprylamid. 460g Caprylamid und 1750g eines
aus 35% Si02 in 2-Butoxyäthanol bestehenden Aleosols wurden langsam auf 150°C erhitzt.
Zur Abdestillation des während der Reaktion gebildeten Wassers wurde unter Vakuum
ein leichter Rückfluß aufrechterhalten. Nach 3 Stunden bei 150'C wurde das restliche
Lösungsmittel unter Vakuum entfernt. Das Endprodukt war hart und spröde und besaß
einen Si02-Gehalt von etwa 60,6%.
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Beispiel V 400g Laurinsäureamid und 972g eines aus 420;o Si02 in 2-Methoxyäthanol
bestehenden Alcesols wurden langsam unter Rühren auf eine Temperatur zwischen etwa
145 und 150=C erhitzt. Nach 2c;2 Stunden wurde das restliche Lösungsmittel unter
Vakuum bei 130"C entfernt. Das Endprodukt war hart und spröde und besaß einen Si0z-Gehalt
von etwa 50%.
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Beispiel VI 163g eines unmodifizierten, aus 350;o Si02 in n-Propanol
bestehenden Alcosols und 57 g Myristinsäureamid wurden in ein Reaktionsgefäß gegeben.
Die Temperatur wurde auf 145'C erhöht, und das System wurde unter Druck gehalten,
so daß nur etwa 75% des n-Propanols aus dem Gefäß in einen Aufnahmebehälter überdestillierten.
Die Temperatur wird 3 Stunden zwischen 145 und 150 =C gehalten, während man
zur Verdrängung des Wassers aus dem System n-Propanol zugibt. Der Druck wird dann
langsam abgelassen, und man legt zur Entfernung des Lösungsmittels bei 130'C ein
Vakuum an. Das Endprodukt ist hart und spröde und enthält etwa 42,80j() Si0.2.
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Beispiel VII 500g eines aus 37.40:ö Si0.2 in 2-Äthoxyäthanol bestehenden
Alcosols und 93,5g Ölsäureamid wurden in ein Reaktionsgefäß gegeben. Die Temperatur
des Systems wurde auf 110-C erhöht, wobei innerhalb 40 Minuten unter Atmosphärendruck
260 ccm 2-Äthoxyäthanol entfernt wurden. Die Temperatur der Reaktionsteilnehmer
wurde dann auf 149 bis 152'C erhöht und 3 Stunden auf dieser Temperatur gehalten.
Die Dampftemperatur während dieser Zeit betrug 129 bis 134'C. 20 ccm frisches 2-Äthoxyäthanol
wurden dann zur Verdrängung des Wassers aus dein System zugegeben. Das erhaltene
Produkt war spröde und besaß einen Vergießungspunkt von 90=C und einen Schmelzpunkt
von 68C. Beispiel VIII Ein nach der Methode von Beispiel 1I erhaltenes Produkt wurde
verschiedenen Tests unterworfen. Die Tests und die erzielten Ergebnisse sind die
folgenden Stabilität in heißem Toluol Etwa 1 g des Produkts wurden in etwa 15 ccm
Toluol über einem Dampfbad gelöst. Beim Abkühlen der Mischung setzte sich nichts
ab; wenn die Temperatur unter den Schmelzpunkt des Feststoffs absank, bildete sich
innerhalb der Lösung ein gelartiger Feststoff.
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Verteilung zwischen heißem Wasser und Toluol Etwa 1 g des Produkts
wurden in einem Reagensglas in 7 oder 8 ccin Wasser gegeben, und die Mischung wurde
zum Siedepunkt erhitzt. .Man versetzte dann mit einem gleichen Volumen Toluol und
rührte die Mischung kräftig durch. Nach Trennung in zwei Phasen blieb die Kieselsäure
als kolloidale Dispersion in der wäßrigen Phase zurück und setzte sich beim Stehen
nicht ab. Die Amide lösten sich in dein Toluol und gelierten beim Abkühlen. Die
Kieselsäure war noch hydrophil, da sie in die wäßrige Phase und nicht in die organische
Phase überging, d. h.. sie war nicht stark modifiziert. Stabilität der Schmelze
Man ließ die Schmelze ohne Umrühren stehen. Innerhalb 1 Stunde bei etwa 120 bis
130- C fiel keine Kieselsäure aus.
