CH305116A

CH305116A - Verfahren zur Herstellung eines gelbildenden organophilen Tones.

Info

Publication number: CH305116A
Authority: CH
Inventors: Alfred Hauser Ernst
Original assignee: Alfred Hauser Ernst
Priority date: 1950-11-27
Filing date: 1950-11-27
Publication date: 1955-02-15

Description

Verfahren zur Herstellung eines gelbildenden organophilen Tones. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines organophilen Tones, der ein Gel bildet und in organischen Lösungsmitteln dispergierbar ist.

In der Natur vorkommende Tone mit basenaustauschenden Eigenschaften sind ge wöhnlich Salze eines komplexen Silikates mit anorganischen Basen, wie Alkalien und Erdalkalien. Bestimmte kolloidale Tone, ins besondere Natriumbentonite, quellen, wenn sie in Wasser gelegt werden, auf das Viel fache ihres Trockenvolumens an und bilden hierbei Gele von grosser Dickflüssigkeit.

Wenn die dispergierten Teilchen eines Tones nach Art des Bentonits mit gewissen organischen Verbindungen umgesetzt werden, wird die Oberfläche der Tonteilchen im wesentlichen organophil und die sich ergebenden modifi zierten Tonverbindungen bilden mit organi schen Flüssigkeiten praktisch verwertbare Gele, Pasten und hochpastöse Flüssigkeiten.

Es ist bereits bekannt, dass ein Ton nach Art des Bentonites mit einer organischen Base zur Reaktion gebracht werden kann, so dass das Tonkation durch ein Kation der organi schen Verbindung ersetzt wird. Ursprünglich waren derartige Bentonite mit organischen Basen Verbindungen starker, titrierbarer Ba sen und von einer Beschaffenheit, die sie zur Verwendung als medizinische Präparate zur Behandlung des Darmes oder der Eingeweide geeignet machte, z. B. Strichninbentonit. Diese bisher vorgeschlagenen Produkte hatten jedoch keinen merklichen organophilen Charakter, so dass sie keine beträchtlichen gelbildenden Ei genschaften in organischen Flüssigkeiten, z.

B. Nitrobenzol, zeigten. Sie quellen auch in der artigen Flüssigkeiten nicht an.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung be steht darin, ein abgewandeltes Tonprodukt zu schaffen, das hohe organophile Eigenschaften zeigt, so dass es in organischen Flüssigkeiten einen ausgesprochenen Gelcharakter hat.

Gemäss dieser Erfindung wird das Kation von Bentonit durch das Dimethyldioctadeeyl- ammoniumion ersetzt, zweckmässig in einer solchen Menge, die ausreichend ist, um einen Onium-Ton zu bilden, von. welchem zwei Gramm in einer organischen Flüssigkeit, z. B. Nitrobenzol, mindestens zu zwanzig Millilitern .,nquellen.

Es handelt sich also um die Herstellung eines abgewandelten Tones von hochorgano- philer Natur, wobei die Abwandlung darin be steht, dass ein grosser Teil der Oberfläche der Tonteilchen mit organischen Radikalen be setzt ist.

Das neue Produkt stellt eine pulverförmige, mit organischen Flüssigkeiten gelartig quell.- bare Substanz dar. Es dient als Material zur Erhöhung der Konsistenz von organischen Systemen, welche flüssigen Charakter besitzen, beispielsweise als Verdickungsmittel für Schmierfette, als Zusatz zur Hervorrufung der Thixotropie, zur Verhinderung des Absetzens von Farbpigmenten, zur Verdickung von Kit ten und Mastix, als Verstärkungsmittel für Wachse usw.

Gemäss einer beispielsweisen praktischen Ausführungsform der Erfindung kann der ab gewandelte Ton dadurch hergestellt werden, dass die organische Base durch Zusatz einer Säure, wie Salzsäure oder Essigsäure, die in @Vasser gelöst ist, in die Salzform übergeführt wird, worauf die Oniumv erbindung zu einer wässrigen Dispersion des Bentonites gegeben wird. Im allgemeinen wird die Oniumverbin- dung in einem Verhältnis von 100 Milliäqui- va.lenten je 100 g Ton verwendet.

Es ist jedoch nicht erforderlich, dass das hergestellte Pro dukt einen vollständigen Austausch des anor ganischen Kations durch die organophile Oniumbase zeigt. In den meisten Fällen tritt schnelle und vollständige Ausflockung ein, worauf die ausgefällte Verbindung ge waschen, filtriert und beispielsweise mittels Luft getrocknet wird.

