RU2602129C1 - Способ получения модифицированных металлами наполнителей для резин - Google Patents
Способ получения модифицированных металлами наполнителей для резин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2602129C1 RU2602129C1 RU2015129274/05A RU2015129274A RU2602129C1 RU 2602129 C1 RU2602129 C1 RU 2602129C1 RU 2015129274/05 A RU2015129274/05 A RU 2015129274/05A RU 2015129274 A RU2015129274 A RU 2015129274A RU 2602129 C1 RU2602129 C1 RU 2602129C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filler
- metal
- rubber
- temperature
- hours
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0009—Forming specific nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/36—Silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/12—Adsorbed ingredients, e.g. ingredients on carriers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L21/00—Compositions of unspecified rubbers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению эластомерных композиционных материалов. Осуществляют приготовление насыщенного водного раствора формиата металла с добавлением наполнителя. Металл выбирают из меди, никеля или кобальта. Наполнитель выбирают из аэросила, коллоидной кремнекислоты или технического углерода. Для адсорбции формиата металла на наполнителе суспензию при периодическом перемешивании выдерживают в течение 72 часов при 25°C. Осуществляют фильтрацию раствора, сушку осадка в течение 3 часов при температуре 70°C и его измельчение. Измельченный порошок подвергают высокотемпературному разложению с образованием на поверхности наполнителя нано- и микрочастиц металла. Обеспечивается упрощение способа модификации наполнителя для резин и возможность формирования высокодисперсных частиц металлов переменной валентности на поверхности наполнителя для использования его при получении резин с повышенными термостойкостью, электропроводностью и теплопроводностью. 1 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к нанотехнологиям получения эластомерных композиционных материалов, модифицированных металлами переменной валентности, для повышения их теплопроводности, электропроводности, термостойкости, при высокотемпературных условиях эксплуатации, и придания эластомерам других специфических и уникальных физических и эксплуатационных свойств.
Известен способ получения наполнителя резины, при котором базовый порошок состава SiO2+С+ примеси оксидов металлов получают из исходной или предварительно обработанной анаэробными бактериями рисовой лузги обжигом при температуре 300-700°C, после чего смешивают ингредиенты, высушивают при температуре 110-120°C с постоянным перемешиванием, протирают через сито и получают гранулированный наполнитель (патент 2531180 РФ, МПК С08К 3/04, С08К 3/22, С08К 3/36, 20.10.2014).
Недостатком предложенного способа является ограничения при использовании его для введения модифицирующих добавок в виде частиц металлов переменной валентности. Кроме этого при использовании предложенного наполнителя не обеспечивается повышенная термостойкость, электропроводность и теплопроводность резин.
Известен способ получения модифицированного наполнителя для каучуков, резин и других эластомеров, содержащего фуллерены и 80-95 мас. % углеродной смеси, изготовленной из графита, обработанного хромовой кислотой при отношении массы графита к массе кислоты от 1:0,2 до 1:0,5, путем резистивного нагрева при пусковом токе величиной 90 А и рабочем токе величиной 25-35 А (патент 2151781 РФ, МПК С08К 3/04, C08L 21/00, 27.06.2000).
Недостатком этого способа является высокая трудоемкость, специальное аппаратурное оформление. Данная модификация не позволяет обеспечить повышенную термостойкость, электропроводность и теплопроводность резин.
Также известен способ получения наночастиц и изготовления материалов и устройств, содержащих наночастицы (патент 2233791 РФ, МПК В82В 3/00, B22F 9/30, G11B 5/845, 10.08.2004), включающий проведение процессов синтеза наночастиц, иммобилизованных на поверхности твердотельного носителя, и формирования материалов, содержащих наночастицы, отличающийся тем, что синтез наночастиц проводится под действием химических воздействий, или химических и физических воздействий, или их комбинаций в мономолекулярном слое на поверхности жидкой фазы.
Недостатком этого способа является высокая трудоемкость, низкий выход продукта.
Известен способ получения наполнителя резины, имеющий состав, мас. %: SiO2(26-98)+С(0,5-66)+ примесь Fe2O3(0,2-0,3)+ примеси оксидов CaO, Na2O, K2O, MgO, Al2O3 - остальное, плюс сверх 100% каучук, полученный из природного сырья, +S; с размерами кристаллов диоксида кремния диаметром 6-10, длиной 100-400 нм (патент 2530130 РФ, МПК С08К 3/04, С08К 3/22, С08К 3/36, C08L 21/00, С01В 33/12, 20.10.2014).
