PL221291B1 - Sposób otrzymywania modyfikowanego haloizytu - Google Patents
Sposób otrzymywania modyfikowanego haloizytuInfo
- Publication number
- PL221291B1 PL221291B1 PL405108A PL40510813A PL221291B1 PL 221291 B1 PL221291 B1 PL 221291B1 PL 405108 A PL405108 A PL 405108A PL 40510813 A PL40510813 A PL 40510813A PL 221291 B1 PL221291 B1 PL 221291B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- halloysite
- modifying compound
- modification
- carried out
- mass ratio
- Prior art date
Links
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical class O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 claims description 56
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 33
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 20
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 20
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical group C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 15
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 15
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 14
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 13
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 claims description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 6
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 5
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 5
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 5
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 235000019484 Rapeseed oil Nutrition 0.000 description 14
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 14
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 11
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000002462 imidazolines Chemical class 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 4
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003849 O-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003872 O—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 description 1
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MWRWFPQBGSZWNV-UHFFFAOYSA-N Dinitrosopentamethylenetetramine Chemical compound C1N2CN(N=O)CN1CN(N=O)C2 MWRWFPQBGSZWNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 125000005210 alkyl ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229920005601 base polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 150000002193 fatty amides Chemical class 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SYSQUGFVNFXIIT-UHFFFAOYSA-N n-[4-(1,3-benzoxazol-2-yl)phenyl]-4-nitrobenzenesulfonamide Chemical class C1=CC([N+](=O)[O-])=CC=C1S(=O)(=O)NC1=CC=C(C=2OC3=CC=CC=C3N=2)C=C1 SYSQUGFVNFXIIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- -1 organosilane compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 238000007348 radical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania modyfikowanego haloizytu stosowanego przede wszystkim jako napełniacz kompozytów na osnowie polimerowej.
Wciąż rosnące wymagania w stosunku do tworzyw sztucznych wymuszają opracowywanie nowoczesnych odmian materiałów polimerowych, wykazujących pożądane właściwości użytkowe. W tym zakresie znaczącą uwagę poświęca się kompozytom na osnowie polimerowej, zawierającym różnego rodzaju dodatki. W ostatnich latach dużą popularnością cieszą się materiały polimerowe z udziałem tak zwanych nanododatków mineralnych, nazywanych także nanonapełniaczami mineralnymi. Najpopularniejsze nanododatki mineralne to glinokrzemiany takie jak montmorylonit, a w ostatnim czasie także haloizyt. W odróżnieniu od pozostałych glinokrzemianów, haloizyt najczęściej występuje w formie rurek o średnicy 10-150 nm i długości około 2 μm, które nazywa się nanorurkami haloizytowymi i coraz częściej postrzega jako znacznie tańszą oraz bardziej ekologiczną alternatywę dla wciąż bardzo drogich nanorurek węglowych. Jednak, ze względu na hydrofilowy charakter i tendencję do aglomeracji, haloizyt tworzy układy o niewystarczającej mieszalności z masowo stosownymi hydrofobowymi poliolefinami, co w konsekwencji prowadzi do uzyskania kompozytów o pogorszonych właściwościach użytkowych względem bazowego polimeru. Stąd, bardzo istotnym zagadnieniem są procesy modyfikacji haloizytu różnymi związkami organicznymi, prowadzone przed jego wprowadzeniem do osnowy polimerowej. W rezultacie modyfikacji, haloizyt winien wykazywać lepszą mieszalność z polimerem, co warunkuje odpowiednie rozproszenie jego cząstek w osnowie polimerowej, a w konsekwencji otrzymanie homogenicznego kompozytu o korzystnych właściwościach użytkowych. Modyfikacja haloizytu może być wynikiem reakcji adsorpcji, szczepienia czy interkalacji, co prowadzi do utworzenia wodorowych lub kowalencyjnych wiązań pomiędzy molekułami związku modyfikującego a grupami Si-O, Al-O-Si, Si-O-Si i/lub O-H haloizytu.
