CH312504A

CH312504A - Verfahren zur Herstellung eines gelbildenden organophilen Tones.

Info

Publication number: CH312504A
Authority: CH
Inventors: Company National Lead
Original assignee: Nat Lead Co
Priority date: 1950-11-27
Filing date: 1950-11-27
Publication date: 1955-12-31

Description

Zusatzpatent zum Hauptpatent N r. 305116. Verfahren zur Herstellung eines gelbildenden organophilen Tones. Im I1 uptpatent wird ein Verfahren zur Herstellung eines organophilen Tones be schrieben, der ein Gel bildet und in organi- sehen Lösungsmitteln dispergierbar ist.

In der Natur vorkommende Tone mit basenaustauschenden Eigenschaften sind ge wöhnlich Salze eines komplexen Silikats mit anorganischen Basen, wie Alkalien und Erd alkalien. Bestimmte kolloidale Tone, insbeson dere Natriumbentonite, quellen, wenn sie in Wasser gelegt werden, auf das Vielfache ihres Trockenvolumens an und bilden hierbei Gele von grosser Diekflüssigkeit. Wenn die disper- gierten Teilchens eines'Tones nach Art des Ben- tonits mit gewissen organischen Verbindungen umgesetzt werden,

wird die Oberfläche der Tonteilchen im wesentlichen organophil, und die sich ergebenden modifizierten Tonverbin dungen bilden mit organischen Flüssigkeiten praktisch verwertbare Gele, Pasten und hoch pastöse Flüssigkeiten.

Es ist bereits bekannt, dass ein Ton nach Art des Bentonits mit einer organischen Base zur Reaktion gebracht werden kann, so dass das Tonkation durch ein Kation der organi schen Verbindung ersetzt. wird. Ursprünglieli 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,

zum Beispiel !Strichninben- tonit. Diese bisher vorgeschlagenen Produkte hatten jedoch keinen merklichen organophilen Charakter, so dass sie keine beträchtlichen gelbildenden Eigenschaften in organischen Flüssigkeiten, zum Beispiel Nitrobenzol, zeig ten. Sie quellen auch in derartigen Flüssig keiten 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 des abgewandelten organophilen 'Tones durch das Abietylammoniumion ersetzt, zweckmässig in einer solchen Menge, die ausreichend ist, um einen Onium-Ton zu bilden, von welchem zwei Gramm in einer organischen Flüssigkeit, zum Beispiel Nitrobenzol, mindestens zu zwanzig Millilitern anquellen.

Es handelt sich also um die Herstellung eines abgewandelten Tones von hochorgano- philer Natur, wobei die Abwandlung darin besteht, da.ss ein grosser Teil der Oberfläche der Tonteilchen mit organischen Radikalen besetzt ist, welche mit dem Ton durch Ionen austausch vermittels der Oniumbase verbun den sind.

Das Produkt stellt eine pulverförmige, mit organischen Flüssigkeiten gelartig quellbar e Substanz dar. Es dient als Material zur Er- höhung der Konsistenz von organischen Sy stemen, welche flüssigen Charakter besitzen, beispielsweise als Verdickungsmittel für Schmierfette, als Zusatz zur Hervorrufimg der Thixotropie, zur Verhinderung des Ab setzens von Farbpigmenten, zur Verdickung von Kitten und Mastix, als Verstärkungs mittel für Wachse usw.

Gemäss einer beispielsweisen praktischen Ausführungsform der Erfindung kann der abgewandelte Ton dadurch hergestellt werden, dass die organische Base durch Zusatz einer Säure, wie Salzsäure oder Essigsäure, die in Wasser gelöst ist, in die Salzform überge führt wird, worauf die Oniumverbindung zu einer wässerigen Dispersion des Bentonits ge geben wird.

Im allgemeinen wird die Onium- verbindung in einem Verhältnis von 100 Milli- äquivalenten je 100 g Ton verwendet. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass das hergestellte Produkt einen vollständigen Austausch des anorganischen Kations durch die organophile Oniumbase zeigt. In den meisten Fällen tritt schnelle und vollständige Ausflockung ein, worauf die ausgefällte Verbindung gewa schen, filtriert -und beispielsweise mittels Luft getrocknet wird.