Dank seiner geringen durchschnittlichen Teilchengrösse und seiner hohen basenaus- tauschenden Eigenschaft ist Bentonit, der in Wasser stark quillt, ein besonders geeignetes Material. Der im folgenden verwendete Aus druck Bentonit schliesst Montmorillonit, näm lich Natrium-, Kalium-, Lithium- und andere Bentonite ein, wie @Vyomingbentonit, Magne- siumbentonit, manchmal Heetorit genannt, Saponit, Nontronit,

Attapulgit, Illit und Ful- lererden, soweit sie zur Bentonitgruppe zählen. Die basenaustauschenden Eigenschaften der genannten Tone liegen im Bereich von unge fähr 40 bis 120 Milliäquivalenten je 100 g Ton.

Organophile Tonprodukte, welche Onium- basen mit Alkyl- und Arylradikalen enthalten, können zur Prüfung der Wirksamkeit des orga nischen Kations dadurch untersucht werden, dass der Ton durch langsames Hinzufügen von 2, g des pulverisierten Produktes zu einem organischen Lösungsmittel wie Nitrobenzol in einen hochorganophilen Zustand gebracht wird.

Dabei wird dem abgewandelten Ton die Möglichkeit gegeben, je nach der Verschieden ; heit des Grades der Benetzung und der Ge schwindigkeit, mit welcher das maximale Gel volumen erreicht wird, durch Stehenlassen während bis zu vierundzwanzig Stunden belie- bige 1@Tengen der Flüssigkeit aufzunehmen und zu einem bestimmten sichtbaren Vo lumen anzuquellen. Dieses LTntersuehungsver- fahren, durch welches der Grad der Löslich keit bestimmt wird, hängt von mehreren Fak toren ab, unter anderem von 1. dem Ausmasse, in welchem die Oberfläche der Tonteilchen mit organischen Stoffen bedeckt ist, 2.

dem Grade der Sättigung der basenaustausehenden Fähig keit des Tones durch organische Kationen, der Art. der Löseflüssigkeit (nämlich polar oder nichtpolar usw.) und von andern Fak toren.

Typische Vergleichswerte der oben genann ten Art eines Dodeeylammoniumbentonites, bei dem das Verhältnis des Amins zum Ben- tonit variiert wurde, sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben, und zwar ist das Quel len einer 2-g-Probe in Nitrobenzol in Milli litern angegeben.

Diese Werte sind auch typisch für den Dimethyldiöetadecylammo- niumbentonit
EMI0002.0055

Milliä.quivalente
<tb> Base <SEP> 50 <SEP> 75 <SEP> 100 <SEP> 125 <SEP> 150 <SEP> 200
<tb> Quellung <SEP> in <SEP> Ni trobenzol <SEP> in
<tb> Millilitern: <SEP> 23 <SEP> 43 <SEP> 88 <SEP> 65 <SEP> 56 <SEP> 37 Die Wirkung eines organischen Radikals, das an der Oberfläche des Tones befestigt ist, auf das Quellen einer 2-g-Probe in Nitrobenzol ist in der folgenden Tabelle gezeigt.

In jedem Falle wurden 100 g Wyomingbentonit mit 100 Milliäquivalenten eines primären Amins mit gerader Kette und der angegebenen Zahl von Kohlenstoffatomen zur Reaktion gebracht
EMI0002.0061

Zahl <SEP> der <SEP> Kohlen stoffatome <SEP> in
<tb> der <SEP> Aminkette <SEP> : <SEP> 4 <SEP> 6 <SEP> 8 <SEP> 10 <SEP> 12 <SEP> 18
<tb> Quellung <SEP> in <SEP> Ni trobenzol <SEP> in
<tb> Millilitern:

<SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 8 <SEP> 36 <SEP> 88 <SEP> 88 Aus Obenstehendem ergibt sich, dass der ab gewandelte Ton, der weniger als zehn Kohlen- Stoffatome in der geraden Kette seiner organi schen Radikale hat, keine wesentlichen Gel eigenschaften in einer organischen Flüssigkeit zeigt. Sobald jedoch die Zahl der.Kohlenstoff- atome in der geraden Kette an zehn heran kommt oder darüber hinaus geht, ist eine deut liche Erhöhung des Quellens festzustellen.

Wenn ein Gel hergestellt werden soll, das frei von Schleifmitteln ist, ist es vorteilhaft, in einer verdünnten wässrigen Dispersion des Tones die Verunreinigungen absitzen zu lassen oder sie durch Zentrifugieren zu entfernen. Wenn die im Ton vorhandenen Verunreini gungen ohne Nachteil sind, kann es anderseits auch ausreichen, den trockenen Ton einfach zu einer Lösung hinzuzufügen, die genügend Aminsalz enthält, um mehr oder weniger voll ständig durch Basenaustausch mit dem Ton zu reagieren.

