PL220491B1 - Sposób otrzymywania kompozytów krzemionka-lignina - Google Patents
Sposób otrzymywania kompozytów krzemionka-ligninaInfo
- Publication number
- PL220491B1 PL220491B1 PL395391A PL39539111A PL220491B1 PL 220491 B1 PL220491 B1 PL 220491B1 PL 395391 A PL395391 A PL 395391A PL 39539111 A PL39539111 A PL 39539111A PL 220491 B1 PL220491 B1 PL 220491B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- silica
- lignin
- solution
- water
- biocomposite
- Prior art date
Links
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 title claims description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 34
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 81
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 41
- JQWHASGSAFIOCM-UHFFFAOYSA-M sodium periodate Chemical compound [Na+].[O-]I(=O)(=O)=O JQWHASGSAFIOCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 28
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N Disodium Chemical compound [Na][Na] QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229960004029 silicic acid Drugs 0.000 claims description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims description 3
- MLIWQXBKMZNZNF-KUHOPJCQSA-N (2e)-2,6-bis[(4-azidophenyl)methylidene]-4-methylcyclohexan-1-one Chemical compound O=C1\C(=C\C=2C=CC(=CC=2)N=[N+]=[N-])CC(C)CC1=CC1=CC=C(N=[N+]=[N-])C=C1 MLIWQXBKMZNZNF-KUHOPJCQSA-N 0.000 claims description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LRCFXGAMWKDGLA-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;hydrate Chemical compound O.O=[Si]=O LRCFXGAMWKDGLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 2
- IHSLHAZEJBXKMN-UHFFFAOYSA-L potassium nitrosodisulfonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)N([O])S([O-])(=O)=O IHSLHAZEJBXKMN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 2
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical group [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 60
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000011173 biocomposite Substances 0.000 description 33
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 26
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 25
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 19
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 18
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 17
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229920005611 kraft lignin Polymers 0.000 description 15
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 15
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- -1 aromatic phenolic alcohols Chemical class 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 4
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 3
- PHQOGHDTIVQXHL-UHFFFAOYSA-N n'-(3-trimethoxysilylpropyl)ethane-1,2-diamine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCNCCN PHQOGHDTIVQXHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001851 biosynthetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007046 ethoxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004569 hydrophobicizing agent Substances 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 238000002047 photoemission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania kompozytów krzemionka-lignina, które mają zastosowanie jako adsorbenty, wypełniacze polimerów.
Kompozyty nieorganiczno-organiczne są obecnie najbardziej obiecującym kierunkiem badań mającym na celu pozyskanie materiałów o wysokiej jakości i funkcjonalności. Na połączenie ligniny z krzemionką, jako materiałem nośnym, pozwala znaczna zawartość różnych grup funkcyjnych (w tym przede wszystkim zawierających tlen) umożliwiających proces adsorpcji.
Lignina jest drugim co do liczności surowcem naturalnym odnawialnym z grupy biopolimerów i tym samym ma ogromny potencjał wykorzystania, o czym napisano w publikacji J.H. Lora, W.G. Glasser, Recent industrial applications of lignin: a sustainable alternative to nonrenewable materiale, Journal of Polymers and the Environment 10 (2002) 39-48. Ze względu na skomplikowaną strukturę i dość trudny proces wyodrębniania ligniny z materiałów drzewnych jest półproduktem nie do końca poznanym. Ogólnie przyjętym i akceptowalnym modelem struktury ligniny jest zaproponowana w 1964 r. na sympozjum w Grenoble przez Freudenberga teoria dehydropolimeryzacji alkoholu p-kumarynowego, koniferylowego i synapowego. System ten stanowi o 18 ogniwach strukturalnych bazujących na pochodnych aromatycznych alkoholi fenolowych tzw. C9-units, jako części całości cząsteczki składającej się z ponad stu takich jednostek. Według Freudenberga w syntezie ligniny (zarówno w przyrodzie, jak i in vitro) istnieje element przypadkowości, co przedstawili S. Reale, A. Di Tullio, N. Spreti, F. de Angelis, Mass spectrometry in the biosynthetic and structural investigation of lignins, Mass Spectrometry Review 23 (2004) 87-126.
