PL47429B1 - - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania sub¬ telnie rozdrobnionego kwasu krzemowego o bar¬ dzo niskim ciezarze nasypowym, który z weglo¬ wodorami i innymi organicznymi cieczami da¬ je bezbarwne roztwory koloidalne.Subtelnie rozdrobniony kwas krzemowy znaj¬ duje zastosowanie w przemysle fajfyrj i lakierów jako srodek zageszczajacy, jako srodek zapobie¬ gajacy osadzaniu sie farib pigmentowych, jako srodek matujacy, srodek sluzacy do wytwa¬ rzania lakierów o polysku jedwabistym jak ' równiez do tiksotropii lakierów natryskowych, podawanie kwasu krzemowego, który w surow¬ cach lakierniczych rozpuszcza sie koloidalnie i daje bezbarwne zele, jest do tych celów w wiekszosci przypadków niezbedne, aiby wyklu- *) Wlasciciel .patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa: dr Friedrich Wolf, dr Hermann Beyer i Hans Kazmirczak. czyc niepozadane zmetnienie i zamglenia blonki lakierowej. Do tych celów nadaja sie w pierw¬ szym rzedzie kwasy krzemowe, otrzymane dro¬ ga hydrolizy w fazie gazowej lub przez spala¬ nie lotnych zwiazków krzemowych, przede wszystkim cztercchiorku krzemu. • Produkty te znajduja takze zastosowanie jako jasne, akyw- ne wypelniacze w przemysle gumowym, szcze¬ gólnie przy wytwarzaniu bezbarwnych gatun¬ ków gumy, w przemysle klejów, przy otrzyma waniu sztucznych zywic i w wieiu innych ga¬ leziach przemyslu.Znane sa liczne sposoby wytwarzania subtel¬ nie rozdrobnionego kwasu krzemowego. Najczes¬ ciej kwas krzemowy wytraca sie przy tempera¬ turze 60—100°C pGdczas intensywnego miesza¬ nia i stosujac rozcienczone roztwory reagentów.Do wytracania kwasu krzemowego z roztworów szkla wodnego mozna stosowac rózne Jcwasy np. kwas siarkowy, solny, weglowy itp. Wytraconykwas krzemowy uwalnia sie od elektrolitów przez przemywanie, suszy i miele.W czasie otrzymywania kwasu krzemowego przez wytracanie, roztworów szkla wodnego za pomoca kwasu, kwas krzemowy wydziela sie na ogól najpierw w postaci drobnoziarnistej. Ten drobnoziarnisty kwas laczy sie na wieksze czastki w czasie procesu suszenia w obec¬ nosci wody, na skutek czego po wysuszeniu otrzymuje sie czasteczki o wielkosci mniej wie¬ cej 50—1000 mp,. Kwas krzemowy o tak duzj^ch czastkach nie nadaje sie oczywiscie do rozpra¬ szania koloidalnego w cieczach organicznych.Kwasy krzemowe nadajace sie doskonale do róznych celów otrzymuje sie przez spalanie lub hydrolize w fazie gazowej lotnych zwiazków krzemowych, przede wszystkim czterochlorku krzemu. Ten sposób (Dostepowania wymaga sto¬ sowania skomplikowanej aparatury, przy czym do jej konstrukcji nalezy stosowac drogie ma¬ terialy ze wzgledu na korozje. Produkty wyj¬ sciowe, jak czterochlorek krzemu, sa równiez stosunkowo drogie, a ich koszt stanowi znaczna czesc kosztów wytwarzania.Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwa¬ rzania kwasu krzemowego, wykazujacego ana¬ logiczne wlasciwosci, jak kwas krzemowy otrzy¬ mywany przez spalanie lotnych zwiazków krze- mu. Sposób wedlug ^wynalazku jest jednak ta¬ ni, gdyz kwas krzemowy uzyskuje sie w nim przez strajcanie.Stwierdzono bowiem nieoczekiwanie, ze moz¬ na otrzymac drobnoziarniste wyaokodyspersyj- ne kwasy krzemowe o ciezarze nasypowym okolo 40-^50 g/l wykazujace równoczesnie dobra rozpuszczalnosc w niektórych rozpuszczalnikach organicznych, na przyklad weglowodorach, jeze¬ li najpierw wytwarza sie w znany sposób drob¬ noziarnisty hydrozel kwasu krzemowego przez dolewanie rozcienczonego kwasu siarkowego do roztworu