Im folgenden werden nunmehr versehie- dene Beispiele zur Veranschaulichung der Er findung beschrieben.

Beispiel 1: 2750 g Wyomingbentonit werden in 70 Liter Wasser dispergiert. Man lässt die entstandene Aufschwemmung zwei Stunden lang stehen, damit sich alle nicht aus Ton bestehenden Ver unreinigungen absetzen können. Ungefähr 10 des Betonitgewichtes werden durch Dekan tieren verworfen. 1475 g Dimethyldioctadecyl- amrnoniumazetat werden in 4 Liter warmem Wasser aufgelöst. Nach dem Zusatz der Oniumsalzlösung zu dem Bentonitgemisch tritt Ausflockung ein, und der Niederschlag wird filtriert, gewaschen, getrocknet und pulveri siert.

Die erhaltene Dimethyldioctadecylammo- niumbentonit-Verbindung dispergiert in zahl reichen organischen Flüssigkeiten unter Bil dung echter Gele.

Beispiel 2: 2750 g Wyomingbentonit werden in 70 Liter Wasser dispergiert. Man lässt die entstandene Aufschwemmung zwei Stunden lang stehen, damit sich alle nicht aus Ton bestehenden Verunreinigungen absetzen können. Ungefähr 10 % des Bentonitgewichtes werden durch De- kantieren verworfen. 150 g Eisessig werden zu 663 g Dimethyldioetadecylamin hinzuge fügt, und das gebildete Oniumsalz wird in 4 Liter warmem Wasser aufgelöst.

Nach dem Zusatz der Oniumsalzlösung zu dem Bentonit- gemisch tritt Ausflockung ein, und der Nieder-. schlag wird filtriert, gewaschen; getrocknet und pulverisiert. Die erhaltene Dimethyl- dioctadecylammoniumbentonit-Verbindung di- spergiert in zahlreichen organischen Flüssig keiten unter Bildung echter Gele.

Beispiel 3: 150 g Eisessig werden zu 464 g Dimethyl- dioctadecylamin hinzugefügt und das er haltene Dimethyldioctadecylacetatsalz in 4 Li ter warmem Wasser aufgelöst. 2750 g Bentonit vom Wyomingtyp werden in 70 Liter Wasser dispergiert. Man lässt das Gemisch zwei Stun den stehen, so dass sich die aus Ton bestehen den Verunreinigungen von der dispergierten Tonsuspension absetzen.

Darauf wird die Di- methyldioctadecylammoniumacetatlösung zu dem dispergierten Bentonitgemisch hinzuge fügt, worauf der Oniumbentonit ausflockt. Der Niederschlag wird filtriert, gewaschen, ge trocknet und pulverisiert.

Das gewonnene modifizierte Tonprodukt hat eine ausgesprochene organophile Natur. Werden 150 g des Dimethyldioctadecylammo- niumbentonites zu 1000 g Trikresylphosphat hinzugegeben, so tritt Quellen ein, und es entsteht ein durchscheinendes braunes Gel, das nach dem Durchgang durch eine Dreiwalzen- mühle eine Paste von der Konsistenz des Vase lins liefert. Diese Paste zeigt "einen Flamm punkt von etwa 250 C und verliert bis unge fähr 400 C nicht ihre flüssige Phase. Das Material ist daher als Schmiermittel für hohe Temperaturen sehr geeignet.

Es kann auch als Dichtungsmasse in Zündvorrichtungen von Flugzeugtriebwerken Verwendung finden, da selbst bei Spannungen von 31000 Volt kein Überschlag auftritt. Nach weiterer Verdün nung mit Trikresylphosphat kann der Stoff wegen seiner zwischen minus 40 und plus 350 C flachen Viskositätskurve als hydrau lische Flüssigkeit Verwendung finden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung eines gelbilden- den organophilen Tones, dadurch gekennzeich net, dass man das Kation von Bentonit gegen das Dimethyldioctadecylammoniumion aus tauscht. Das Produkt stellt eine pulverförmige, mit organischen Flüssigkeiten gelartig quellbare Substanz dar. UNTERAN SPRLTCIIE 1.

Verfahren nach Patentansprueh, da durch gekennzeichnet, dass man den Bentonit mit einem Salz des Dinnethy ldioctadecylammo- niums umsetzt. 2. Verfahren nach Patentansprueh und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Halogenid des Dimethyldioctadecyl- ammoniums benutzt. 3.

Verfahren nach Patentanspruch und LTnteransprueh l., dadurch gekennzeichnet, dass man das Azetat des Dimethyldioctadecylammo- niums benutzt.