Według danych literaturowych, w procesach modyfikacji haloizytu wykorzystuje się różnorodne związki organiczne, jednak najczęściej stosowane są związki organosilanowe (Yuan P., i in., J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 15742-15751) i czwartorzędowe sole alkiloamoniowe z długimi łańcuchami hydrofobowymi (Ning N., i in., Polym., 2007, 48, 7374-7384).
Skuteczność modyfikacji próbuje się zwiększyć poprzez aktywację haloizytu w procesach tak zwanej wstępnej obróbki, do których zalicza się prażanie w wysokich temperaturach (Kadi S i in., Micropor. Mesopor. Mat, 2012, 150, 47-54) oraz aktywację kwasową (Zhang A-B., i in., Colloids. Surf. A. Physicochem. Eng. Asp, 2012, 396, 182-188). W wyniku tych zabiegów powstają defekty w sieci krystalicznej lub generowane są centra kwasowe, wzrasta powierzchnia właściwa i porowatość, a w konsekwencji wzrasta reaktywność haloizytu, ułatwiając tym samym dalszą jego modyfikację.
W opisie patentowym US 6.290.771 zaprezentowano sposób aktywacji haloizytu polegający na jego wyprażaniu przez ponad godzinę w 480°C, a następnie przez 15 minut w temperaturze 800-950°C. Po zakończeniu procesu próbki chłodzono.
W opisie patentowym PL 213.655 zastrzeżono prażanie haloizytu w temperaturach 250°C i 450°C, a po schłodzeniu wyprażony haloizyt mieszano z kalafonią balsamiczną w środowisku acetonu i w obecności nadtlenku benzoilu w temperaturze 70°C pod chłodnicą zwrotną.
Celem wynalazku było opracowanie niedrogiego i skutecznego sposobu otrzymywania haloizytu modyfikowanego surowcami pochodzenia naturalnego.
Nieoczekiwanie stwierdzono, że możliwe jest otrzymanie ekologicznego i niedrogiego napełniacza tworzyw sztucznych - haloizytu modyfikowanego przy użyciu soli z grup amidoamin, diamidoamin lub imidazolin, wytworzonych na bazie naturalnych kwasów tłuszczowych o długości łańcucha alkilowego od 10 do 18 atomów węgla.
Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że haloizyt poddaje się wstępnej modyfikacji przez prażenie lub przez aktywację kwasową, następnie dysperguje się go w rozpuszczalniku organicznym w proporcji masowej 1:4 do 1:10, a do tak przygotowanej zawiesiny wprowadza się związek modyfikujący o wzorze ogólnym 1 lub 2:
PL 221 291 B1
R1 = łańcuch alkilowy o długości od 10 do 18 atomów węgla,
R2 = grupa benzylowa lub wodór,
R3 = grupa metylowa lub wodór,
R4 = grupa metylowa, wodór lub, w przypadku diamidoamin, grupa amidowa dodatkowo podstawiona łańcuchem alkilowym R1,
X- = jon chlorkowy,
N = 1-10, wytworzony na bazie naturalnych kwasów tłuszczowych, w proporcji masowej do haloizytu od 0,2:1 do 1:1, po kilkuminutowym mieszaniu do mieszaniny reakcyjnej wprowadza się nadtlenek organiczny w proporcji masowej do związku modyfikującego od 0,05:1 do 0,5:1, proces modyfikacji prowadzi się w temperaturze 100-150°C przez 0,5-3 godzin, po czym rozpuszczalnik usuwa się, a osad modyfikowanego haloizytu suszy się i ewentualnie mieli się do postaci proszku.
Korzystnie jest, jeżeli proces modyfikacji prowadzi się w temperaturze 120-140°C.
Korzystnie jest, jeżeli wstępną modyfikację haloizytu na drodze prażenia prowadzi się w temperaturze 200-250°C, a następnie w temperaturze 400-480°C.
Korzystnie jest, jeżeli wstępną modyfikację haloizytu na drodze aktywacji kwasowej prowadzi się przy użyciu kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 10-25 cg/g.
