способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла
Классы МПК: | C01B33/152 получение гидрогелей |
Автор(ы): | Горохов С.Н., Шабанова Н.А. |
Патентообладатель(и): | Горохов Сергей Николаевич, Шабанова Надежда Антоновна |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-03-27 публикация патента:
10.09.2002 |
Изобретение относится к получению водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, которые могут быть использованы при создании композиционных материалов, покрытий, клеев и т.д. Сущность изобретения заключается в ведении в гидрозоль кремнезема гидроксида щелочного металла, борной кислоты и/или ее соли в количествах, обеспечивающих молярное соотношение SiO2: Ме2О:В2О3:Н2О=1:(0,04-0,3):(0,005-0,08):(1,5-6,5), при этом компоненты перемешивают при критерии Рейнольдса не выше 150 с последующей выдержкой образовавшейся полисиликатной системы при температуре 0-100oС до образования пространственной гелеобразной структуры с прочностью (модулем Юнга) более 20
103 Па. Согласно изобретению повышается прочность продукта до ~50
103 Па при упрощении самого способа.
![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188002/8226.gif)
![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188002/8226.gif)
Формула изобретения
Способ получения водного силикагеля, содержащего соединения бора и щелочного металла, из смеси гидрозоля кремнезема, соединения бора и соединения щелочного металла, отличающийся тем, что в гидрозоль кремнезема вводят гидроксид щелочного металла, борную кислоту и/или ее соль в количествах, обеспечивающих молярное соотношение SiO2: Ме2О: В2О3: Н2О= 1: (0,04-0,3): (0,005-0,08): (1,5-6,5), компоненты перемешивают при критерии Рейнольдса не выше 150 с последующей выдержкой образовавшейся полисиликатной системы при температуре 0-100oС до образования пространственной гелеобразной структуры с прочностью (модулем Юнга) более 20![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188002/8226.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, которые могут быть использованы при создании композиционных материалов, покрытий, клеев и т.д. Гели кремнезема являются структурированными дисперсными системами, которые можно получить на основе коллоидного кремнезема путем введения различных добавок. В качестве коллоидного кремнезема чаще всего используют водорастворимые силикаты (жидкие стекла) или гидрозоли кремнезема, содержащие в своем составе плотные сферические частицы с размером от 5 до 50 нм. Водный коллоидный кремнезем имеет сложный характер зависимости от рН: наибольшая скорость гелеобразования приходится на рН![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188041/8776.gif)
![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188003/947.gif)
![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188003/947.gif)
![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188057/247.gif)
![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188057/247.gif)
В 100 мл гидрозоля кремнезема с концентрацией SiO2 41 мас.%, имеющего рН 9,5, добавляют 29 мл раствора КОН, имеющего концентрацию 56 мас.% и 7,42 г борной кислоты. Композицию готовят при перемешивании при скорости мешалки 50 об/мин (число Рейнольдса не более 150) в течение 30 мин. Полученную смесь выдерживают при температуре 25oС в течение 10 час. Полученный гель имеет молярное соотношение компонентов SiО2:К2О:В2О3:Н2О=1:0,25:0,08:6,0. Прочность геля составляет 50
![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188002/8226.gif)
В гидрозоль кремнезема с параметрами, описанными в примере 1, добавляют 9,88 г КОН в виде 56 мас.% раствора и 2,65 г борной кислоты. Смешение компонентов системы проводят при перемешивании со скоростью мешалки 50 об/мин в течение 10 мин. Смесь выдерживают при 100oС в течение 15 мин. Полученный гель имеет мольное соотношение компонентов SiО2:K2O:В2О3:Н2О=1:0,1:0,02:5,3. Прочность геля (модуль Юнга) составляет 45
![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188002/8226.gif)
В гидрозоль крмнезема с параметрами, описанными в примере 1, добавляют 24 г NaOH в виде 50% водного раствора и 0,53 г борной кислоты при перемешивании (Re<150) в течение 30 мин. Полученный раствор, имеющий мольное соотношение компонентов SiО2:Na2О:B2О3:Н2О=1:0,3:0,005:6,5, выдерживают при 50oС в течение 15 час. Прочность полученного геля составляет 25
![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188002/8226.gif)
В гидрозоль кремнезема с параметрами, описанными в примере 1, вводят 1,73 г LiOH в виде водного раствора и 5,3 г борной кислоты при перемешивании (Re<150). Смесь выдерживают при 0oС в течение 60 час. Прочность геля, имеющего мольное соотношение компонентов SiO2:Li2О:В2О3:Н2О=1:0,04:0,04:0,1,5 составляет 30
![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188002/8226.gif)
В гидрозоль кремнезема с параметрами, описанными в примере 1, добавляют при перемешивании (Re<150) 24 г NaOH в виде 50% водного раствора и 0,05 г борной кислоты. Полученный раствор, имеющий мольное соотношение компонентов SiО2:Na2О:B2О3:Н2О=1:0,3:0,005:6,5, выдерживают при температуре 75oС в течение 30 мин. Прочность геля составляет 25
![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188002/8226.gif)
В гидрозоль кремнезема с параметрами, описанными в примере 1, добавляют при перемешивании 24,7 г КОН в виде 56% водного раствора и 53 г тетрабората натрия. Полученный раствор, имеющий соотношение SiO2:К2О:B2О3:Н2О=1:0,25: 0,02: 6,0, выдерживают в течение 26 час при 35oС. Прочность геля (модуль Юнга) составляет 30
![способ получения водных силикагелей, содержащих соединения бора и щелочного металла, патент № 2188792](/images/patents/282/2188002/8226.gif)