Spôsob prípravy hydrotalcitu podobných zlúčenín s nízkym obsahom alkalických kovov

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Hydrotalcitu podobné zlúčeniny sa pripravujú reakciou hydroxidu horečnatého a hlinitého v alkalickom prostredí s látkou, poskytujúcou pri reakčných podmienkach uhličitanové ióny, ako napr. oxid uhličitý alebo uhličitan amónny. Na dosiahnutie vhodnej alkality prostredia je vhodný najmä amoniak. Získaný produkt má nízky obsah alkalických kovov a je po separácii, prípadnej povrchovej úprave, dehydratácii a prípadnej dezintegrácii vhodný najmä na viazanie kyslých rozkladných produktov v polymérnych látkach.

Text

Pozerať všetko

Dátum podania 16.04 92 (B) Druh dokumentu B 6 Číslo prioritnej prihlášky (Sl) Im c l Dátum priority C 01 F 5/24 C O 8 K 3/26 Krajina PTÍOTÍÍYI C 01 F 7/44 1 ÚRAD r Dátum zverejnenia 07.12.94 C 0 F 7/54 Dátum zverejnenia udelenia vo Vestníku 09.07.97 SLOVENSKEJ REPUBLIKY(72) Pôvodca vynŕüezu Nagy Dionýz, Ing., CSc., Šaľa-Veča, SK Kiss Gabriel, RNDr., CSc., Prievidza, SK Krajčovič Peter, Ing., Šaľa, SK Lindovský Ivan, Ing., Nitra, SK Sláviková Zuzana, Ing., Šaľa-Veča, SK Waradzin Walter, doc., Ing., CSc., Šaľa, SK(54) Názov vynálezu Spôsob prípravy hydrotalcitu podobných zlúčenín s nízkym obsahom alkalických kovovHydrotalcitu podobne zlúčeniny sa pripravujú reakciou hydroxidu horečnatého a hlinitého v alkalickom prostredí s látkou, poskytujúcou pri reakčných podmienkach uhličitanovć ióny, ako napr. oxid uhličitý alebo uhličitan amónny. Na dosiahnutie vhodnej alkalíty prostredia je vhodný najmä mnoniak. Získaný produkt má nízky obsah alkalických kovov a je po separácií,prípadnej povrchovej úprave, dehydratácii a prípadnej dezintegrácii vhodný najmä na viazanie kyslých rozkladných produktov v polymémych látkach.Vynález sa týka spôsobu prípravy hydrotalcitu podobných zlúčenín so všeobecným vzorcoms nízkym obsahom alkalických kovov, vhodných hlavne na použitie v priemysle makromolekulových látok, ako prísady viažuce kyslé rozkladnć produkty katalyzátorov alebo samotných makromolekúl.V polymérnych látkach môže vplyvom vonkajších podnetov (teplo, žiarenie, atď.) dochádzať k takým nezvratným zmenám štruktúry, ktoré zhoršujú vlastnosti polyměmych výrobkov a obmedzujú ich životnosť. Preto sa vlastnosti väčšiny prírodných a syntetických polymćrnych látok vylepšujú prĺdavkom rôznych prísad.Polymerne látky našli široké uplatnenie aj vďaka svojim elektroizolačným vlastnostiam, ktoré môže zhoršovať prítomnosť vodivých iónov, hlavne alkalických kovov. Ideálne prísady ba nemali spôsobovať zhoršenie elektroizolačných vlastností plastov, čo znamená, že obsah alkalických kovov v nich by mal byť minimálny.Jednou z nežiaducich vlastností polymémych látok je tepelný rozklad makromolekúl, ktoremu podliehajú hlavne chlórované polymćry, ako sú napr. polyvinylchlorid a niektoré kopolyméry polyvinylchloridu, už pri spracovateľských teplotách. Pri tepelnom rozklade vznikajú nízkomolekulové rozkladne produkty, hlavne chlorovodík, ktoré katalyzujú ďalší rozklad.Na stabilizáciu polyvinylchloridu a ďalších polymérnych látok, obsahujúcich chlór, sa používajú rôzne stabilizátory a viaczložkovć stabilizačne systémy, v ktorých sa využívajú synergické efekty jednotlivých zložiek. V poslednom čase sa na tieto účely začínajú uplatňovať stabilizačné systémy na báze zlúčenín podobných hydrotalcitu, napr. podľa patentu EP č. 256 872.je pomerne vzácny a obsahuje nečistoty, ktoré sa jednoduchými postupmi nedajú odstrániť, preto nemá prakticky žiadne priemyselne využitie.Hydrotalcit a jemu podobne zlúčeniny (z minerálov napr. pyroaurit Mg 6 Fe 1(0 H)16 C 03 . 