szkla wodnego w podwyzszonej tempe¬ raturze, uwalnia go od elektrolitów przez prze¬ mywanie, a nastepne calkowicie wypiera sie miiedzymicelama wode z galaretowatego osadu za pomoca rozpuszczalnego w wodzie rozpusz¬ czalnika organicznego i produkt suszy sie w znany sposób.Drobnoczasteczkowe, podobne do skrzeku za¬ biego, hydrozele kwasu krzemowego o«trzymuje sie znanymi metodami* Na przyklad do ogrzewane¬ go do temperatury 8Ó°C roztworu szkla wod¬ nego, o gestosci 1,101 (Na-fi : SiO^ = 1 : 3.35) dolewa sie silnie mieszajac kwasu siarkowego o gestosci 1,032 az do zmetnienia mieszaniny re¬ akcyjnej . Dolewanie kwasu siarkowego przerywa sie teraz i tak dlugo miesza dalej, az rozpcczr- nie sie wytracac galaretowaty kwTas krzemowy.Dodawanie H2SO4 prowadzi sie teraz dalej az do osiagniecia wartosci pH3. Wytracony pro¬ dukt przemywa sie teraz az do uwolnienia go od elektrolitów i przez odsaczenie uwalnia sie w mozliwie wysokim stopniu od wody. We wstepnie odwodnionym galaretowatym hydroze- lu zastepuje sie wedlug wynalazku wode roz¬ puszczalnym w wodzie rozpuszczalnikiem orga¬ nicznym, przez zmieszanie tego zelu z takim rozpuszczalnikiem i nastepujace po tym przesa¬ czenie. Proces ten powtarza sie ewentualnie kilkakrotnie. Jest równiez mozliwe przesaczanie rozpuszczalnika organicznego przez galaretowa¬ ty osad kwasu krzemowego, az do osiagniecia pozadanego stopnia odwodnienia. Poddany ta¬ kiej obróbce wytracony produkt suszy sie jak zwykle w temperaturze 100—150°C.Do odwadniania mozna równiez stosowac mieszaniny róznych rozpuszczalnych w wodzie cieczy organicznych, na przyklad mieszanine kwasu octowego i metanolu w stosunku 1:1.Otrzymane rozcienczone wodne roztwory wyzej wymienionych rozpuszczalników mozna za pomoca odpowiednich znanych metod, takich jak destylacja, zageszczac, po czym rozpuszczal¬ nik mozna ponownie stosowac do odwadniania.Nie jest bezwarunkowo wymagane uzywanie bezwodnego rozpuszczalnika organicznego, wy¬ starcza stezenie 90—95%.Po wysuszeniu otrzymuje sie drobnoziarniste kwasy krzemowe, wykazujace analogiczne wla¬ sciwosci, jak kwasy krzemowe otrzymane przez prazenie lulb hydrolize w fazie gazowej lotnych zwiazków krzemowych. Ciezar nasypowy pro¬ duktów wytworzonych sposobem wedlug wyna¬ lazku waha sie pomiedzy 40 i 70 g/l. Zdolnosc adsoiipcji wody i oleju wedlug Colemana i Gardnera wynosi 500—650%. Wielkosc pierwot- nych czastek wynosi 5—30 m^. Produkty roz¬ puszczaja sie koloidalnie w niektórych cieczach organicznych, na przyklad weglowodorach i tworza przezroczyste zele.Stwierdzono równiez, ze mozna otrzymywac subtelnie (rozdrobnione kwasy krzemowe, które zasadniczo nie róznia sie wlasciwosciami od kwasów krzemowych, preparowanych przez spalanie, gdy galaretowaty osad kwasu krzemo- - 2 -wego uzyskany po odsaczeniu wody, najpierw podsusza sie az do osiagniecia 50% zawartosci wody, a nastepnie pozostala wode czesciowo lab calkowicie zastepuje rozpuszczalnym w wo¬ dzie rozpuszczalnikiem organicznym i suszy.Do usuwania wody z galaretowatych, subtel¬ nie rozdrobnionych hydrozeli kwasu krzemowe¬ go, w duzym stopniu uwolnionych od wody przez odsaczenie, stosuje sie wedlug wynalazku takze bezwodnik octowy, który reaguje z wo¬ da, zgodnie z równaniem: (CH3CO)20 + HgO -? 