Lignina jest wartościowym materiałem do wielu syntez chemicznych oraz modyfikacji prowadzących do otrzymania cennych materiałów polimerowych i biokompozytów o specjalnych właściwościach. Nad modyfikacją różnych materiałów przy użyciu ligniny pracowały do tej pory nieliczne zespoły badawcze, które dowiodły, że tak otrzymane produkty mogą służyć np. do sorpcji szkodliwych związków organicznych (w tym pestycydów) oraz jonów metali ciężkich, o których napisano G. Telyshera, T. Dizhbite, D. Evtuguin, N. Miranova-Ulmane, G. Lebedeva, A. Andersone, O. Bikovens, J. Chirkova, L. Belkowa, Design of siliceous lignins - novel organic/inorganic hybrid sorbent materials, Scripta Materialia 60 (2009) 687-690. Kolejną możliwością aplikacji może być wykorzystanie kompozytów na bazie ligniny jako wypełniaczy polimerów, obniżających przede wszystkim koszty ich produkcji, nie powodując jednocześnie zmian właściwości mechanicznych, co zostało przedstawione w publikacji G. Stiubianu, M. Cazacu, M. Cristea, A. Vlad, Polysiloxane-lignin composites, Journal of Applied Polymers Science 113 (2009) 2313-2321.
Fakt, iż lignina jest materiałem naturalnym i jej właściwości w połączeniu z ditlenkiem krzemu nie są jeszcze jednoznacznie określone pozwala wysnuć teorię, że w najbliższych latach nastąpi najprawdopodobniej wzrost zainteresowania tym materiałem kompozytowym, a co za tym idzie, zwiększenie potencjalnych dróg jego zastosowania.
Istotą wynalazku jest sposób otrzymywania kompozytów krzemionka-lignina polegający na tym, że matrycę stanowi krzemionka pozyskana metodą zol-żel, lub krzemionka emulsyjna, lub krzemionka uwodniona, lub krzemionka pirogenna, którą modyfikuje się roztworem ligniny w ilości 0,5-75, korzystnie 10 części wagowych w stosunku do 100 części wagowych krzemionki, zaktywizowanej roztworem silnych utleniaczy: nitrozodisulfonianu disodu, lub nitrozodisulfonianu dipotasu, lub nadmanganianu potasu, lub nadjodanu sodu, lub nadjodanu potasu, lub ozonu, ewentualnie modyfikuje się aminosilanem w ilości 0,5-25 części wagowych na 100 części wagowych krzemionki, korzystnie 5 części wagowych, przy czym proces syntezy kompozytu krzemionka-lignina prowadzi się w temperaturze 15-85°C, korzystnie 25°C.
Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:
• otrzymane biokompozyty charakteryzują się regularną i sferyczną budową cząstek oraz zbliżonym, stosunkowo małym zakresem wielkości średnic, • biokompozyty krzemionka-lignina pozyskane proponowaną metodą przejawia duża stabilność elektrokinetyczna układu niemal w całym zakresie wartości pH, • możliwość zastosowania biokompozytów SiO2-lignina jako wypełniaczy polimerów czy materiałów umożliwiających proces adsorpcji (np. jonów metali ciężkich) oraz jako funkcjonalnych biokompozytów w wielu dziedzinach.
PL 220 491 B1
Wynalazek w przykładowym wykonaniu został przedstawiony na zdjęciach i wykresach oraz w tabeli, gdzie fig. 1 przedstawia zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu krzemionka-lignina, fig. 2 - rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla uzyskanego biokompozytu, fig. 3 przedstawia zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu, fig. 4 - rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla biokompozytu krzemionka-lignina, fig. 5 - zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu krzemionka-lignina, fig. 6 przedstawia rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla uzyskanego kompozytu, fig. 7 przedstawia zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu krzemionka-lignina, fig. 8 - rozkład wielkości cząstek, fig. 9 przedstawia zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu, fig. 10 przedstawia rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla biokompozytu krzemionka-lignina, fig. 11 - zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu krzemionka-lignina, fig. 12 przedstawia rozkład wielkości cząstek, fig. 13 przedstawia zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu krzemionka-lignina, fig. 14 - rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla uzyskanego biokompozytu krzemionka-lignina, fig. 15 - zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu, fig. 16 - rozkład wielkości cząstek, fig. 17 - zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu krzemionka-lignina, a fig. 18 przedstawia rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla uzyskanego biokompozytu. W tabeli 1 zamieszczono zawartość procentową pierwiastków w pozyskanym produkcie.
