ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Коагуляция солями натрия или аммония

Существует много патентов, в которых предлагается сочета­ние (Кислот с добавлением солей натрия или солей аммония, ко­гда воздействие оказывают как кислоты, так и соли. Часто при этом в системе имеется добавочный свободный аммиак. В том случае, когда реакции протекают при комнатной температуре, тот факт, что осадки будут состоять из микроскопических частиц микропористых силикагелей, по-видимому, не вызывает сомне­ний. Такие силикагели находят незначительное применение в ка­честве дисперсных наполнителей,, но широко используются для других целей. Когда же реакции проводятся в горячих раство­рах, происходит формирование совсем других продуктов и, по - видимому, получаются некоторые разновидности легкодисперги- руемых материалов.

Арсем и Райт [417] получили тонкодисперсный кремнезем путем проведения реакции силиката натрия с хлоридом аммо­ния, кипячением смеси до образования «кремневой кислоты» (в результате чего выделялся аммиак), фильтрованием и высу­шиванием получаемого конечного продукта. После высушивания при 100°С последний содержал 15% связанной воды, следова­тельно, должен был представлять собой тонкодисперсный мик­ропористый силикагель. Хейзер [418] приготовил осажденный силикагель, имевший большие поры и способный поглощать до 100% но массе и даже более воды из воздуха, насыщенного влагой. Продукт получался посредством реакции между сили­катом натрия и солью аммония при определенных условиях и комнатной температуре. Частицы такого силикагеля оказы­ваются сферическими по форме и имеют размеры в области от 0,5—5 мкм при значении объемной плотности в интервале 0,16— 0,24 г/см3.

Кремнезем может быть также получен в виде осадка при ре­акции между силикатом натрия и солью натрия, например суль­фатом натрия, с последующим подкислением получаемого геля и промыванием. Приготовленный этим способом [419] гель пред­ставлял собой скопление большого количества гранул, каждая из которых была подобна губке, содержащей ультрамикроско­пические поры. Аналогичный способ приготовления в горячем растворе был разработан Уосоном [420]. Крейг и Киркхем [421] получили патент на использование для подЪбной дели бикарбо­ната натрия.

В другой серии способов основу составляет одновременное проведение нейтрализации силиката натрия и осажденного кремнезема солью аммония. Эккер и Санчез [422] приготовили 5%-ный золь кремнезема в аммиаке пропусканием раствора си­ликата натрия через ионообменную смолу в аммониевой форме с последующей коагуляцией кремнезема за счет добавления кон­центрированного раствора соли аммония при рН 8—9,5 и тер­мического старения в течение 4 ч. Такой способ обеспечивал получение осажденного кремнезема высокой чистоты с удельной поверхностью 414 м2/г, объемом пор 1,46 см3/г и диаметром пор 141 А.

Деринг и др. [423] исследовали воздействие NH4CI и NaCl на процесс коагуляции кремневой кислоты и влияние упрочне­ния кремнезема на свойства наполнителя для каучука. Эккер и Виньял [424] приготовили нейтрализацией концентрирован­ного раствора силиката натрия огрубленный слипшийся крем­незем с частицами размером 100 мкм, объемом пор 1,75 см3/г и удельной поверхностью 43 м2/г. По этому способу авторы в процессе синтеза последовательно добавляли довольно кон­центрированный раствор аммиака, уксусную кислоту и ацетат аммония в определенных количествах; полученную смесь нагре­вали до 90°С в течение 1 ч и затем промывали раствором карбо­ната аммония для удаления адсорбированного натрия.

При другом варианте способа [425] концентрированный ам­миак добавляли в качестве агента для коацервации силиката натрия, после чего силикат частично нейтрализовали до рН 10,6—11,2, осаждали, отфильтровывали и промывали сначала кислотой, затем водой, высушивали и измельчали в порошок. В этом случае не проводили старения или нагревания, чем, ве­роятно, и объясняется высокое значение удельной поверхности (449 м2/г). Полученные частицы (скорее всего частицы пори­стого микрогеля) имели размер 50—75 нм и объем пор 2,4 см3/г, что поясняет низкую величину объемной плотности кремнезема, равную всего лишь 0,06 г/см3.

Приведенные примеры показывают возможность формирова­ния частиц пористого микрогеля, которые оказываются коллоид­ного размера, поэтому усадка при высушивании не происходит. В некоторых случаях частицы микрогеля все же сохраняют ми­кропористость в процессе высушивания, образуя таким образом бипористую систему.

При определенных условиях, однако, подобные микропоры способны закрываться или уменьшаться в размере, так что из* мерения, выполненные методом БЭТ по адсорбции азота, реги­стрируют только внешнюю поверхность частиц микрогеля. Та­ким образом, подобный продукт может иметь низкое значение удельной поверхности, в особенности когда процесс проводится в горячем растворе, а полученный осадок подвергается старению при высоком значении рН [424].