-
Verfahren zur Herstellung eines Kieselsäuregels bzw. Hydrogels Die
Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Kieselsäuregelen. Bekannt ist die
Herstellung dieser Produkte aus Kieselsäurehydrogelen, die ihrerseits durch die
Behandlung einer alkalischen Silicatlösung mittels einer Säure gewonnen werden.
-
Man hat sich hierfür inbesondere der Mineralsäuren, wie Salzsäure
oder Schwefelsäure, oder der organischen Säuren, wie Ameisensäure, Essigsäure oder
`''einsäure, bedient. Letztere fällt aus Kaliumsilicat in Gegenwart geringer Mengen
von Alkohol das Kalium als schwerlösliches Salz aus, das man aus dem Kieselsäurehydrosol
trennt. Es ergibt sich hieraus, daß das Hydrogel praktisch frei von löslichen Salzen
ist, wodurch die Reinigungsoperationen für dieses Hydrogel in Fortfall kommen.
-
Für denselben Zweck hat man vorgeschlagen, die alkalischen Silicate
nicht mehr mit Säure, sondern mit Aldehyden oder Phenolen zu behandeln.
-
Weiterhin hat man versucht, die Poren der Kieselsäuregele zu vergrößern
und damit ihr Raumgewicht zu verringern, da hiervon ihre adsorbierende Kraft in
flüssiger Phase abhängt. Zu diesem Zwecke hat man vorgeschlagen, die Trocknung der
durch die Säuren erhaltenen Kieselsäurehydrogele in Gegenwart eines alkalischen
Elektrolyten zu bewirken. Dieser wird vor der Beendigung der Aktivierung ausgeschieden,
um die Sinterung des Gels zu verhindern. Auf diesem etwas umständlichen Wege gelangt
man endlich zu Gelen mit einem Raumgewicht von 0,37, die etwa 850/, ihres
Gewichts an destilliertem Wasser bei 15' C zu adsorbieren vermögen.
-
Gemäß der Erfindung läßt man jedoch einen in Wasser löslichen Ester
auf eine Alkalisilicatlösung einwirken.
-
Man erhält so auf einfache Weise Gele, deren Raumgewicht bei 0,i2
und sogar darunter liegen und deren Adsorptionsfähigkeit in flüssiger Phase 150°/o
erreichen kann. Wenn man entsprechend der Erfindung arbeitet, wird die Kieselsäure
sofort in alkalischem Mittel von sehr hohem PH gefällt, und zwar derart, daß einerseits
ihre physikalisch-chemische Natur von derjenigen der im sauren Mittel gefällten
Kieselsäure verschieden ist und daß anderseits besondere Wasch- und Trocknungsmaßnahmen
überflüssig werden. Außerdem sind, während die durch die bekannten Mittel erhaltenen
Gele zerreibbar sind, die erfindungsgemäß gewonnenen plastisch. Schließlich ist,
wenn die Reaktion zwischen dem Ester und dem Alkalisilicat in Gegenwart der zur
vollständigen Lösung des Esters erforderlichen Wassermenge vor sich geht, das erhaltene
Gel pulverförmig; es fällt also nicht in harten, schwer zu Pulver zu zerkleinernden
Stücken an.
Das sich zunächst bildende Sol geht um so schneller
in Hydrogel über, je größer die Konzentration der reagierenden Stoffe ist. Das:
Hydrogel wird zweckmäßig in zwei Stufen gewaschen. In der ersten Stufe benutzt man
Wasser, welches mit einer Mineralsäure oder einer organischen Säure schwach angesäuert
ist: In der zweiten Stufe benutzt man reines kaltes oder warmes Wasser. Das Hydrogel
wird danach getrocknet und in bekannter Weise zur Herstellung des Gels entwässert.
-
Das Raumgewicht dieses Gels hängt für einen bestimmten Ester von der
Konzentration des reaktionsfähigen Gemisches ab. Sie kann bis zu o,12 hinabgehen
(unter Raumgewicht ist das Gewicht von i ccm des Produktes in Körnern, die durch
ein Sieb Nr. $o hindurchgehen, aber von einem Sieb Nr. ioo zurückgehalten werden,
zu verstehen). Das Gel besitzt bei starker mechanischer Widerstandsfähigkeit eine
beträchtliche Adsorptionskraft für Flüssigkeiten.
-
Beispiel i Man verwendet Kaliumsilicatlösung von der
| Dichte 1,125 ...... iooo Gewichtsteile |
| Äthylacetat ....... 75 - |
| Wasser ......... 75 - |
Das Abbinden des Sols erfolgt bei gewöhnlicher Temperatur in 35 bis 40 Minuten.
Nach dem Neutralisieren, dem Waschen, dem Trocknen und dem Aktivieren bei
300' C erhält man ein pulverförmiges Gel mit dem geringen Raumgewicht o,12.