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady:
P r z y k ł a d I
A. Otrzymywanie nośnika - krzemionki wytworzonej na podstawie metody zol-żel
Otrzymanie krzemionki polega na jednoczesnej hydrolizie i kondensacji tetraetoksysilanu 3 w środowisku alkoholu i amoniaku. W tym celu w reaktorze zamieszczono następujące reagenty: 200 cm3 etanolu, 40 cm3 wody amoniakalnej oraz 28 cm3 tetraetoksysilanu. Układ poddano intensywnemu mieszaniu przez 1 h. Otrzymany produkt w dalszej kolejności sonifikowano na myjce ultradźwiękowej i trzykrotnie przemywano etanolem, a finalnie gorącą wodą destylowaną. W celu usunięcia resztek wilgoci krzemionkę poddano suszeniu konwekcyjnemu w temperaturze 105°C w czasie 24 h.
B. Sposób modyfikacji
Krzemionkę poddano procesowi modyfikacji: wstępnej W-2-(aminoetylo)-3-aminopropylotrimetoksysilanem (w ilości 5 części wagowych silanu na 100 części wagowych krzemionki) i właściwej (ligniną Krafta). Proces modyfikacji właściwej uprzednio przygotowanej silanizowanej krzemionki rozpoczęto od sporządzenia dwóch roztworów wyjściowych. Roztwór 1 zawierał 0,15 g ligniny rozpusz3 czonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 (v/v). Roztwór 2 (utleniający) składał się 3 z 0,20 g nadjodanu sodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody. Następnie roztwór 2 dozowano pompą 3 perystaltyczną z szybkością 1,1 cm /min do roztworu 1. Układ intensywnie mieszano. Proces utleniania ligniny prowadzono bez dostępu światła. Po zadozowaniu układ dodatkowo mieszano przez około 30 min. W dalszej kolejności, do tak przygotowanej mieszaniny dodano 5 g silanizowanej krzemionki, całość mieszano jeszcze przez 1 h. Następnie usunięto rozpuszczalnik na wyparce próżniowej, po czym suszono konwekcyjnie w temperaturze 120°C przez 48 h.
Na Fig. 1 przedstawiono zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu krzemionka-lignina otrzymanego w powyższy sposób. Na Fig. 2 przedstawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla uzyskanego biokompozytu. W tabeli 1 zamieszczono zawartość procentową pierwiastków w pozyskanym produkcie.
P r z y k ł a d II 3
Zastosowano 0,50 g ligniny rozpuszczonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 3 (v/v) w celu przygotowania roztworu 1 oraz 0,65 g nadjodanu sodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody, w celu sporządzenia roztworu 2 (utleniającego). Proces syntezy krzemionki, a w dalszej kolejności jej modyfikację: wstępną (silanem) i właściwą (ligniną Krafta) przeprowadzono jak w przykładzie I.
Na Fig. 3 zamieszczono zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu pozyskanego w powyższy sposób. Na Fig. 4 przedstawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla biokompozytu krzemionka-lignina. W tabeli 1 zaprezentowano zawartość procentową pierwiastków w otrzymanym kompozycie.
P r z y k ł a d III 3
Użyto 2,50 g ligniny rozpuszczonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 (v/v) w ce3 lu przygotowania roztworu 1 oraz 3,25 g nadjodanu sodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody, w celu sporządzenia roztworu 2 (utleniającego). Proces syntezy krzemionki, a w dalszej kolejności jej modyfikację: wstępną (silanem) i właściwą (ligniną Krafta) przeprowadzono jak w przykładzie I.