Korzystnie jest, jeżeli stosuje się proporcje masowe haloizytu do związku modyfikującego od 1:0,2 do 1:1.
Korzystnie jest, jeżeli w roli rozpuszczalnika organicznego stosuje się ksylen.
Korzystnie jest, jeżeli w roli nadtlenku organicznego stosuje się nadtlenek dikumylu.
Korzystnie jest, jeżeli stosuje się proporcje masowe związku modyfikującego do nadtlenku organicznego od 1:0,05 do 1:0,5.
Jako inicjator reakcji rodnikowej może być użyty dowolny związek należący do grupy nadtlenków. Bardzo często stosowany nadtlenek dikumylu posiada istotną zaletę - topi się w temperaturze 39°C, co ułatwia jego równomierne rozprowadzenie w mieszaninie reakcyjnej. Szybki rozkład nadtlenku dikumylu na wolne rodniki rozpoczyna się powyżej temperatury 130°C, zatem w przedziale temperatur 40-130°C jest on stosunkowo stabilną cieczą. W roli rozpuszczalnika organicznego stosuje się związek organiczny, który jest obojętny chemicznie oraz stabilny w temperaturze rozkładu nadtlenku organicznego.
Wytypowane związki modyfikujące wykazują charakter amfifilowy, bowiem zawierają w swej strukturze grupy polarne i długi alkilowy łańcuch hydrofobowy. Taka budowa modyfikatora wskazuje, że może on wykazywać właściwości kompatybilizujące, co z kolei pozwoli zniwelować konieczność stosowania dodatkowych substancji sprzęgających (kompatybilizatorów) w procesie otrzymywania kompozytów na osnowie powszechnie stosowanych, w tym celu, hydrofobowych polimerów, napełnionych hydrofilowym haloizytem. Ponadto zaproponowane modyfikatory, wytworzone na bazie naturalnych kwasów tłuszczowych są związkami tanimi i ekologicznymi, dzięki czemu tak modyfikowany haloizyt staje się w pełni ekologicznym, a przy tym obiecującym napełniaczem w kompozytach polimerowych.
P r z y k ł a d y
Wstępną modyfikację haloizytu prowadzi się na dwa różne sposoby - poprzez prażenie lub aktywację kwasową.
Proces prażenia prowadzi się w piecu muflowym w temperaturze 250°C przez godzinę, a następnie w temperaturze 480°C przez kolejną godzinę. Po wyjęciu z pieca muflowego haloizyt schładza się w temperaturze otoczenia.
PL 221 291 B1
Aktywacja kwasowa polega na tym, że haloizyt w proporcji 1:10 miesza się pod chłodnicą zwrotną w temperaturze 90°C przez godzinę z roztworem kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 18 cg/g. Następnie osad przemywa się wodą destylowaną do momentu uzyskania pH=6 i suszy się w suszarce próżniowej w temperaturze 80°C przez 2 godziny.
Wstępnie zmodyfikowany na drodze procesu prażenia lub aktywacji kwasowej haloizyt dysperguje się w rozpuszczalniku organicznym w proporcji masowej 1:5 w szklanym reaktorze, zaopatrzonym w mieszadło mechaniczne oraz chłodnicę zwrotną. Do tak przygotowanej zawiesiny wprowadza się związek modyfikujący - sól z grupy amidoamin, diamidoamin lub imidazolin, wytworzoną na bazie naturalnych kwasów tłuszczowych, w proporcji masowej do haloizytu od 0,2:1 do 1:1. Po kilkuminutowym mieszaniu, do mieszaniny reakcyjnej wprowadza się nadtlenek organiczny w proporcji masowej do związku modyfikującego od 0,05:1 do 0,5:1. Proces modyfikacji prowadzi się w temperaturze 135°C lub 120°C przez jedną godzinę, po czym rozpuszczalnik usuwa się, a osad modyfikowanego haloizytu suszy się w suszarce próżniowej w temperaturze 80-100°C przez 3 godziny i ewentualnie mieli się do postaci proszku przy użyciu młynka laboratoryjnego.
