Коллоидной химии и химии воды ан украинской сср
352Щ
Союз Советских
Социалистимесних
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) ЗаявленаЮ ° I I т О (2Д494764/25-26 (с1) М ) л
В 0K k
Государственный комитет
Соввтв Министров СССР по делам изобретений и открытий (32) Приоритет—
Опубликованс1Б. 1О.74 Бюллетень _#_ 38 (45)! Дата опуб."икования описания 1g.11.74:
W.8Ë42.8(088.8) B.M.ÍàT8íñoí, Т.В.ЧУбарь, B.Н.Высоцкая и В.М.Чегорян (72) Авторы изобретения
Институт коллоидной химии и химии воды AH Украинской ССР (7l) Заявитель (54) ИБКТРОЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРОВ
Изобретение касается получения тврмостойких металлополимеров. Такие металлополимеры могут быть использованы как катализаторы для высокотемпературных реакций, как проводящие материалы в электротехнике, приборострбении.
Известен способ получения металлополимеров на основе органических высокомолекулярных соединений, согласно которому металлополимеры получают электролитическим методом в двухслойном электролите с вращающимся катодом: нихним слоем слухит водный раствор соли металла, например Fe_#_ > СОС "., Рв, ксбр, а верхним слоем - paclaop opramческого полимера, например натурального каучука, полииэобутилена, поливинилацетата и т.д., в толуоле, содерхащий О, 57о олейновой кислоты, в основйом при этом поддерживают следующий рехим электролиза: температура электролита 2040 С, скорость вращения катода 502
100 об/мин, сила тока 1-3 а, плотность тока 15-40 a/дм . Катод изготовляют иэ нерхавеющей стали, материалом анода слухит металл, 5 выделяемый на катоде.
Частицы высокодисперсного металла образуются в процессе электролиза на поверхности катода и переносятся при его вращении иэ водно:о слоя в верхний органический.
При этом происходит адсорбция макромолекул полимера на свехеобраэованной поверхности частичен метал15
5 ла. Получающиеся таким образом Tlpo дукты взаимодействия представляют с о бо и двухфазные, но предельно гомогениэированные системы.
После окончания электролиза ор20 ганичесний слой отделяют от водного, промывают 1Ю.-ным толуольным раствором этилового спирта, затем осахдают продуктн взаимодействия полимера с металлом 96Я.-ным
5 спиртом . Коагулят центпиФугируют
3 3 и сушат под вакуумом. Получаhr продукты черного цвета: при малом содержании металла — научукообраа. ные, при концентрациях выше 80 порошки.
К основном недостатку способа следует отнести то, что металлопо; пимеры, получающиеся на основе органических высокомолекулярных соединений оне выдврхивают температур выше 306ОС.
С целью устранения укааанного недостатка предлохен электролитичесний способ получения металлополимеров, сущность которого состоит в получении тврмостойких металлополимерных материалов элентролитическим методом в двухслойном электролите на вращающемся катоде с использованием в качестве верхнего слоя органогелей неорганических полимеров. Устойчивость таких органогелей при соприкосновении с водными растворами достигается благодаря адсорбции на их поверхности мономоленулярных слоев органичесних полимеров. По првдлохен,ному способу можно получать металлополимеры на основе рааличных неорганических полимеров — кремниевой кислоты, гидроокиси алюминия, монтмориллонита и других.
Неорганические полимеры, применяемыв s качестве номпонейтов металлополимеров, проявляют более высокую тврмостабильность,огнестой ность и устойчивость н окйслитвлям по сравнению с этими покааатвлями органических высокомолекулярных соединений.
При получении металлополимеров нижним слоем электролита служит водный раствор соли металла, верхним слоем — органогель (толуологель} неорганического полимера, стабилизированный мономолвкулярннм слоем органического полимера и содержащий 0, 4 олеиновой нислоты.