4 HO, alebo reevezít Ni 5 Fe 2(OH)C 03 . 4 H 2 O) so všeobecným vzorcommajú vrstevnatú štruktúru, tvorenú hlavnými vrstvami brucitového typuKMHX (M 3)y (0 H)2 x 3 y - nz medzi ktoré sú vsunutć medzívrstvyKým hlavné vrstvy týchto zlúčenín sú pomerne stabilné, zatial štruktúra medzivrstiev je značne neusporiadaná. Jednotlivé atómy a atómovć skupiny medzivrstiev môžu ľahko meniť miesto, príp. sa zúčastňovať ionovýmenných reakcií, čo je základom ich priemyselného využitia.Nepriaznivýrn dôsledkom neusporiadanosti štruktúry medzivrstiev hydrotalcitu podobných zlúčenín je, že do týchto medzivrstiev sa môžu zabudovať také atómy a atómové skupiny, ktoré nepriaznivo ovplyvňujú finálne vlastnosti výrobku.Spôsob prípravy hydrotalcitu uvádza napr. patent US č. 4 656 l 56 z priemyselného Bayerovho roztoku reakciou s aktívnym MgO pri teplota 80 - 100 °C počas 20 - 120 min. Produkt slúži po zmiešaní s oxidom hlinitým a tepelnej úprave zmesi ako absorbent.Podľa nemeckého patentu DE 3 346 943 sa kryštalický, dobre filtrovateľný hydrotalcit pripraví privádzaním roztoku síranu alebo chloridu hlinitého do suspenzíe uhličitanu sodného s MgO s koncentráciou 10 pri teplote 85 C počas l hod. a doreagovaním tejto suspenzie pri reakčnej teplote ešte ďalšie 3 - 4 hod. Produkt sa ñltruje, premýva a suší pri teplote 70 °C počas 15 hod. Nevýhodou obidvoch postupov je, že možnosť ich priemyselného využitia je obmedzená, lebo produkujú značné množstvo odpadových vôd, pričom produkty môžu byť znečistené alkalíckými kovmi.Patenty GB 1 336 866 resp. l 336 863 japonských autorov opisujú niekoľko spôsobov prípravy hydrotalcitu podobných zlúčenín štruktúrys rôznymi katiónmi a aniónmi, reakciou hydroxidov dvojmocného a trojmocného kovu (alebo zlúčenín,schopných vytvoriť ich za daných reakčných podmienok) vo vodnom prostredí v prítomnosti príslušného dvojmocného aniónu pri pH nad 7 a teplote 0 - 350 °C. Postup je možné vykonať kontinuálne alebo diskontínuálne, jednotlive anióny je možné vzájomne vymieňať pomocou ionovýmenných reakcií.Upresnený postup rovnakých autorov v US 3 539 306 a US 3 650 704 sa týka prípravy syntetického hydrotalcitu, vhodného na použitie ako antacidu v humánnej medicíne. Postup pozostáva z reakcie hydroxidu hlinitého, zásaditého uhličitanu hlinitého, komplexov hydroxidu hlinitého a uhličítanov alkalických kovov, hlinitých solí aminokyselín, alkoholátov hlinitýeh, vodorozpustných hlinitanov, resp. hlinitýeh solí minerálnych kyselín s hydroxidom horečnatým, oxidom horečnatým,resp. horečnarými soľami minerálnych kyselín vo vodnom prostredí pri pH nad 8 a teplote 0 - 150 °C v prítomnosti uhličitanových aniónov, privádzaných vo forme uhličitanov, hydrogénuhličitanov alebo oxidu uhličitého do reakčného systému. Požadované pH sa dosahuje prívodom hydroxidov alkalických kovov. Reakčná teplota je funkciou reaktivíty surovín a čas závisí od reaktivity surovín a reakčnej teploty. Postup spracovania suspenzie hydrotalcitu na suchý produkt závisí od použitých surovín. Nevýhodou všetkých variantov postupu je, že prlprava hydrotalcitu prebieha v prostredíalkalického kovu, a teda do medzivrstiev hydrotalcitu sa môžu zabudovať atómy príslušného alkalickěho kovu. Pri použití hydroxidu hlinitého ako východiskovej suroviny sa kladie dôraz na dodržanie nízkej teploty reakcie,lebo pri vyšších