Strukturę chemiczną, stabilność termiczną oraz morfologię niemodyfikowanego i modyfikowanego haloizytu bada się przy użyciu spektroskopii w podczerwieni (FTIR), termograwimetrii (TG) oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM).
Trwałość związania modyfikatora z haloizytem analizuje się w podobny sposób po próbach ekstrakcji związku modyfikującego wodą oraz zimnym i gorącym etanolem.
Charakterystyczne cechy identyfikowane na widmach FTIR, oraz przy użyciu analiz TG i SEM są analogiczne dla haloizytu modyfikowanego przy użyciu związku należącego do trzech podobnych grup substancji, czyli soli amidoamin, diamidoamin czy imidazolin.
P r z y k ł a d 1
Do reaktora szklanego, zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne i chłodnicę zwrotną wprowadza się 20 g haloizytu, wstępnie zmodyfikowanego poprzez prażenie i zdyspergowanego w 100 ml ksylenu (mieszanina izomerów produkcji POCH S.A.), 5 g soli amidoaminy o wzorze RCONH(CH2)2N+(CH3)2CH2C6H5 CI-, wytworzonej na bazie oleju rzepakowego (R oznacza łańcuch alkilowy oleju rzepakowego) oraz 0,25 g nadtlenku dikumylu. Zawartość reaktora miesza się przez godzinę w temperaturze 135°C, usuwa się rozpuszczalnik, a osad suszy się i mieli. Na widmie FTIR modyfikowanego haloizytu stwierdza się obecność pasm, pochodzących od grup haloizytu: Si-O (1040 cm-1) oraz Al-O-Si (540 cm-1), a także Si-O-Si (470 cm-1) oraz OH (3330, 3400 oraz 1630 cm-1). Ponadto, po modyfikacji obserwuje się zmniejszenie intensywności pasm, pochodzących od grup O-H i Si-O haloizytu w stosunku do intensywności tych pasm obserwowanych dla niemodyfikowanego odpowiednika, co może świadczyć o tworzeniu się wiązań chemicznych pomiędzy haloizytem a związkiem modyfikującym. Na widmie modyfikowanego haloizytu obserwuje się także pasma, charakterystyczne dla zastosowanego związku modyfikującego, pochodzące głównie od wiązań grup N-H amin
-1 -1 i C=O amidów tłuszczowych (1470 cm- i 1660 cm-) oraz CH2 w alifatycznych łańcuchach alkilowych
-1 -1 -1 modyfikatora (2850 cm-1 oraz 2918 cm-1 oraz 1300-1250 cm-1). Analiza termiczna potwierdza obecność związku modyfikującego w modyfikowanych haloizytach. Ubytek masy związany z rozkładem związku modyfikującego obserwuje się w zakresie temperatur 300-500°C i wynosi on około 25% wagowych. Dodatkowo, ubytek masy do temperatury około 200°C w modyfikowanych haloizytach jest mniejszy niż w haloizytach niemodyfikowanych, co po raz kolejny sugeruje powstanie trwałych wiązań chemicznych pomiędzy związkiem modyfikującym a haloizytem. Wnioski te potwierdza analiza widm FTIR modyfikowanego haloizytu po ekstrakcji wodą oraz etanolem zimnym i gorącym, gdzie obserwuje się jedynie niewielkie zmniejszenie intensywności pasm, pochodzących od grup N-H, C=O oraz C-H związku modyfikującego. Na podstawie obserwacji zdjęć SEM stwierdza się, że po procesie modyfikacji rurki haloizytu wykazują mniejszy stopień aglomeracji, co jest bardzo korzystne z punktu widzenia jego zastosowania w roli napełniacza polimerów.