Недостатком предложенного способа является ограничения при использовании его для введения модифицирующих добавок в виде частиц металлов переменной валентности. Кроме этого при использовании предложенного наполнителя не обеспечивается повышенная термостойкость, электропроводность и теплопроводность резин.
Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является способ терморазложения металлсодержащих соединений на поверхности микрогранул различной природы. Сущность способа заключается в том, что предварительно над разогретым углеводородным маслом создается «кипящий» слой микрогранул SiO2, политетрафторэтилена и др. и при достижении в реакторе достаточно высокой температуры (250-300°C) по каплям вводится раствор металлсодержащего соединения таким образом, чтобы обеспечить его разложение с образованием наночастиц нужного состава на поверхности микрогранул в кипящем слое (Кособудский, И.Д. Введение в химию и физику наноразмерных объектов / И.Д. Кособудский, Н.М. Ушаков, Г.Ю. Юрков. - Саратов: СГТУ, 2007. - 182 с., стр. 52-55).
Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата при использовании этого способа получения наполнителей, модифицированных металлами переменной валентности, является высокая трудоемкость или невозможность последующей отмывки модифицированного наполнителя от минерального масла, низкий выход конечного продукта и сложное аппаратурное оформление.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа модификации наполнителей металлами переменной валентности для использования их при получении резин со специальными свойствами (повышенная термостойкость, электропроводность, теплопроводность и др.).
Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение способа модификации наполнителя для резин, формирование высокодисперсных частиц металлов переменной валентности на поверхности наполнителя.
Технический результат достигается в способе получения модифицированных металлами наполнителей для резин, включающем высокотемпературное разложение формиатов кобальта, никеля или меди с образованием на поверхности наполнителя, выбранного из ряда оксид кремния, технический углерод, нано- и микрочастиц металла, при этом осуществляют высокотемпературное разложение сухой смеси наполнителя и формиата металла, полученной после предварительного выдерживания их в водном растворе в течение 72 часов при 25°C.
Сущность изобретения заключается в том, что модифицированный наполнитель получают методом адсорбции растворенного формиата металла (прекурсора) на поверхности наполнителя с его последующим высокотемпературным разложением.
При этом при нагревании прекурсора, адсорбированного на поверхности наполнителя, происходит его разложение с выделением металла, частички которого стабилизируются на поверхности наполнителя.
Высокотемпературное разложение формиатов металлов переменной валентности происходит в среде наполнителя в смеси с ним.
В предлагаемом способе используют следующие компоненты.
В качестве прекурсора используют дигидрат формиата меди Cu(НСОО)2·2H2O (ТУ 6-09-4384-77), дигидрат формиата никеля Ni(HCOO)2·2H2O (ТУ 6-09-02-478-88), дигидрат формиата кобальта Со(НСОО)2·2H2O (ТУ 6-09-08-1634-82).
В качестве наполнителей используют технический углерод печной из жидкого сырья П324 (ГОСТ 7885-77), минеральные наполнители аэросил А-175 (ГОСТ 19729-74) и коллоидную кремнекислоту БС-120 (ГОСТ 18307-78).
Способ получения модифицированных металлами наполнителей для резин осуществляется следующим образом.
В химическом стакане готовится насыщенный водный раствор формиата металла. Затем добавляется наполнитель, полученная суспензия при периодическом перемешивании выдерживается трое суток при 25°C. В качестве центра адсорбции формиата металла выступает наполнитель, на который происходит адсорбция прекурсора. Затем раствор отфильтровывается и осадок, представляющий собой смесь наполнителя и формиата металла, адсорбированного на наполнителе, термостатируется в течение 3 часов при температуре 70°C. Полученный продукт измельчается в ступке. Измельченный порошок помещается в керамический стакан и прогревается в муфельной печи при индивидуальной для каждого формиата (прекурсора) температуре модификации в течение одного часа в инертной среде. Время выдержки в растворе может варьироваться в зависимости от необходимого количества вводимого металла и размеров образующихся частиц, то есть чем меньше концентрация прекурсора в растворе, тем меньше образующиеся адсорбированные частицы соли и тем меньше образующаяся частица металла. Аналогично влияет и время выдержки полученной суспензии до начала фильтрации и сушки.
Данные о режимах модификации наполнителя для формиатов разных металлов представлены в таблице 1.
Определение размера частиц металлов и исследование их строения в наполнителе производится при помощи растрового электронного микроскопа Versa 3D DualBeam (компании FEI, США) в режиме низкого вакуума.