teplotách sa znižuje reaktivita hydroxidu, čo je typická vlastnosť hlavne amorfného hydroxidu hlinitého. To komplikuje proces a predlžuje reakčný čas,pričom sa na zlepšenie kryštalinity produktu navyše odporúča použitie vysokých teplôt.Nedostatky známych postupov prípravy hydrotalcitu podobných látok s nízkym obsahom alkalických kovov,vhodných na viazanie kyslých rozkladných produktov v polymémych látkach odstraňuje postup prípravy hydrotalcitu podobných látok so stechiometrickým zloženímz vodnej suspenzie hydroxidov horečnatého a hlinitého so separovaním, prípadnou povrchovou úpravou, dehydratáciou a prípadnou dezintegráciou produktu podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že vodná suspenzia hydroxidu horečnatého a hydroxidu hlinitého v mólovom pomere 0,5 až 8 l, výhodne 2 až 3 1, obsahujúca minimálne množstvo zlúčenín alkalických kovov, sa pri pH 8 až 11, výhodne 9 až 10,5, nechá zreagovať s látkou,poskytujúcou pri reakčných podmienkach uhličitanové ióny, ale neobsahujúcou alkalické kovy, pri teplote 85 až 180 °C, výhodne 120 až 150 °C, počas 1 hodiny až 24 hodín, výhodne 2 až 4 hodiny, a tlaku 0,1 až 2,5 MPa,výhodne 0,5 až 1,5 MPa. Pre dosiahnutie vhodnej hodnoty pH sa použije amoniak alebo látka, uvoľňujúca pri reakčných podmienkach amoniak a látkou poskytujúcou pri reakčných podmienkach uhličitanovć ióny je plynný alebo pevný oxid uhličitý alebo vodný roztok uhličitanu a/alebo hydrogénuhličitanu amónneho v mólovom pomere 0,5 až 5, výhodne 1 až 2, k hydroxidu hlinitćmu.Výhodou postupu podľa vynálezu je, že na prípravu hydrotalcitu podobných zlúčenín sa použijú dostupné suroviny, príčom získaný produkt je vhodný na použitie V priemysle plastov, Kvalitný produkt sa dá pripraviť nielen pri použití reaktívneho amorfného hydroxidu hlinitého, ale prakticky ľubovoľnej kryštalickej modifikácie hydroxidu hlinitého (najčastejšie gibbsit alebo bayerít),ktoré sa niekedy výrazne líšia V reaktivite.Je známe, že hydroxid hlinitý, kryštalizujúci z roztokov rozpustných hlinitanov, obsahuje nezanedbateľné mnoütvo alkalických kovov, ktoré premývaním vodou nie je možné odstrániť. Pri príprave hydrotaloitu postupom podľa vynálezu sa alkalické kovy, prítomné v hydroxide hlinitom, vyplavia do materského roztoku a v nerozpustnom produkte ostanú len stopové množstvá týchto kovov.Postup prípravy hydrotalcitu podobných látok podľa vynálezu je priemyselne využiteľný, lebo okrem vyplavených zlúčenín alkalických kovov neprodukuje žiadne vedľajšie produkty. Materský roztok po separácií nerozpustného produktu sa môže recírkulovať. Koncentrácia vyplavených alkalických kovov V materskom roztoku sa môže postupne zvyšovať, preto je vhodné časť tohto roz 10Oxid uhličitý, hydrogénuhličitan alebo uhličitan amónny je výhodné do reakčnej zmesí prívádzať až po dosiahnutí reakčnej teploty, čim sa zabráni vzniku rôznych medziproduktov a vedľajších látok, ktoré by mali komplikovať priebeh procesu a znižovať výťažok produktu.1. Do miešaného laboratómeho autoklávu s pracovným objemom 1200 ml sa nadávkovali- 50 m 1 vodného roztoku amoniaku (24 NH, s mernou hmotnosťou 910 kgmť) a doplnili vodou na objem 1000 m 1. Po vyhriatí obsahu reaktora na teplotu 150 °C sa do reakčnej zmesi privíedlo 40 g plynného oxidu uhličitého pri tlaku 1,2 MPa a nechalo reagovať pri tejto teplote 3 hodiny. Po vychladnutí sa reakčná zmes ñltrovala, premyla dvakrát 500 m 1 vody a tiltračný koláč sa sušil 6 hodín pri teplote 105 °C. Získalo sa tak 160 g produktu so