ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Высушивание с использованием жидкостей с низкой величиной поверхностного натяжения

Вместо воды для высушивания гелей Si02 иногда приме­няют другие жидкости с более низкой величиной поверхност­ного натяжения. Берман [297] дегидратировал силикагель из аммиака. Тетер [298] промывал алюмосиликатный гель мета­нолом и высушивал его в автоклаве. Керби [299] получал по­рошковидный, тонкодисперсный гель с низкой плотностью по­средством обработки осажденного геля кремнезема смешивае­мыми с водой жидкостями, такими, как спирты или кетоны, с последующим высушиванием образцов при атмосферном дав­лении. Арчибальд [300] предложил аналогичный процесс с тем отличием, что гель, смоченный органической жидкостью, нагре­вался под давлением в области от 7 кг/см2 до критической точки, после чего жидкость испарялась. Пирс и Кимберлин [301] приготовляли адсорбенты, смешивая гидрогель кремне­зема с н-бутанолом и дистиллированной водой до тех пор, пока в азеотропной смеси частицы геля больше не слипались. Ча­стицы геля приготовляли путем суспендирования капелек золя

21 Заказ № 250 в бутаноле, который извлекал воду и промотировал процесс гелеобразования.

Был предложен осушенный растворитель, в частности для дегидратации сферических частиц силикагеля или гранул. Си и Бейли [302] получали катализатор в виде прочных шариков посредством застудневания капелек золя в несмешивающейся жидкой среде с последующим промыванием геля органическими жидкостями, (спиртами), чтобы извлечь воду перед высушива­нием. Неймарк и Шейнфайн [303] показали, что использование уксусной кислоты и спиртов играет важную роль для пониже­ния поверхностного натяжения и смачивания поверхности пор.

Простое удаление 95 % воды из геля путем ее замещения ор­ганическим растворителем сохраняет поры, заполненные такой жидкостью, имеющей гораздо более низкое поверхностное на­тяжение, чем вода, поэтому при высушивании структура геля сжимается в меньшей степени. Это позволяет в качестве загу­стителя в маслах и в смолах использовать силикагель с более слабой структурой, который легко диспергируется [304а]'.

Этерификация или другие методы, позволяющие гидрофоби - зировать поверхность силикагеля обработкой в органической жидкости, дают возможность дополнительно понизить адгезию жидкости на поверхности раздела с твердым веществом и тем самым еще больше уменьшить усадку силикагеля при его вы­сушивании.

Важным моментом является выбор полярной жидкости, спо­собной смачивать поверхность кремнезема. Например, если воду в порах поочередно замещать ацетоном, а затем гексаном, то после дегидратации силанольной поверхности при повышенной температуре в тонких порах еще будет оставаться вода, тогда как снаружи будут находиться углеводородные группы. Такая система еще будет способствовать усадке материала. Однако если вначале поверхность гидрофобизуется так, что поры пол­ностью заполняются органическим соединением, то такой крем­незем может высушиваться с меньшей усадкой. Сирианни и Па - дингтон [3046] добавляли олеат аммония и высококипящее легко окисляемое масло, чтобы покрыть этой смесью поверх­ность силикагеля. При нагревании для удаления воды в порах оставалось до 60 % по массе органического вещества, которое затем удалялось при последующем нагревании до 500°С. В ре­зультате получались гранулы, имеющие кажущуюся плотность всего лишь 0,04 г/см3, которые легко подвергались диспергиро­ванию с образованием распушенного порошка, подобного аэро­гелю.