P r z y k ł a d 2
Do reaktora szklanego, zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne i chłodnicę zwrotną wprowadza się 20 g haloizytu wstępnie zmodyfikowanego poprzez aktywację kwasową i zdyspergowanego w 100 ml ksylenu, 5 g soli amidoaminy o wzorze RCONH(CH2)2N+(CH3)2CH2C6H5 CI-, wytworzonej na bazie oleju rzepakowego oraz 0,25 g nadtlenku dikumylu. Zawartość reaktora miesza się przez godzinę w temperaturze 135°C, usuwa się rozpuszczalnik, a osad suszy się i mieli.
Uzyskuje się wyniki analogiczne jak w przykładzie 1.
PL 221 291 B1
P r z y k ł a d 3
Do reaktora szklanego, zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne i chłodnicę zwrotną wprowadza się 20 g haloizytu, wstępnie zmodyfikowanego poprzez prażenie i zdyspergowanego w 100 ml ksylenu, 20 g soli amidoaminy o wzorze RCONH(CH2)2N+(CH3)2CH2C6H5 CI-, wytworzonej na bazie oleju rzepakowego oraz 1 g nadtlenku dikumylu. Zawartość reaktora miesza się przez godzinę w temperaturze 135°C, usuwa się rozpuszczalnik, a osad suszy się i mieli.
W porównaniu do wyników uzyskanych w przykładzie 1, na widmach FTIR obserwuje się dodatkowo zwiększenie intensywności pasm, pochodzących od grup zastosowanego związku modyfikującego. Na termogramie TG widoczny jest około 4-krotnie większy ubytek masy związku modyfikującego w zakresie temperatur 300-500°C.
P r z y k ł a d 4
Do reaktora szklanego, zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne i chłodnicę zwrotną wprowadza się 20 g haloizytu, wstępnie zmodyfikowanego poprzez aktywację kwasową i zdyspergowanego w 100 ml ksylenu, 20 g soli amidoaminy o wzorze RCONH(CH2)2N+(CH3)2CH2C6H5 CI-, wytworzonej na bazie oleju rzepakowego oraz 1 g nadtlenku dikumylu. Zawartość reaktora miesza się przez godzinę w temperaturze 135°C, usuwa się rozpuszczalnik, a osad suszy się i mieli.
Uzyskuje się wyniki analogiczne jak w przykładzie 3.
P r z y k ł a d 5
Do reaktora szklanego, zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne i chłodnicę zwrotną wprowadza się 20 g haloizytu, wstępnie zmodyfikowanego poprzez prażenie i zdyspergowanego w 100 ml ksylenu, 5 g soli imidazoliny o wzorze RCONH(CH2)2C3H4N2+CH2C6H5R Cl-, wytworzonej na bazie oleju rzepakowego oraz 0,25 g nadtlenku dikumylu. Zawartość reaktora miesza się przez godzinę w temperaturze 120°C, usuwa się rozpuszczalnik, a osad suszy się i mieli.
Uzyskuje się wyniki podobne jak w przykładzie 1. Dodatkowo, na widmach FTIR obserwuje się -1 pasma, pochodzące od nadtlenku dikumylu (około 1000 cm-1), który w stosowanych warunkach nie uległ całkowitemu rozkładowi.
P r z y k ł a d 6
Do reaktora szklanego, zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne i chłodnicę zwrotną wprowadza się 20 g haloizytu, wstępnie zmodyfikowanego poprzez aktywację kwasową i zdyspergowanego w 100 ml ksylenu, 5 g soli diamidoaminy o wzorze RCONH(CH2)2HN+(CH2)2NHCOR CI-, wytworzonej na bazie oleju rzepakowego (R oznacza łańcuch alkilowy oleju rzepakowego) oraz 0,25 g nadtlenku dikumylu. Zawartość reaktora miesza się przez godzinę w temperaturze 120°C, usuwa się rozpuszczalnik, a osad suszy się i mieli. Uzyskuje się wyniki analogiczne jak w przykładzie 5.