PL 220 491 B1
Na Fig. 5 zaprezentowano zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu krzemionka-lignina otrzymanego według powyższego opisu. Na Fig. 6 przedstawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla uzyskanego kompozytu. W tabeli 1 zamieszczono zawartość procentową pierwiastków w pozyskanym produkcie.
P r z y k ł a d IV 3
Zastosowano 0,45 g ligniny rozpuszczonej w 75 cm roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 (v/v) w celu przygotowania roztworu 1 oraz 0,60 g nitrozodisulfonianu disodu rozpuszczonego 3 w 30 cm3 wody, w celu sporządzenia roztworu 2 (utleniającego). Proces syntezy krzemionki, a w dalszej kolejności jej modyfikację: wstępną (silanem) i właściwą (ligniną Krafta) przeprowadzono jak w przykładzie I.
P r z y k ł a d V 3
Zastosowano 0,50 g ligniny rozpuszczonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 3 (v/v) w celu przygotowania roztworu 1 oraz 0,65 g nadjodanu sodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody, w celu sporządzenia roztworu 2 (utleniającego). Proces syntezy krzemionki, a w dalszej kolejności jej modyfikacja właściwa (ligniną Krafta) została przeprowadzona jak w przykładzie I, przy czym pomija się proces modyfikacji wstępnej N-2-(aminoetylo)-3-aminopropylotrimetoksysilanem.
P r z y k ł a d VI
A. Otrzymywanie nośnika - krzemionki emulsyjnej
Kolejny biokompozyt krzemionka-lignina uzyskano przy zastosowaniu krzemionki emulsyjnej. Otrzymanie krzemionki polega na przygotowaniu emulsji E1 (alkalicznej) oraz emulsji E2 (kwasowej).
Emulsję E1 przygotowano w następujący sposób: do reaktora dozowano 20-proc. roztwór krzemianu 3 sodu o objętości 100 cm oraz mieszaninę złożoną z emulgatorów (eterów nonylofenylopolioksyetyle3 noglikolowych) NP3 w ilości 6,0 g oraz NP6 w ilości 4,0 g oraz 340 cm cykloheksanu. Mieszaninę cykloheksanu i surfaktantów porcjami dozowano do krzemianu sodu, dalej całość poddano homogenizacji przez okres 15 min. Emulsję E2 przygotowano w analogiczny sposób, jak emulsję E1. Przygotowano w osobnym naczyniu mieszaninę emulgatorów - eterów nonylofenylopolioksyetyleno3 glikolowych, w ilości 2,0 g NP3 oraz 1,2 g NP6, którą zalano 140 cm cykloheksanu. Emulgator por3 cjami dozowano do 132 cm3 5-proc. kwasu solnego. Całość homogenizowano przez 15 min. Po połączeniu emulsji, kolejno układ destabilizowano w temperaturze 80°C, następnie oddzielono cykloheksan, a otrzymaną próbkę sączono pod zmniejszonym ciśnieniem. Powstały osad suszono.
B. Sposób modyfikacji
Krzemionkę poddano procesowi modyfikacji: wstępnej W-2-(aminoetylo)-3-aminopropylotrimetoksysilanem (w ilości 5 części wagowych silanu na 100 części wagowych krzemionki) i właściwej (ligniną Krafta). Proces modyfikacji właściwej uprzednio przygotowanej silanizowanej krzemionki rozpoczęto od sporządzenia dwóch roztworów wyjściowych. Roztwór 1 zawierał 0,15 g ligniny rozpusz3 czonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 (v/v). Roztwór 2 (utleniający) składał się 3 z 0,20 g nadjodanu sodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody. Następnie roztwór 2 dozowano pompą 3 perystaltyczną z szybkością 1,1 cm /min do roztworu 1. Układ intensywnie mieszano. Proces utleniania ligniny prowadzono bez dostępu światła. Po zadozowaniu układ dodatkowo mieszano przez około 30 min. W dalszej kolejności, do tak przygotowanej mieszaniny dodano 5 g silanizowanej krzemionki, całość mieszano jeszcze przez 1 h. Następnie usunięto rozpuszczalnik na wyparce próżniowej, po czym suszono konwekcyjnie w temperaturze 120°C przez 48 h.