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Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte zeigt es sich,
daß die Dispersionen von Kieselsäure in Fettsäureamid ohne Kieselsäureverlust durch
Ausfällen erhalten werden können. Auch üben die Fettsäureamide eine schützende Wirkung
auf die Kieselsäure aus. da kolloidale Kieselsäuredispersionen in Äthoxyäthanol
ohne Anwesenheit eines Schutzmittels nicht zum Rückfluß erhitzt werden können.
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Das Verhältnis von dispergierter Kieselsäure zu Fettsäureainid kann
in den erfindungsgemäßen Solen zwischen etwa 3 Gewichtsteilen Kieselsäure und 1
Gewichtsteil Fettsäureacnid bis etwa 1 Gewichtsteil
Kieselsäure
und etwa 10 oder mehr Gewichtsteilen Fettsäureamid variieren. In dem erfindungsgemäß
bevorzugten Produkt beträgt das Verhältnis von Kieselsäure zu Amid etwa 1 Teil Kieselsäure
auf etwa 2 Teile Amid bis etwa 2 Teile Kieselsäure auf etwa 1 Teil Amid.
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Wie bereits betont, kann das zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Sole als Ausgangsprodukt verwendete, wäßrige Kieselsäuresol einen Si02-Gehalt von
etwa 3 bis etwa 550% und vorzugsweise von etwa 15 bis etwa 50% aufweisen. Der mittlere
Durchmesser der Kieselsäureteilchen in dem Sol kann zwischen etwa 3 und etwa 50
m#t und vorzugsweise zwischen etwa 10 und etwa 50 mp. betragen.
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Der maximale Wassergehalt in der Reaktionsmischung entspricht dem
zur Lösung des Fettsäureamids erforderlichen. Es wurde gefunden, daß ein Wassergehalt
von etwa 0,05 bis etwa 25% in den meisten Fällen ausreicht. Erfindungsgemäß wird
ein Wassergehalt von etwa 0,1 bis etwa 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Systems, bevorzugt. Das Endprodukt soll weniger als etwa 10% Wasser enthalten.
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Das zur Entfernung des Lösungsmittels angelegte Vakuum kann zwischen
etwa 5 bis etwa 55 mm Quecksilber schwanken. Vorzugsweise wendet man in diesem Verfahrensstadium
ein Vakuum von etwa 10 bis etwa 25 mm Quecksilber an.
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Es wurde gefunden, daß zur Erzielung zufriedenstellender Produkte
bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Kieselsäure-Fettsäureamid-Mischungen drei
Bedingungen eingehalten werden sollten. Diese Bedingungen sind die folgenden (1)
Die Kieselsäure muß sich in einem kolloidalen Zustand in einem Lösungsmittelsystem
befinden, das mit den geschmolzenen Fettsäureamiden verträglich ist und verträglich
bleibt, wenn Lösungsmittel aus dem System abdestilliert wird. (2) Die Reaktionstemperatur
muß lange genug so hoch gehalten werden, daß eine partielle Modifizierung der Oberflächensilanolgruppen
der Kieselsäureteilchen stattfindet. Wie bereits bemerkt, sollen mindestens 5% der
oberflächlichen Silanolgruppen verestert werden.
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(3) Die Temperatur und die Zeit müssen so gewählt werden, daß keine
starke Zersetzung der Amide stattfindet. Wenn diese Bedingungen eingehalten werden,
erhält man ein Produkt, das in bezug auf Härte des veresterten Produkts und in bezug
auf die Handhabung der Schmelze zufriedenstellend ist.
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Die erfindungsgemäß erhaltenen Produkte eignen sich für viele Zwecke.
Insbesondere eignen sie sich ausgezeichnet bei Zusatz zu Polyäthylenfilmen als Mittel
zur Verhinderung eines unerwünschten Klebens. Es hat sich gezeigt, daß die Zugabe
kleinerer Mengen der Kieselsäure-Fettsäureamid-Sole zu Polyäthylen nicht nur ein
unerwünschtes Zusammenkleben verhindert, sondern auch die Bedruckbarkeit solcher
Produkte verbessert.