P r z y k ł a d 7
Do reaktora szklanego, zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne i chłodnicę zwrotną wprowadza się 20 g haloizytu, wstępnie zmodyfikowanego poprzez prażenie i zdyspergowanego w 100 ml ksylenu, 20 g soli imidazoliny o wzorze RCONH(CH2)2C3H4N2+CH2C6H5R CI-, wytworzonej na bazie oleju rzepakowego oraz 1 g nadtlenku dikumylu. Zawartość reaktora miesza się przez godzinę w temperaturze 120°C, usuwa się rozpuszczalnik, a osad suszy się i mieli. Uzyskuje się wyniki podobne jak w przykładzie 3. Dodatkowo, na widmach FTIR obserwuje się pasma, pochodzące od nadtlenku di-1 kumylu (około 1000 cm-1), który nie uległ całkowitemu rozkładowi.
P r z y k ł a d 8
Do reaktora szklanego, zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne i chłodnicę zwrotną wprowadza się 20 g haloizytu, wstępnie zmodyfikowanego poprzez aktywację kwasową i zdyspergowanego w 100 ml ksylenu, 20 g soli diamidoaminy o wzorze RCONH(CH2)2HN+(CH2)2NHCOR CI-, wytworzonej na bazie oleju rzepakowego oraz 1 g nadtlenku dikumylu. Zawartość reaktora miesza się przez godzinę w temperaturze 120°C, usuwa się rozpuszczalnik, a osad suszy się i mieli. Wyniki analogiczne jak w przykładzie 7.
P r z y k ł a d 9 - porównawczy
Do reaktora szklanego, zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne i chłodnicę zwrotną wprowadza się 20 g haloizytu, wstępnie zmodyfikowanego poprzez prażenie i zdyspergowanego w 100 ml ksylenu, 5 g soli amidoaminy o wzorze RCONH(CH2)2N+(CH3)2CH2C6H5 CI-, wytworzonej na bazie oleju rzepakowego oraz 0,25 g nadtlenku dikumylu. Zawartość reaktora miesza się przez godzinę w temperaturze 50°C, usuwa się rozpuszczalnik, a osad suszy się i mieli.
W temperaturze 50°C nadtlenek nie ulega rozkładowi i w związku z tym wiązania pomiędzy haloizytem a związkiem modyfikującym są znacznie mniej trwałe i mają jedynie charakter fizycznych
PL 221 291 B1 oddziaływań. Na widmach FTIR modyfikowanego haloizytu obserwuje się pasma, pochodzące zarów-1 no od haloizytu, związku modyfikującego, jak i nadtlenku dikumylu (1600, 1154, 1070, 860 i 760 cm-1), nie obserwuje się także zmniejszenia intensywności pasm, pochodzących od grup OH i Si-O haloizytu, co mogłoby świadczyć o wytworzeniu się trwałych wiązań chemicznych pomiędzy haloizytem a związkiem modyfikującym. Po próbach ekstrakcji związku modyfikującego wodą oraz etanolem zimnym i gorącym na widmach FTIR obserwuje się wyraźne zmniejszenie intensywności pasm pochodzących od grup N-H, C=O oraz C- H związku modyfikującego.
P r z y k ł a d 10 - porównawczy
Do reaktora szklanego, zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne i chłodnicę zwrotną wprowadza się 20 g haloizytu, wstępnie zmodyfikowanego poprzez aktywację kwasową i zdyspergowanego w 100 ml ksylenu, 5 g soli amidoaminy o wzorze RCONH(CH2)2N+(CH3)2CH2C6H5 CI', wytworzonej na bazie oleju rzepakowego oraz 0,25 g nadtlenku dikumylu. Zawartość reaktora miesza się przez godzinę w temperaturze 50°C, usuwa się rozpuszczalnik, a osad suszy się i mieli.
Uzyskuje się wyniki analogiczne jak w przykładzie 9.