Na Fig. 7 przedstawiono zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu krzemionka-lignina otrzymanego w powyższy sposób. Na Fig. 8 przedstawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla uzyskanego kompozytu.
P r z y k ł a d VII 3
Użyto 0,50 g ligniny rozpuszczonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 (v/v) w ce3 lu przygotowania roztworu 1 oraz 0,65 g nadjodanu sodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody, w celu sporządzenia roztworu 2 (utleniającego). Proces otrzymywania krzemionki, a w dalszej kolejności jej modyfikację: wstępną (silanem) i właściwą (ligniną Krafta) przeprowadzono jak w przykładzie VI.
Na Fig. 9 zamieszczono zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu pozyskanego w niniejszy sposób. Na Fig. 10 przedstawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla biokompozytu krzemionka-lignina.
P r z y k ł a d VIII 3
Zastosowano 2,50 g ligniny rozpuszczonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 3 (v/v) w celu przygotowania roztworu 1 oraz 3,25 g nadjodanu sodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody,
PL 220 491 B1 w celu sporządzenia roztworu 2 (utleniającego). Proces otrzymywania krzemionki, a w dalszej kolejności jej modyfikację: wstępną (silanem) i właściwą (ligniną Krafta) przeprowadzono jak w przykładzie VI.
Na Fig. 11 zaprezentowano zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu krzemionka-lignina otrzymanego według wspomnianego opisu. Na Fig. 12 przedstawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla uzyskanego kompozytu.
P r z y k ł a d IX 3
Użyto 2,45 g ligniny rozpuszczonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 (v/v) w ce3 lu przygotowania roztworu 1 oraz 3,20 g nitrozodisulfonianu disodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody, w celu sporządzenia roztworu 2 (utleniającego). Proces otrzymywania krzemionki, a w dalszej kolejności jej modyfikację: wstępną (silanem) i właściwą (ligniną Krafta) przeprowadzono jak w przykładzie VI.
P r z y k ł a d X 3
Zastosowano 0,50 g ligniny rozpuszczonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 3 (v/v) w celu przygotowania roztworu 1 oraz 0,65 g nadjodanu sodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody, w celu sporządzenia roztworu 2 (utleniającego). Proces otrzymywania krzemionki, a w dalszej kolejności jej modyfikacja właściwa (ligniną Krafta) została przeprowadzona jak w przykładzie VI, przy czym pomija się proces modyfikacji wstępnej N-2-(aminoetylo)-3-aminopropylotrimetoksysilanem.
P r z y k ł a d XI
A. Otrzymywanie nośnika - krzemionki uwodnionej 3
Do reaktora umieszczonego w łaźni wodnej nagrzanej do temperatury 85°C, zawierającego 200 cm wodnego roztworu czynnika hydrofobizującego (nienasycony alkohol tłuszczowy C1 - C4 o średnim 3 stopniu oksyetylowania 7), dozowano 60 cm3 5-proc. roztworu krzemianu sodu z 19,6 g siarczanu(VI) 33 sodu. W drugim stadium dozowano 740 cm krzemianu sodu ze stałą szybkością 8 cm /min oraz 33
420 cm3 roztworu kwasu siarkowego(VI) z zadaną szybkością 4 cm3/min. Układ intensywnie mieszano. Krzemionkę odsączono pod zmniejszonym ciśnieniem i przemywano kilkakrotnie gorącą wodą, a następnie suszono konwekcyjnie w temperaturze 105°C w czasie 24 h.