Условия проведения электролиза поддерхивают следующими. температура электролита 40-50 С, плотность тока 40-45 а/АР, скорость вращения катала 75 обабкин . Наппяхвнив
50-Ф0 в, сила тока 3:4а. После пР© ведения электролиза верхний слоИ элентролита отделяют от нижнего с помощью делительной воронки, промывают дистиллированной водой, аатем диспеосную фазу отделяют от толуола рильтрованием, промывают атиловым спиртом, вйсушивают.
52499
В результате применения предложенного способа получаемые металлополимеры с охраняют преимущества металлополимеров на .основе ь органических высон Омолекулярных соединений (малый удельный вес, тепло- и элвнтропроводность, боль шие величины удельных поверхностей и т.д.) и приобретают вахнов
lo свойство — термостойкость до
800 С.
Пример 1. Неорганический полимер — кремниевую кислоту — получают при сливании насышенног раствора силиката натрия и I5$ ного раствора соляной кислоты при рН Ь . Полученный осадок промы-,. вают дистиллированной водой до даления следов ионов xJIopB ля получения органогеля свехеприготовленный гидрогель заливают бутиловым спиртом и отгоняют воду при температуре до 110 С.Затеи осадок заливают толуолом и проводят перегонку при температуре до
120 С. Полученный толуологель оорабатывают 2Я-ным раствором
ЭД-5 в толуоле и оставляют на
10 суток. Адсорбция молекул ЭД-5 на поверхности кремниевой кислоты пр,водит к стабилизации гидрофобности геля.
Полученный таким образом стабилизированный органогель помещают в верхний толуольный слой электролита, содержащий 0,5М олеиново4 кислоты. Нижним слоем служит 37ный раствор PeCtð . Электролиз про4о водят при следувщих условиях: сила тока 4 а, напрякение 0 в, температура электролита оО С,скоость вращения катода 75 об/йин. осле электролиза верхний слой
45 элентролита отделяют от нижнего, содерхащуюся в нвм дисперсную фаау промывают дистиллированной водой, этиловым спиртом. После сушки получают порошок интенсивного черного цвета.
Варьируя концентрацию кремниевой кислоты в толуольном слое, получают металлополимеры с раалич ным содерханием металла — от 0
65 до 10Щ. Свойства получаемых таким образом металлополимеров зависят от свойств металла и его количества в образце. Так, величина улельной поверхности для мвталлойолимвров на основе кремБиезОЙ кислОжи и кОллОмднбг© 36 лева изменяется от 280 для чистой кремниевой кислоты до 4С м /r.5
5 для чистого хелеза. удельный вес зоразцов возрастает от 2,1 для чистой кремниевой кислотй до 5,5 г/смз для чистого дисперсного хелеза; удельное сопротивление в этом ze ряду уменьшается от
9 10 до 50 ом/см. Все полученные образцы, судя по термограммам выдерхйвают нагревание до
800 С . Их термостойкость обусловлена особенностями неорганических полимеров, у которых, в отличие оТ органических, нагревание нв сопровохдается разлохением или горением, Пример 2. Неорганический- полимер — монтмориллонит Черкасского месторохдения — отмучивают водой от песка и других включений.Влахную пасту обрабатывают концентрированным раствором соляной кислоты, промывают дистиллированной водой до отрицательной реакции на ионы хлора. Затем заливают бутиловым сп том и отгонявт воду при нагревании до 110 С, после чего заливают толуолом и проводят перегонку при температуре до 120 С. В полученную взвесь глины в толуоле добавляют
ЭД-5 (из расчета 1 г на 100 мл} и выдерхивают при комнатной температуре 10 суток. Адсорбция молекул Д-5 на поверхности монтмориллонита приводит к сохранению его лиофильности при соприкосновении с водой.