P r z y k ł a d 11 - porównawczy
Do reaktora szklanego, zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne i chłodnicę zwrotną wprowadza się 20 g haloizytu, wstępnie zmodyfikowanego poprzez prażenie i zdyspergowanego w 100 ml ksylenu oraz 5 g soli imidazoliny o wzorze RCONH(CH2)2C3H4N2+CH2C6H5R Cl-, wytworzonej na bazie oleju rzepakowego Zawartość reaktora miesza się przez godzinę w temperaturze 137°C, usuwa się rozpuszczalnik, a osad suszy się i mieli.
Brak nadtlenku w procesie modyfikacji wywołuje podobny efekt jak zastosowanie zbyt niskiej temperatury jak w przykładzie 9, uniemożliwiającej rozkład nadtlenku. Na widmach FTIR obserwuje się pasma, pochodzące od haloizytu oraz związku modyfikującego, lecz podobnie jak w przykładzie 9 nie obserwuje się zmniejszenia intensywności pasm, pochodzących od grup OH i Si-O haloizytu, co mogłoby świadczyć o wytworzeniu trwałych wiązań chemicznych pomiędzy haloizytem a związkiem modyfikującym. Po próbach ekstrakcji związku modyfikującego wodą oraz etanolem zimnym i gorącym na widmach FTIR także obserwuje się wyraźne zmniejszenie intensywności pasm, pochodzących od grup N-H, C=O oraz C-H związku modyfikującego.
P r z y k ł a d 12 - porównawczy
Do reaktora szklanego, zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne i chłodnicę zwrotną wprowadza się 20 g haloizytu, wstępnie zmodyfikowanego poprzez aktywację kwasową i zdyspergowanego w 100 ml ksylenie oraz 5 g soli imidazoliny o wzorze RCONH(CH2)2C3H4N2+CH2C6H5R CI-, wytworzonej na bazie oleju rzepakowego. Zawartość reaktora miesza się przez godzinę w temperaturze 137°C, usuwa się rozpuszczalnik, a osad suszy się i mieli.
Uzyskuje się wyniki analogiczne jak w przykładzie 11.
Claims (8)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób otrzymywania modyfikowanego haloizytu, znamienny tym, że haloizyt poddaje się wstępnej modyfikacji przez prażenie lub przez aktywację kwasową, następnie dysperguje się go w rozpuszczalniku organicznym w proporcji masowej 1:4 do 1:10, a do tak przygotowanej zawiesiny wprowadza się związek modyfikujący o wzorze ogólnym 1 lub 2:gdzie:PL 221 291 B1R1 = łańcuch alkilowy o długości od 10 do 18 atomów węgla,R2 = grupa benzylowa lub wodór,R3 = grupa metylowa lub wodór,R4 = grupa metylowa, wodór lub, w przypadku diamidoamin, grupa amidowa dodatkowo podstawiona łańcuchem alkilowym R1,X- - jon chlorkowy,N = 1-10, wytworzony na bazie naturalnych kwasów tłuszczowych, w proporcji masowej do haloizytu od 0,2:1 do 1:1, po kilkuminutowym mieszaniu do mieszaniny reakcyjnej wprowadza się nadtlenek organiczny w proporcji masowej do związku modyfikującego od 0,05:1 do 0,5:1, proces modyfikacji prowadzi się w temperaturze 100-150°C przez 0,5-3 godzin, po czym rozpuszczalnik usuwa się, a osad modyfikowanego haloizytu suszy się i ewentualnie mieli się do postaci proszku.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces modyfikacji prowadzi się w temperaturze 120-140°C.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wstępną modyfikację haloizytu na drodze prażenia prowadzi się w temperaturze 200-250°C, a następnie w temperaturze 400-480°C.
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wstępną modyfikację haloizytu na drodze aktywacji kwasowej prowadzi się przy użyciu kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 10-25 cg/g.
- 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się proporcje masowe haloizytu do związku modyfikującego od 1:0,2 do 1:1.
- 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w roli rozpuszczalnika organicznego stosuje się ksylen.
- 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w roli nadtlenku organicznego stosuje się nadtlenek dikumylu.