2 CH3COOH a po zakonczeniu reakcji, przebiegajacej ewen¬ tualnie dopiero po ogrzaniu, produkt saczy sie i suszy.Przyklad I(. Do 1 litra szkla wodnego o gestosc ci 1,101 (Na20 + SiOt = 1 : 1,35) dodaje sie 1 litr rozcienczonego kwasu siarkoweigo o gestos¬ ci 1,032. Oba roztwory powinny miec tempera¬ ture 80—90°C. Kwas siarkowy dodaje sie pod¬ czas intensywnego mieszania, przy ozym dolewa sie najpierw powoli tyle kwasu solnego, az szklo wodne zacznie metniec, po czym miesza sie dalej az rozpocznie sie wydzielac galareto¬ waty kwas krzemowy. Nastepnie dolewa sie w dalszym ciagu kwas siarkowy az do wartosci pH 3. Osad odsacza sie i przemywa woda az do usuniecia elektrolitów. Nastepnie miesza sie go z równa objetoscia kwasu octowego lub meta¬ nolu, po 2 godzinach odsacza sie i nastepnie su¬ szy w temperaturze 120°C. Wysuszony kwas krzemowy daje sie lekko ucierac na proszek.Odwodnienie za pomoca kwasu octowego lub metanolu mozna powtarzac kilkakrotnie przed suszeniem, aby osiagnac poprawe wlasciwosci otrzymanego kwasu krzemowego.W przypadku, gdy chce sie osiagnac szczegól¬ nie drobnoziarnisty kwas krzemowy, mozna po wytraceniu kwasu krzemowego pozwolic na o- sadzenie osadu, a nastepnie oddzielic górna naj¬ bardziej drobnoziarnista warstwe. Dalszy prze¬ rób obu warstw nastepuje oddzielnie.W ponizszej tablicy podane sa ciezary nasy¬ powe otrzymanych na tej drodze frakcji kwa¬ sów krzemowych, a mianowicie frakcji grubo¬ ziarnistej i drobnoczasteczkowej, odwodnionych przez jedno, dwu lub trzykrotne traktowanie za pomoca kwasu octowego lub metanolu.Zdolnosc adsorpcji wody i olejów wedlug Co- lemana i Gairdnera wynosi dla wszysitkiich kwa¬ sów krzemowych pomiedzy 500—650%. Ozna¬ czona pod mikroskopem elektronowym sred¬ nica czastek pierwotnych wynosi 5—30 m^.Ciezar nasypowy Rozpuszczalnik: kwas octowy metanol £ 5 drobno- drobno- Frakcja: -o g czastecz- czastecz- L-2 koma kowa 1. stopien odwodnienia 85g/l 50g/l 65g/l 2. stopien odwodnienia 75g/l 40g/l 50g/l 3. stopien odwodnienia 70g/l 40g/l 45g/l Przyklad II. Galaretowaty hydrozel kwasu krzemowego otrzymany wedlug przykladu I od¬ sacza sie i przemywa do uwolnienia od elektro¬ litów. Po mozliwie daleko idacym oddzieleniu wody przez odsaczenie otrzymuje sie placek fil¬ tracyjny zawierajacy okolo 10—15% stalej sub¬ stancji. Zawartosc wody oznacza sie w nim a- nalitycznie, po czym placek filtracyjny zadaje sie tuka iloscia bezwodnika octowego, która wy¬ starcza do zwiazania calej wody przez kwas oc¬ towy. Na zwiazanie 1 mola wody nalezy stoso¬ wac 1 mol bezwodnika octowego lub jego nad¬ miar. Reakcje wprowadza sie w bieg przez jgrzanie. Z chwila gdy calkowita ilosc wo¬ dy przereaguje, co nastepuje zazwyczaj w cza¬ sie 2 godzin, osad odsacza sie i suszy. Wysuszo¬ ny kwas krzemowy mozna latwo ucierac na pro¬ szek o ciezarze nasypowym 40 g/l. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania drobnoziarnistego kwa¬ su krzemowego o bardzo niskim ciezarze nasy¬ powym, tworzacego roztwory koloidalne z we¬ glowodorami i duza liczba cieczy organicznych, przez traktowanie kwasu krzemowego, otrzyma¬ nego na skutek dolewania kwasu siarkowego do roztworu szkla wodnego, organicznymi roz¬ puszczalnikami w celu usuniecia wody, zna¬ mienny tym, ze oddzielony drobnoziarnisty, ga<- laretowaty hydrozel kwasu krzemowego przed zestaleniem na twardy zel traktuje sie bezcis- nieniowo metanolem, kwasem octowym lodo¬ watym, bezwodnikiem kwasu octowego lub ich mieszanina, a nastepnie odsacza sie na saczku prózniowym, przy czym postepowanie to ewen¬ tualnie powtarza sie wielokrotnie, a placek fil¬ tracyjny w znany sposób suszy sie i rozciera. VEB Farbenfabrik Wolfen Zastepca: dr Andrzej Au rzecznik patentowy 1199. RSW „Prasa" Kielce. PL