B. Sposób modyfikacji
Krzemionkę poddano procesowi modyfikacji: wstępnej W-2-(aminoetylo)-3-aminopropylotrimetoksysilanem (w ilości 5 części wagowych silanu na 100 części wagowych krzemionki) i właściwej (ligniną Krafta). Proces modyfikacji właściwej uprzednio przygotowanej silanizowanej krzemionki rozpoczęto od sporządzenia dwóch roztworów wyjściowych. Roztwór 1 zawierał 0,15 g ligniny rozpusz3 czonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 (v/v). Roztwór 2 (utleniający) składał się 3 z 0,20 g nadjodanu sodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody. Następnie roztwór 2 dozowano pompą 3 perystaltyczną z szybkością 1,1 cm /min do roztworu 1. Układ intensywnie mieszano. Proces utleniania ligniny prowadzono bez dostępu światła. Po zadozowaniu układ dodatkowo mieszano przez około 30 min. W dalszej kolejności, do tak przygotowanej mieszaniny dodano 5 g silanizowanej krzemionki, całość mieszano jeszcze przez 1 h. Następnie usunięto rozpuszczalnik na wyparce próżniowej, po czym suszono konwekcyjnie w temperaturze 120°C przez 48 h.
Na Fig. 13 przedstawiono zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu krzemionka-lignina otrzymanego w powyższy sposób. Na Fig. 14 przedstawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla uzyskanego biokompozytu krzemionka-lignina.
P r z y k ł a d XII 3
Użyto 0,50 g ligniny rozpuszczonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 (v/v) w ce3 lu przygotowania roztworu 1 oraz 0,65 g nadjodanu sodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody, w celu sporządzenia roztworu 2 (utleniającego). Proces otrzymywania krzemionki, a w dalszej kolejności jej modyfikację: wstępną (silanem) i właściwą (ligniną Krafta) przeprowadzono jak w przykładzie XI.
Na Fig. 15 zamieszczono zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu pozyskanego w powyższy sposób. Na Fig. 16 przedstawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla biokompozytu krzemionka-lignina.
P r z y k ł a d XIII 3
Zastosowano 2,50 g ligniny rozpuszczonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 3 (v/v) w celu przygotowania roztworu 1 oraz 3,25 g nadjodanu sodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody, w celu sporządzenia roztworu 2 (utleniającego). Proces otrzymywania krzemionki, a w dalszej kolejności jej modyfikację: wstępną (silanem) i właściwą (ligniną Krafta) przeprowadzono jak w przykładzie XI.
PL 220 491 B1
Na Fig. 17 zaprezentowano zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biokompozytu krzemionka-lignina otrzymanego według niniejszego opisu. Na Fig. 18 przedstawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy dla uzyskanego biokompozytu.
P r z y k ł a d XIV 3
Zastosowano 2,45 g ligniny rozpuszczonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 3 (v/v) w celu przygotowania roztworu 1 oraz 3,20 g nitrozodisulfonianu disodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody, w celu sporządzenia roztworu 2 (utleniającego). Proces otrzymywania krzemionki, a w dalszej kolejności jej modyfikację: wstępną (silanem) i właściwą (ligniną Krafta) przeprowadzono jak w przykładzie XI.
P r z y k ł a d XV 3
Zastosowano 0,50 g ligniny rozpuszczonej w 75 cm3 roztworu dioksan:woda w stosunku 9:1 3 (v/v) w celu przygotowania roztworu 1 oraz 0,65 g nadjodanu sodu rozpuszczonego w 30 cm3 wody, w celu sporządzenia roztworu 2 (utleniającego). Proces otrzymywania krzemionki, a w dalszej kolejności jej modyfikacja właściwa (ligniną Krafta) została przeprowadzona jak w przykładzie XI, przy czym pomija się proces modyfikacji wstępnej N-2-(aminoetylo)-3-aminopropylotrimetoksysilanem.