- 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się proporcje masowe związku modyfikującego do nadtlenku organicznego od 1:0,05 do 1:0,5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL405108A PL221291B1 (pl) | 2013-08-21 | 2013-08-21 | Sposób otrzymywania modyfikowanego haloizytu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL405108A PL221291B1 (pl) | 2013-08-21 | 2013-08-21 | Sposób otrzymywania modyfikowanego haloizytu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL405108A1 PL405108A1 (pl) | 2015-03-02 |
| PL221291B1 true PL221291B1 (pl) | 2016-03-31 |
Family
ID=52574495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL405108A PL221291B1 (pl) | 2013-08-21 | 2013-08-21 | Sposób otrzymywania modyfikowanego haloizytu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL221291B1 (pl) |
-
2013
- 2013-08-21 PL PL405108A patent/PL221291B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL405108A1 (pl) | 2015-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Preparation of silane precursor microencapsulated intumescent flame retardant and its enhancement on the properties of ethylene–vinyl acetate copolymer cable | |
| Gong et al. | Construction of interface-engineered two-dimensional nanohybrids towards superb fire resistance of epoxy composites | |
| Maity et al. | Synergistic interfacial effect of polymer stabilized graphene via non-covalent functionalization in poly (vinylidene fluoride) matrix yielding superior mechanical and electronic properties | |
| CN105315136B (zh) | 长链烷基醚化富勒烯衍生物及其制造方法、树脂组合物 | |
| Zhang et al. | Preparation of novel flame-retardant organoclay and its application to natural rubber composites | |
| Filippi et al. | On the interlayer spacing collapse of Cloisite® 30B organoclay | |
| Ryu et al. | Improvement of the mechanical and electrical properties of polyamide 6 nanocomposites by non-covalent functionalization of multi-walled carbon nanotubes | |
| CN104231266A (zh) | 含受阻胺结构单组份大分子膨胀型阻燃剂及其制备方法和应用 | |
| CN116693743B (zh) | 交联丙烯酸酯聚合物增粘提切剂及其制备方法和应用 | |
| CN117050523B (zh) | 一种耐磨型聚苯硫醚材料及其制备方法 | |
| Sun et al. | Preparation and characterization of novel nanocomposites based on polyacrylonitrile/kaolinite | |
| Hoidy et al. | Synthesis and characterization of organoclay from sodium montmorillonite and fatty hydroxamic acids | |
| Calis-Ismetoglu et al. | Superior nanocomposites of phosphonium-based poly (ionic liquid) with halloysite and graphene oxide: Electrorheological investigations | |
| CN105585735B (zh) | 一种坡缕石表面改性方法 | |
| PL221291B1 (pl) | Sposób otrzymywania modyfikowanego haloizytu | |
| Adik et al. | Effects of stearic acid on tensile, morphological and thermal analysis of polypropylene (PP)/dolomite (Dol) composites | |
| Li et al. | A novel waterborne g‐CPP sizing agent for the interfacial enhancement of SCF/PP composites | |
| US10030188B2 (en) | Nano-hybrid lubricant and method thereof, and oil-based drilling fluid | |
| Huang et al. | Preparation and characterization of montmorillonite modified by phosphorus–nitrogen containing quaternary ammonium salts | |
| Abo-Shanab et al. | An efficient ring-opening copolymerization of elemental sulfur with various olefinic compounds to produce thermoplastic polymeric sulfur: Synthesis and Characterization | |
| Kim et al. | Preparation and characterizations of C 60/polystyrene composite particle containing pristine C 60 clusters | |
| KR101676174B1 (ko) | 개질된 몬모릴로나이트, 개질 방법, 상기 개질된 몬모릴로나이트를 포함하는 코팅 조성물 및 코팅 강판 | |
| JP6640432B1 (ja) | コバルト石鹸、その製造方法及び該コバルト石鹸を用いて製造されるゴムベルト | |
| CN109486105B (zh) | 一种环氧树脂/苯基磷酸铁纳米复合材料的制备方法 | |
| Akbarinezhad et al. | Synthesis of exfoliated polyaniline–clay nanocomposite in supercritical CO2 |