Способ получения молекулярных органозолей кремнезема

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОРГАНОЗОЛЕЙ КРЕМНЕЗЕМА(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Щукин Георгий Лукич Беланович Анатолий Леонидович Савенко Виктор Петрович Карпушенков Сергей Александрович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Способ получения молекулярного органозоля кремнезема с концентрацией 2 до 55 мас.и размерами частиц 3-20 нм, заключающийся в том, что аморфный кремнезем,содержащий 98,2-99,2 мас.2, с удельной поверхностью 100-700 м 2/г растворяют в среде безводного органического растворителя, выбранного из группы, включающей-метилпирролидон, толуол и нефрас С 4-150/200. Изобретение относится к способу получения органозоля кремнезема молекулярной структуры и может найти применение в химической промышленности для получения органо-неорганических композиционных материалов, в качестве наполнителей полимерных и лакокрасочных материалов и особенно при получении материалов с использованием реагентов чувствительных к действию воды или не совместимых с водой систем. Известен способ получения стабильного пропанольного силиказоля со специфической поверхностью от 25 до 550 м 2/г, не содержащего агрегированных частиц с концентрацией 2 от 10 до 501. Способ включает а) замену воды на пропанол путем добавления пропанола к кислотному водному золю 2 с вышеуказанными характеристиками и содержащего 15 частиц в виде золя, не содержащего катионов в свободной форме б) отгонку воды с частью пропанола до получения концентрации 2 10-50 , воды 7,5 вес.и пропанола 90 в) последовательную замену воды на пропанол с повторением замен до тех пор, пока не получат стабильную пропанольную дисперсию силиказоля. Известен способ получения силиказоля, диспергированного в гидрофобном органическом растворителе, включающий а) центрифугирование водной дисперсии силиказоля с целью осаждения частиц 2, содержащихся в ней б) отделение первого осадка частиц в) добавление к этому осадку гидрофильного органического растворителя г) диспергирование этого первого осадка в растворителе д) смешивание диспергированных гидрофобным органическим растворителем частиц с олефильным агентом для обволакивания поверхности частиц 2 олефильными частицами е) центрифугирование силиказоля ж) отделение второго осадка частиц 2 з) добавление гидрофобного органического рас 9777 1 2007.10.30 творителя ко второму осадку частиц 2 и) диспергирование частиц 2 второго осадка в гидрофобном органическом растворителе 2. Перечисленные способы включают в себя стадии преобразования предварительно полученной водной дисперсии силиказоля. Недостатками этих способов являются их многостадийность и отсутствие возможности получения силиказоля в растворимой неагрегированной молекулярной форме. Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения молекулярных силиказолей с размером частиц 3-60 нм путем гидролиза сверхразветвленного полиэтоксисилана в среде сольватирующего растворителя с концентрацией 0,5-20 с последующей внутримолекулярной циклизацией полученного продукта путем его кипячения,отгонкой образующейся воды и растворением в среде безводного органического растворителя из ряда диоксан, ацетон, тетрагидрофуран, диметиловый эфир этиленгликоля,этилацетат, бутилацетат 3. Основными недостатками прототипа являются многостадийность и большие трудозатраты при получении исходного аморфного продукта, который затем растворяется в органических растворителях с образованием растворимого молекулярного силиказоля. Задачей изобретения является разработка способа получения золей растворимой молекулярной структуры кремнезема в органических растворителях, что позволило бы расширить круг используемых исходных систем при получении новых полимерных, не совместимых с водой композиций. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что формирование молекулярной структуры органозолей кремнезема с концентрацией 2 до 55 мас.и размерами частиц 3-20 нм осуществляют путем растворения аморфного кремнезема, содержащего 98,299,2 мас.2, с удельной поверхностью 100-700 м 2/г в среде безводного органического растворителя, выбранного из группы, включающий -метилпирролидон, толуол, нефрас 4-150/200). Вязкость и размеры частиц 2 в органозолях существенно зависят от природы растворяемого аморфного кремнезема, его концентрации и используемого растворителя. Изобретение проиллюстрировано следующими примерами. Пример 1 20 г аморфного кремнезема, содержащего 99,22, с удельной поверхностью 700 м 2/г и размерами частиц 30-50 нм медленно засыпают при перемешивании в растворитель (80 г) -метилпирролидон и перемешивают до его полного растворения. Полученный золь представляет собой прозрачный раствор, содержащий 202, имеет вязкость 9 спуаз и размер частиц 3-6 нм. Примеры 2-12 осуществляют аналогично примеру 1, меняя только исходный аморфный кремнезем и растворитель (см. таблицу). Характеристика исХарактеристика получаемого ходного кремнезема органозоля СодерУд. поСодер- Вяз- РазмеЦвет, прозрачжание верхность,жание кость, ры часность 2,м 2/г 2,спуаз тиц, нм 99,2 700 прозрачный 20 9 3-6 раствор 99,2 700 прозрачный 55 12 3-6 опалесцирующий раствор 98,2 100 прозрачный 10 12 5-10 опалесцирующий раствор с желтым оттенком 2 Продолжение табл. Характеристика исХарактеристика получаемого ходного кремнезема органозоля СодерУд. поСодер- Вяз- РазмеЦвет, прозрачжание верхность,жание кость, ры часность 2 2,м /г 2,спуаз тиц, нм 98,2 100 прозрачный 12,8 15 5-10 опалесцирующий раствор с желтым оттенком 99,2 700 опалесцирую 9 10 5-10 щий раствор 99,2 700 опалесцирую 13 15 5-10 щий раствор 98,2 100 опалесцирую 6 11 7-15 щий раствор с желтым оттенком 98,2 100 опалесцирую 9 16 7-20 щий раствор с желтым оттенком 99,2 700 опалесцирую 8 10 5-10 щий раствор 99,2 700 опалесцирую 11,7 14 5-10 щий раствор 98,2 100 опалесцирую 5 11 6-12 щий раствор с желтым оттенком 98,2 100 опалесцирую 8,7 15 6-20 щий раствор с желтым оттенком Предложенный способ позволяет получать растворимые органозоли молекулярной структуры. Меняя концентрацию и природу растворяемого аморфного кремнезема и растворителя можно регулировать в получаемых органозолях размеры частиц, их концентрацию и вязкость. Источники информации 1.0699626 1, 1998. 2.0372124 1, 1992. 3.2140393 1, 1999. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3