-
Dieses außerordentlich leichte Produkt besitzt eine beträchtliche
Adsorptionsfähigkeit für Flüssigkeiten. Es adsorbieren 100 9 1509 Wasser oder
300 g Kohlenstofftetrachlorid. Das Gel ist insbesondere verwendbar bei der
Raffination von Petroleum und bei der Behandlung von Öl und Wein. Ist es mit einem
Stoff gesättigt, der schwere, nicht brennbare und nicht entzündende Dämpfe abgeben
kann, so kann es als Löschpulver Verwendung finden.
-
Außerdem kann das so erhaltene pulverförmige Gel als Pigment verwendet
werden, z. B. in Farben oder auch in Pomaden, Salben und anderen ähnlichen Produkten,
insbesondere in der Parfümerie. Die Unschädlichkeit des Gels gestattet seine Anwendung
in der Heilkunde.
-
Das aus dem Sol erhaltene Hydrogel weist nach dem Kneten, Waschen
und Trocknen eine Plastizität auf, der derjenigen der besten Tone entspricht. Dieses
Hydrogel kann, gegebenenfalls mit Glycerin und anderen Füllmitteln gemischt, in
der Parfümerie und in der Heilkunde (Creme, Pasten, Pomaden) Anwendung finden. Wird
es in dünner Schicht auf die Haut gebracht, so läßt es beim Trocknen einen anhaftenden
und adsorbierenden Rückstand zurück. Beispiel 2 Man läßt zusammen reagieren: Kaliumsilicatlösung
von einer
| Dichte 1,x25 ...... iooo Gewichtsteile |
| Äthylacetat ....... 75 - |
| Wasser ........... 400 - |
Die Herstellung wird wie im Beispiel i zu Ende geführt. Das Endprodukt hat eine
scheinbare Dichte von 0,34.
-
Beispiel 3 Man läßt zusammen reagieren: Kaliumsilicatlösung von einer
| Dichte 1,125 ...... iooo Gewichtsteile |
| Äthylacetat ....... 75 - |
| Wasser ........... ßgo - |
| Die Herstellung wird wie oben zu Ende |
| geführt. Das Endprodukt hat eine scheinbare |
| Dichte von 0,40. |
| Beispiel 4 |
| Man läßt zusammen reagieren: Kaliumsilicat- |
| lösung von einer |
| Dichte 1,125 ...... iooo Gewichtsteile |
| Äthyllaktat ....... ioo - |
| Wasser ........... Zoo - |
Zu bemerken ist, daß bei Verwendung von Äthyllaktat die Abbindungsdauer des Hydrosols
kürzer ist als unter sonst gleichen Bedingungen bei der Verwendung von Äthylacetat.
Bei den oben angegebenen Verhältnismengen erfolgt das Abbinden in io Minuten. Die
Herstellung wird wie in den vorhergehenden Beispielen zu Ende geführt. Die scheinbare
Dichte des Endproduktes beträgt
0,37. -
Beispiel 5 Versuch mit dem in Wasser unlöslichen Äthylphthalat. Die
Reaktionsmischung ist folgende: Natriumsilicatlösung mit einer
| Dichte von i,ioo ...... iooo g |
| Äthylphthalat . . . . . . . . . 136 g |
| Wasser ............... 1309 |
Das Gemisch wird emulgiert, Gelbildung tritt jedoch nicht auf. Selbst nach mehreren
Tagen konnte die Bildung von kolloidaler Kieselsäure nicht festgestellt werden.
-
Beispiel 6 Man mischt: Natriumsilicatlösung mit einer
| Dichte von i,ioo ...... iooo g |
| Äthylformiat . . . . . . . . . . 95 g |
| Wasser . . . . . . . . . . . . ... 5o g |
Die Gelbildung erfolgt in wenigen Minuten. Es bildet sich eine Gallerte, die, wenn
sie gewaschen und getrocknet wird, ein zerreibliches Gel von der Dichte
0,25 ergibt.
Beispiel 7 Man mischt: Natriumsilicatlösung
mit einer
| Dichte von i,ioo ...... iooo g |
| Äthylcitrat . . . . . . . . . . . . 3639 |
| Wasser . . . . . . . . . . . . . . . 3009 |
Die vorhandene Wassermenge ist in diesem Falle durchaus unzureichend, um die gesamte
Menge des sehr wenig löslichen Esters in Lösung zu bringen. Die bei der Mischung
entstehende Emulsion zersetzt sich schnell. Der Ester scheidet sich auf dem Boden
des Reaktionsbehälters als rotgefärbte Schicht ab, während die darauf schwimmende
Flüssigkeit eine gelbe Färbung annimmt. Trotz dieser Zersetzung des Esters bildet
sich nach etwa einer Stunde eine Gallerte. Das erhaltene Gel besitzt nachdem Waschen
und dem Trocknen ein Raumgewicht von etwa o,2o.