В таблице 2 представлено содержание металлов в наполнителе, определенное по данным микрорентгеноспектрального анализа модифицированных наполнителей, содержащих высокодисперсные частицы меди, никеля и кобальта.
На фигуре приведены микрофотографии частиц металлов, полученных на различных «подложках» (частицах наполнителя).
В зависимости от типа «подложки» образовывались высокодисперсные частицы металлов различной формы и различных размеров (от десятка нанометров до нескольких микрон). Так, в случае белой сажи БС-120 образовались частицы меди кубической формы; в аэросиле А-175 образовались частицы меди преимущественно в форме октаэдров; в техническом углероде П-324 образовывались шарообразные частицы меди, собранные в агломераты различных размеров. При синтезе никеля в массе наполнителя образовались частицы неправильной формы. Частицы кобальта имеют преимущественно шарообразную форму; кроме того, на агломератах белой сажи и аэросила наблюдается образования в виде рыхлой «ветвистой» структуры, построенные из частиц кобальта, в то время как для П-324 характерно образование цепочечных структур из кобальта и частичек технического углерода.
Из данных таблицы 2 видно, что содержание металлов переменной валентности в наполнителях можно варьировать в широких пределах и в зависимости от типа наполнителя и природы металлических частиц.
Полученные результаты подтверждают модификацию наполнителей (оксида кремния, технического углерода) с образованием на поверхности наполнителя высокодисперсиых частиц металлов переменной валентности.
Пример 1.
В химическом стакане емкостью 500 мл в 100 мл воды готовили насыщенный водный раствор формиата меди. Затем добавляли 50 г коллоидной кремнекислоты БС-120, полученную суспензию при периодическом перемешивании выдерживали трое суток (72 часа) при 25°C. Затем раствор отфильтровывали и осадок сушили в термостате (термостатировали) в течение 3 часов при температуре 70°C. Полученный продукт измельчали в ступке. Измельченный порошок помещали в керамический стакан и прогревали в муфельной печи при температуре 230°C в течение одного часа в среде аргона.
Пример 2.
Выполнялся аналогично примеру 1 с использованием наполнителя аэросила А-175.
Пример 3. Выполнялся аналогично примеру 1 с использованием наполнителя технического углерода П324.
Пример 4.
Выполнялся аналогично примеру 1 с использованием в качестве прекурсора формиата никеля. Измельченный порошок прогревали в муфельной печи при температуре 260°C.
Пример 5.
Выполнялся аналогично примеру 4 с использованием наполнителя аэросила А-175.
Пример 6.
Выполнялся аналогично примеру 4 с использованием наполнителя технического углерода П324.
Пример 7.
Выполнялся аналогично примеру 1 с использованием в качестве прекурсора формиата кобальта. Измельченный порошок прогревали в муфельной печи при температуре 300°C.
Пример 8.
Выполнялся аналогично примеру 7 с использованием наполнителя аэросила А-175.
Пример 9.
Выполнялся аналогично примеру 7 с использованием наполнителя технического углерода П324.
Таким образом, предложенный простой способ получения модифицированных металлами наполнителей для резин путем высокотемпературного разложения сухой смеси наполнителя и формиата металла, полученной после предварительного выдерживания их в водном растворе в течение 72 часов при 25°C, обеспечивает формирование высокодисперсных частиц металлов переменной валентности на поверхности наполнителя для использования его при получении резин со специальными свойствами (повышенная термостойкость, электропроводность, теплопроводность и др.).