Dank seiner geringen durehschnitt.liehen Teilchengrösse und seiner hohen basenaustau- sehenden 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 Wyomingbentonit, Magne- siumbentonit, manchmal Hectorit genannt, Saponit, Attapulgit, Illit und F'uller-Erden, soweit sie zur Bentonitgruppe gehören.

Die basenaustauschenden Eigenschaften der ge nannten Tone liegen im Bereich von unge-
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Milliäquivalente <SEP> Base <SEP> :50 <SEP> 75 <SEP> 100 <SEP> 7.2'.5 <SEP> 150 <SEP> 200
<tb> Quellung <SEP> in <SEP> Nitrobenzol <SEP> in <SEP> Millilitern <SEP> 23 <SEP> 13 <SEP> 88 <SEP> 6:5 <SEP> 56 <SEP> 3 <SEP> 7 Die Wirkung eines organischen Radikals, das an der Oberfläche des Tones befestigt ist, auf das Quellen einer 2-g-Probe in Nitro benzol ist in der folgenden Tabelle gezeigt.

In jedem Falle wurden 100 g Wyomingben-
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Zahl <SEP> der <SEP> Kohlenstoffatome <SEP> in <SEP> der <SEP> Aminkette <SEP> 4 <SEP> 6 <SEP> 8 <SEP> ?.0 <SEP> 1? <SEP> 18
<tb> Quelling <SEP> in <SEP> Nitrobenzol <SEP> in <SEP> Millilitern <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 8 <SEP> 36 <SEP> 88 <SEP> 88 fähr 40 bis 120 Milliäquivalenten je 100 Ton.

Organophile Tonprodukte, welche Oniuni- basen mit Alkt-1- und Arylradikalen enthal ten, können zur Prüfung der W irksain- keit des organischen Kations dadurch unter sneht werden, dass der Ton dur eh. langsames Hinzufügen von 2 g des pulverisierten Pro duktes zu einem organischen Lösungsmittel wie Nitrobenzol in einen hochorganophilen Zustand gebracht wird.

Dabei wird dein ab,.-e- wandelten Ton die Möglichkeit gegeben, Je nach der Verschiedenheit des Grades der Be netzung und der Geschwindigkeit, mit welcher das maximale Gelvolumen erreicht wird, dureb Stehenlassen bis zu v ierundzwanzie Stunden beliebige Wengen der Flüssigkeit \aufzuneh- inen und zu einem bestimmten sichtbaren Vo lumen anzuquellen. Dieses Untersuchungsver fahren, durch welches der Grad der Löslich keit bestimmt, wird, hängt von mehreren Fak toren ab, u. a. von 1.

dem Ausmasse, in wel ehem die Oberfläche der Tonteilchen mit organischen .Stoffen bedeckt ist, 2. dem Grade der Sättigung der basenaustauschendenFähig-- keit. des Tones durch organische Kationen, @, der Art der Löseflüssigkeit.

(nämlich polar oder niclit-polar usw.) und von andern Fak toren. - 'Tvpisclie Vergleichswerte der oben --e- nannten Art eines Dodecvlammoniuinbentoni- tes, bei dem das Verhältnis des Amins zum Bentonit variiert wurde, sind in der folgen den Tabelle wiedergegeben, und zwar ist das Quellen einer 2-g-Probe in Nitrobenzol in Millilitern angegeben.

Diese Weite sind aueli ty pisch für Abiet.ylammoniumbentonit tonit mit 100 Milliäquivalenten eines primä ren Amins mit gerader Kette und der an gegebenen Zahl von Kohlenstoffatomen zur Reaktion gebracht: Aus obenstehendem ergibt sich, dass der abgewandelte Ton, der weniger als zehn Koh- lenstoffatome in der geraden Kette seiner organischen Radikale hat, keine wesentlichen Geleigenschaften in einer organischen Flüssig keit zeigt.

Sobald jedoch die Zahl der Kohlen- stoffatome in der geraden Kette an zehn herankommt oder darüber hinaus geht, ist eine deutliche Erhöhung des Quellens fest zustellen.