Полученный таким образом стабилизированный органофильный монтмориллонит, равномерно распределенный в толуоле, слухит верхним слоем электролита. В него добавляют 0,5Я олеиновой кислоты. Нихним слоем слухит
3 -ный створ двухлористого хелеза. Электролиз проводят при следующих условиях: сила тока 4 а, напрккение 0 в, температура электролита 50 С, скоросгь вращения катода 75 об/мин.После окончания электролиза верхнии слой электролита отделяют от нижнего, содержащуюся в нем лисперснуа фазу промывают дистиллированной водой, спиртом и высушивают. Получают порошки интенсивно черного цвета.
Изменяя концентрацию монтмориллонита н верхнем органическом слое нанни, получают металлополимеры различного состава. Свой(:теа этих Обнйзцов Во многом Оп52499
6 ределнются соМношениеи кампонеи тов. Так, удельное сопротивление металлополимеров на основе хелеза уменьшается с 4 10 для чись того монтмориллонита до 60 Ом/см для чистого хелезного порошка, удельный вес возрастает в том хе ряду с 2,3 до 5,5 г/см .
Полученные образцр выдврхивают
1о нагревание до 800 С, что обуслов. лено химической природой неорганического полимера — монтмориллонита.
Пример 3. Неорганический поли,мер — гидроокись алюминия — получают и обрабатывают следующим образом . К 100 мл насыщенного ,раствора алюминия добавляют 6 г
20,металлического алюминия N под ревают на водяной бане до раство рения металла. К полученному раствору доливают насыщенныу рас. твор уротропина до рН 4,8-5,0.
Образовавшийся гель отмйвают от ионов хлора слабым раствором аммиака. Воду из геля удаляют перегонкой с бутиловым спиртом при температуре до 110 С . Затем гель заливают толуолом и вновь перегоняют при температуре до
120 С . Адсорбцию молекул полиСИЛОКСаНОВОИ ХидКОСтИ 1ГКт-96) на поверхности такого органогеля проводят из 2Я толуольного
35 растВОра.
Полученный таким образом стабилизированный органогель помещают в верхний слой двухслойной электролитической ванны, содерхащии 0 ЬЯ олеиновой кйслоты. Нихним слоем ванны слухит
37-ный раствор двухлористого хелеза. Электролиз проводят при
45 следующих условиях. сила тока
4а, напряхение 40 в температура электролиза 50 С,скорость вращения катода Ж об/мин. После окончания электполиза вепхнии слой ванны отделяют от нихнего, 50 содерхащуюся в нем дисперсную фазу промывают водой, этиловыи спиртом, высушивают.
Изменяя концентрацию гидрооки55 си алюминия в толуольном слое, .получают металлополимеры разлйчного состава. Так хе, как и в случае иеталлополимеров на основе кремниевой кислоты, свойства образцов определяются содерханием металла. Термостойкость металлополимеров при нагревании до 800 0
:обусловлена химической природой
552499
Составитель А ° Г Р ЗД В
Реиак гор <г< .Ушакова ел р<.лЮ. К )ОПВЦ ЕВ корректор !, Ь е<<»,»! <<с.».<.<.<4 .!акая 323 р!зя. М 00
Тира>к 6 5/
Поиг<исное
llllllllllll осударг< вен«ого ко«<ит«а Совета !<<ииистров (ССР
«о лев«»< и <обрат««<и< и открытн<1
М«<ква, 1 l3035, Раушская иаб., 4
Ill> <«l «в<«, «!!в< «»», <<<«<ква, Г-R 7 неорганического полимера. ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ Электролитический способ получения металлаполимеров на вращающемся катоде в присутствии добавки поверхностно-активного вещества, напримеп олеиновой кислоты, в двухслойном электролите, 8 в котором верхний слой представляет собой неводный раствор полимера и нихний слой представляет,собой водныйуаствор соли металла, о т л и ч а Ю шийся тем, что, с целью повышения термостойкости металлополимеров, в качестве неводного раствора йолимера применяют органогели неорганических полимеров.