T a b e l a 1. Zawartość procentowa pierwiastków w wytworzonych kompozycjach
| Numer przykładu | N [%] | C [%] | H [%] | S [%] |
| 1 | 0,365 | 2,542 | 1,490 | 0,113 |
| 2 | 0,366 | 3,566 | 1,535 | 0,241 |
| 3 | 0,258 | 7,003 | 1,765 | 0,630 |
Zastrzeżenie patentowe
Claims (1)
- Sposób otrzymywania kompozytów krzemionka-lignina, znamienny tym, że matrycę stanowi krzemionka pozyskana metodą zol-żel, lub krzemionka emulsyjna, lub krzemionka uwodniona, lub krzemionka pirogenna, którą modyfikuje się roztworem ligniny w ilości 0,5-75, korzystnie 10 części wagowych w stosunku do 100 części wagowych krzemionki, zaktywizowanej roztworem silnych utleniaczy: nitrozodisulfonianu disodu, lub nitrozodisulfonianu dipotasu, lub nadmanganianu potasu, lub nadjodanu sodu, lub nadjodanu potasu, lub ozonu, ewentualnie modyfikuje się aminosilanem w ilości 0,5-25 części wagowych na 100 części wagowych krzemionki, korzystnie 5 części wagowych, przy czym proces syntezy kompozytu krzemionka-lignina prowadzi się w temperaturze 15-85°C, korzystnie 25°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL395391A PL220491B1 (pl) | 2011-06-21 | 2011-06-21 | Sposób otrzymywania kompozytów krzemionka-lignina |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL395391A PL220491B1 (pl) | 2011-06-21 | 2011-06-21 | Sposób otrzymywania kompozytów krzemionka-lignina |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL395391A1 PL395391A1 (pl) | 2013-01-07 |
| PL220491B1 true PL220491B1 (pl) | 2015-10-30 |
Family
ID=47624622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL395391A PL220491B1 (pl) | 2011-06-21 | 2011-06-21 | Sposób otrzymywania kompozytów krzemionka-lignina |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL220491B1 (pl) |
-
2011
- 2011-06-21 PL PL395391A patent/PL220491B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL395391A1 (pl) | 2013-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cheng et al. | Removal of methylene blue with hemicellulose/clay hybrid hydrogels | |
| Sun et al. | Robust superhydrophobicity of hierarchical ZnO hollow microspheres fabricated by two-step self-assembly | |
| CN104389176B (zh) | 一种含有氧化石墨烯的乳液型碳纤维上浆剂及其制备方法 | |
| EP2065431B1 (de) | Wässrige Dispersionen von Organosiliciumverbindungen | |
| CN108395867A (zh) | 一种安全环保高性能水性抗菌胶粘剂及其制备方法 | |
| CN103922687B (zh) | 一种氧化石墨烯增强石膏复合材料及其制备方法 | |
| DE102011007006A1 (de) | Wässrige Dispersionen von Organosiliciumverbindungen | |
| CN101735486B (zh) | 羧甲基壳聚糖季铵盐/累托石纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN103665393A (zh) | 一种静电作用诱导壳聚糖胶束的制备方法 | |
| CN104147977A (zh) | 一种木质素基阴阳离子型高分子表面活性剂及其制备方法 | |
| CN101955330A (zh) | 一种聚羧酸-醇胺型高分子助磨剂及其制备方法 | |
| CN109370344B (zh) | 沸石负离子涂料 | |
| CN114287421B (zh) | 一种防紫外生物农药复合微胶囊及其制备方法 | |
| CN104650353A (zh) | 一种纳米纤维素稳定Pickering乳液制备聚合物导电微球的方法 | |
| CN102720067B (zh) | 一种用于土建工程的聚乙烯醇纤维用纺丝油剂 | |
| CN111328827A (zh) | 一种季铵化聚倍半硅氧烷纳米球杂化抗菌材料及其制备方法 | |
| WO2012139804A1 (de) | Lösung umfassend propyl-funktionelle alkali-siliconate, silikate sowie verfahren zu deren herstellung | |
| CN112851205A (zh) | 一种绿色、质轻、隔热、高强度复合板材的制备方法 | |
| PL220491B1 (pl) | Sposób otrzymywania kompozytów krzemionka-lignina | |
| CN1308401C (zh) | 疏水性无机/有机复合微粒子的制造方法 | |
| CH719723A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von oberflächenmodifizierter mikrofibrillierter Cellulose | |
| CN104861077B (zh) | 一种纤维素纳米晶表面炔基官能化的方法 | |
| CN103289098A (zh) | 一种有机硅纳米复合材料及其制备方法 | |
| Xu et al. | Antibacterial GO@ SiO2 nanofluids/natural rubber composite films with and simultaneously enhanced mechanical strength and elongation at break: A new strategy beyond nanofillers | |
| WO2022013250A1 (fr) | Procédé de synthèse de particules de silice poreuse nanométriques et submicroniques par chimie douce |