zložením 36,5 MgO 19,8 A 120Záznam DTA produktu obsahoval 2 endotermické maximá pri 245 a 423 °C.Práškový röntgenový difraktogram produktu obsahoval difrakčné línie pri týchto hodnotách medzirovinných vzdialenosti d (v porovnaní s tabuľkovými hodnotami ASTM č. 14 - 191 pre prírodný hydrotalcit)ASTM Produkt podľa vynálezu 7,69 7,69 3,88 3,83 2,58 2,58 2,30 2,29 1,96 1,95 1,53 1,53 1,50 1,50Produkt povrchovo upravený 4 kyseliny stearovej sa pri teplote 160 °C zapracoval v množstve 3,7 hmotnostného dielu do 100 hmotu. dielov polyvinylchloridu. Dynamická tepelná stabilita tejto zmesi pri 200 C bola 30 minút v porovnaní s 3 minútami pri nestabilizovanom polyvinylchloride.2. Postup podľa príkladu l, ale namiesto gibbsitu sa použila kryštalická modifikácia bayerit s obsahom 99,1 Al(OH)3 a 0,6 NazO. Získaný produkt mal zloženiea rovnaký záznam DTA, ako aj práškový rôntgenový difraktogram, ako produkt podľa príkladu l.3. D 0 miešanćho laboratómeho autoklávu ako v príkla de l sa nadávkovalia obsah reaktora sa vyhrial na teplotu 150 °C. Potom sado reakčnej zmesi priviedol roztok 87 g uhličitanu a mónneho v 300 ml vody a ďalej sa postupovalo ako vpríklade 1. Získalo sa 155 g produktu so zložením 10 36,0 MgO 19,3 A 120 12,2 co š 15Produkt mal rovnaký záznam DTA, ako aj práškový röntgenový difraktogram, ako produkt podľa prlkladu l.Produkt povrchovo upravený 0,2 vinylového typu ĺo silánu sa zapracoval rovnako ako v príklade 1 do polyvinylchloridu. Dynamická tepelná stabilita tejto zmesi pri 200 C bola 36 minút.25 PATENTOVÉ NÁROKY 1. Spôsob prípravy hydrotalcitu podobných zlúčenín so stechiometrickým zložením 30 Mg×AIy(OH)2 x 3 y . zzĺcos) - mHzQ kde 0,5 s x/y s 8 1/3 z z/(x y) z 1/20 0 rn/(x y) S 1s nízkym obsahom alkalických kovov, vhodných na via- 35 zanie kyslých rozkladných produktov v polymćmych látkach, z vodnej suspenzie hydroxidov horečnatćho a hlinitého so separovaním, prípadnou povrchovou úpravou,dehydratáciou a prípadnou dezintegrácíou produktu,vyznačujú ci sa tým, ževodnásuspenzia hydroxidu horečnatćho a hydroxidu hlinitého v mólovom pomere 0,5 až 8 1, výhodne 2 až 3 1, obsahujúca minimalne množstvo zlúčenín alkalických kovov, sa pri pH 8 až 11, výhodne 9 až 10,5, nechá zreagovať s látkou,poskytujúcou pri reakčných podmienkach uhličitanové 45 ióny, ale neobsahujúcou alkalické kovy, pri teplote 85 až 180 °C, výhodne 120 až 150 °C, počas 1 hodiny až 24 hodín, výhodne 2 až 4 hodiny, a tlaku 0,1 až 2,5 MPa,výhodne 0,5 až 1,5 MPa.2. Spôsob prípravy hydrotalcitu podobných zlúčenín podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že na dosiahnutie vhodnej hodnoty pH sa použije amoniak alebo látka, uvoľňujúca pri reakčných podmienkach amoniak.3. Spôsob prípravy hydrotalcitu podobných zlúčenín podľa nároku l a 2, vyznačujúci sa t ý m , že látkou poskytujúcou pri reakčných podmienkach uhličitanové ióny je plynný alebo pevný oxid uhličitý alebo vodný roztok uhličítanu a/alebo hydrogénuhličitanu amónneho v mólovom pomere 0,5 až 5, Výhodne l až 2, k hydroxidu hlinitému.

MPK / Značky

MPK: C01F 5/24, C01F 7/44, C08K 3/26, C01F 7/54

Značky: hydrotalcitu, alkalických, zlúčenín, nízkým, přípravy, kovov, podobných, spôsob, obsahom

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-278484-sposob-pripravy-hydrotalcitu-podobnych-zlucenin-s-nizkym-obsahom-alkalickych-kovov.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob prípravy hydrotalcitu podobných zlúčenín s nízkym obsahom alkalických kovov</a>

Podobne patenty