Claims (1)
- Способ получения модифицированных металлами наполнителей для резин, включающий высокотемпературное разложение формиатов кобальта, никеля или меди с образованием на поверхности наполнителя, выбранного из ряда: оксид кремния, технический углерод, нано- и микрочастиц металла, отличающийся тем, что осуществляют высокотемпературное разложение сухой смеси наполнителя и формиата металла, полученной после предварительного выдерживания их в водном растворе в течение 72 часов при 25°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129274/05A RU2602129C1 (ru) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Способ получения модифицированных металлами наполнителей для резин |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129274/05A RU2602129C1 (ru) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Способ получения модифицированных металлами наполнителей для резин |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2602129C1 true RU2602129C1 (ru) | 2016-11-10 |
Family
ID=57278273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015129274/05A RU2602129C1 (ru) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Способ получения модифицированных металлами наполнителей для резин |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2602129C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2233791C2 (ru) * | 2002-03-26 | 2004-08-10 | Закрытое акционерное общество "ТЕТРА" | Способ получения наночастиц и изготовления материалов и устройств, содержащих наночастицы |
| WO2008043634A1 (en) * | 2006-10-13 | 2008-04-17 | Evonik Degussa Gmbh | Surface-modified, structurally modified fumed silicas |
| WO2013130772A1 (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-06 | Cabot Corporation | Modified carbon blacks having low pah amounts and elastomers containing the same |
| RU2499850C1 (ru) * | 2012-06-04 | 2013-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Способ получения металлсодержащего углеродного наноматериала |
| RU2531180C2 (ru) * | 2012-01-27 | 2014-10-20 | Виктор Владимирович Виноградов | Способ получения наполнителя резины |
-
2015
- 2015-07-16 RU RU2015129274/05A patent/RU2602129C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2233791C2 (ru) * | 2002-03-26 | 2004-08-10 | Закрытое акционерное общество "ТЕТРА" | Способ получения наночастиц и изготовления материалов и устройств, содержащих наночастицы |
| WO2008043634A1 (en) * | 2006-10-13 | 2008-04-17 | Evonik Degussa Gmbh | Surface-modified, structurally modified fumed silicas |
| RU2531180C2 (ru) * | 2012-01-27 | 2014-10-20 | Виктор Владимирович Виноградов | Способ получения наполнителя резины |
| WO2013130772A1 (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-06 | Cabot Corporation | Modified carbon blacks having low pah amounts and elastomers containing the same |
| RU2499850C1 (ru) * | 2012-06-04 | 2013-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Способ получения металлсодержащего углеродного наноматериала |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100956505B1 (ko) | 탄소계 입자／구리로 된 복합재료의 제조방법 | |
| US10358457B2 (en) | Metal oxalate hydrate body having a certain shape, preparation method thereof, and metal oxide/carbon composite body prepared from the same | |
| CN107150127B (zh) | 球形钴粉的制备方法 | |
| Noushad et al. | Low surface area nanosilica from an agricultural biomass for fabrication of dental nanocomposites | |
| Yeo et al. | Evolution of the morphology of Cu 2 O microcrystals: cube to 50-facet polyhedron through beveled cube and rhombicuboctahedron | |
| Yin et al. | Controlled synthesis of hollow α-Fe2O3 microspheres assembled with ionic liquid for enhanced visible-light photocatalytic activity | |
| JP2010261090A (ja) | 銀ナノワイヤーの製造方法及び銀ナノワイヤー | |
| CN109332681B (zh) | 碳包覆的铁-碳化三铁磁性纳米颗粒的制备方法 | |
| CN111821976B (zh) | 一种限阈型铁基费托合成催化剂及其制备方法 | |
| Ray et al. | Non-isothermal decomposition kinetics of nano-scale CaCO3 as a function of particle size variation | |
| TWI609842B (zh) | 氧(氫氧)化鐵(iron oxyhydroxide)奈米分散液 | |
| CN105600833A (zh) | 一种球状介孔氧化铁及其制备方法 | |
| CN108452816A (zh) | 一种小粒径金属磷化物纳米粒子/还原型石墨烯复合材料及其制备方法 | |
| RU2602129C1 (ru) | Способ получения модифицированных металлами наполнителей для резин | |
| CN107460021B (zh) | 一种低温石墨烯基纳米硼酸盐复合材料的制备方法 | |
| Cai et al. | Spherically aggregated Cu 2 O–Ta hybrid sub-microparticles with modulated size and improved chemical stability | |
| CN107020055B (zh) | 一种SiO2@ZnO核壳结构多足小球纳米复合材料的制备方法及其应用 | |
| TWI615359B (zh) | 吸附材料分散液及吸附方法 | |
| KR101522939B1 (ko) | 그래핀 산화물 템플레이트를 이용한 알루미나 나노시트 및 이의 제조방법 | |
| JP4378160B2 (ja) | 多孔質粒状塩基性炭酸マグネシウム及びその製造方法 | |
| CN113680291B (zh) | 一种顺磁性金属氧化物/尖晶石/碳复合微球的制备方法 | |
| KR101141716B1 (ko) | 대면적 산화철 나노입자의 대량 제조 방법 | |
| Khannanov et al. | Direct growth of oriented nanocrystals of gamma-iron on graphene oxide substrates. Detailed analysis of the factors affecting unexpected formation of the gamma-iron phase | |
| Zhang et al. | Modifying effects of polyethylene glycols and sodium dodecyl sulfate on synthesis of Ni nanocrystals in 1, 2-propanediol | |
| CN113548687A (zh) | 一种花状硫化铜颗粒及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170717 |