Wenn ein Gel hergestellt. werden soll, (las frei von Schleifmitteln ist, ist es vor teilhaft, in einer verdünnten wässerigen Di spersion des Tones die Verunreinigungen ab sitzen zu lassen oder sie durch Zentrifu gieren zu entfernen. Wenn die im Ton vor handenen Verunreinigungen ohne Nachteil sind, kann es anderseits auch ausreichen, den troekenen 'Ton einfach zu einer Lösung hinzu zufügen, die genügend Aminsalz enthält, um mehr oder weniger vollständig dureh Basen- austauscll mit dem Ton zu reagieren.

Im folgenden werden nunmehr verschie dene Beispiele zur Veranschaulichung der Erfindung beschrieben. Beispiel 2: 27:50 g Wyomingbentonit werden in 70 Li ter Wasser dispergiert. Man lässt die ent standene Aufsehwelnmung zwei .Stunden lang Stehen, damit sich alle nicht aus Ton beste henden Verunreinigungen absetzen können. Ungefähr 10% des Bentonitgewichtes werden durch Dekantieren verworfen. 1475 g Abietyl- ammoniumazetat werden in 4 Liter warmem Wasser aufgelöst.

Nach dem Zusatz der Oniumsa.1zlösimg zu dem Bentonitgemisch I ritt Ausfloekung ein, und der Niederschlag wird filtriert, gewaschen, getrocknet und pul verisiert.. Die erhaltene Abietylammonium- bentonit-Verbindung disperb ertinzahlreichen organischen Flüssigkeiten unter Bildung echter Gele.

Beispiel 2750 g Wyomingbentonit werden in 70 Li ter Wasser dispergiert. Man lässt die ent standene Aufschwemmung zwei Stunden lang stehen, damit sich alle nicht aus Ton be stehenden Verunreinigungen absetzen können. Ungefähr 10 % des Bentonitgewichtes werden durch Dekantieren verworfen. 150g Eisessig werden zu 95'5 g Abietylamin hinzugefügt, und das gebildete Oniumsalz wird 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 pul verisiert. Die erhaltene Abietylammoniumben- tonit-Verbindung dispergiert in zahlreichen organischen Flüssigkeiten unter Bildung ech ter Gele.

Beispiel 3: 150 g. Eisessig werden zu 955 g Abietyl- amin hinzugefügt und das erhaltene Abietyl- ammoniumazetat in 4 Liter warmem Wasser aufgelöst. '27'50 g Bentonit vom Wyomingtyp werden in70 Liter Wasser dispergzert. Man lässt das Gemisch zwei .Stunden stehen, so dass sich die aus Ton bestehenden Verunreinigun gen von der dispergierten Tonsuspension ab setzen.

Darauf wird die Abietylammonium- azetatlösung zu dem dispergierten Bentonit- gemiseh hinzugefügt, worauf der Onium- bentonit ausflockt. Der Niederschlag wird fil triert, gewaschen, getrocknet und pulverisiert.

Das gewonnene modifizierte Tonprodukt hat eine ausgesprochene organophile Natur. Werden 150 g des Abietylammoniumbentonits zu 1000 g Trikresylphosphat hinzugegeben, so tritt Quellen ein, und es entsteht ein durch scheinendes braunes Gel, das nach dem Durch gang durch eine Dreiwalzenmühle eine Paste von der Konsistenz des Vaselins liefert. Diese Paste zeigt einen .Flammpunkt von etwa ?50 C und verliert bis ungefähr 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 Flugzeugtriebwer ken Verwendung finden, da selbst bei Span nungen von 31000, Volt keile Überschlag auf tritt. Nach weiterer Verdünnung mit Trikre- sylphosphat kann der Stoff wegen seiner zwischen minus 40 und plus 3'50 'C flachen Viskositätskurve als hydraulische Flüssigkeit Verwendung finden.

Claims

PA'TENTANSPRUC'H Verfahren zur Herstellung eines gelbilden- den organophilen Tones, dadurch gekennzeich net, dass man das Kation von Bentonit gegen das Abietylammoniumion austauscht. Das Produkt stellt eine pulverförmige, mit. organischen Flüssigkeiten gelartig quellbare Substanz dar. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man den Bentonit mit einem Abietylammoniumsalz umsetzt..

\3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Abietylammoniumhalogenid be nutzt. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Abietylammoniumazetat benutzt.