162960. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy diszperzitásfokú, abszolut száraz szilicium-dioxid előállítására

162960 3 4 ként általában előnyben részesítik a nagyon tiszrta és száraz szilíciumdioxidot, amely szilanolcsoportok mellett még hidroxü-csoportokat is tartalmaz, míg adszorbensként, de meghatározott célú töltőanyagokként is olyan szílicium-dioxidot igényelnék, amely lehetőleg mentes hidroxil-csoportoktól és egymáshoz közelálló szilanol-csoportoktól. A nagy diszperzitásfokú szilícium-dioxid lánghidrolízises eljárással végzett előállítási eljárásánál a finom eloszlású oxidok leválasztását olyan hőmérsékleteken végzik, hogy elkerüljék az átalakulásnál keletkezett termeli, pl. víz vagy vizes sósav nemkívánt kondenzációját. Az ilyen körülményék között kapott termékek azonban még melléktermékéket is tartalmaznak, az alkalmazott kiindulási anyagoktól, valamint a termikus oxidációtól, illetve hidrolízistől függően. Amennyiben kiindulási anyagként pl. szilíciumtetrakloridot használnak, úgy a keletkező termék, a kovasavaeroszol, nagyfokú adszorbciós képessége folytán még bizonyos mennyiségű sósavat köt meg. Az ismert eljárások szerint a sósav eltávolítása céljából a nagy diszperzitásfokú oxidokat, pl. közvetlenül leválasztásuk után, 200—500°-os — mindenképpen azonban vörösizzás-alatti hőmérsékletű — hőkezelésnek vetik alá, vagy pedig hasonló vagy ennél alacsonyabb hőmérsékleteken, egyen- vagy ellenáramban túlhevített vízgőz segítségével savtalanítják az oxidokat. Ez utóbbi eljárással ugyan megfelelő savtalanítás érhető el, azonban bizonyos mennyiségű maradék nedvesség nem távolítható el. Mint ismeretes, az SiOa-aerogél egyik legfontosabb tulajdonsága a sűrítő hatás, ahol a termék nedvessége (adszorbeált víz) szerepet játszik. Kimutatható ugyanis, hogy szén-tetrakloridban a vízmentes SiCVaerogél még jobb sűrítő hatású, mint az 1—2% víztartalmú SiOs-aerogél. A termékek általában megfelelnek az igényeknek, azonban speciális felhasználási területeken fellép az abszolút száraz termékek iránti igény. Abszolút száraz Si02-aerogél meghatározott körülmények között végzett vákuum-kezeléssel (pl. magasabb hőmérsékleten vagy izoterm-desztilláció segítségével) előállítható, de a termék még mindig többé-kevésbé nagymennyiségű „kötött szilán ol-csoportokat" tartalmaz. Tudományos vizsgálatokból ismeretes továbbá, hogy a szilícium-dioxid-aerogél — amelyet pl. úgy állítottak elő, hogy szilícium-tetrakloridot pirolitikusan bontottak és a kapott szilíciumdioxid-aeroszolt aerogéllé koagulálták — vékony lapocskákká történő présformálás után, ha hoszszabb ideig, pl 8 órát hevítik 800—1000 C°-ra csökkentett nyomáson, pl. 10—3

Hgmm-en, nemcsak az adhézió útján rátapadó vizet veszti el, hanem a szilanol-csoportok egy részét is leadja vízzé történő kondenzálás közben, Ezek a folyamatok az infravörös spektroszkópiával követhetők, ugyanis az egyes hidroxil-típusoknak megfelelő sáv-rendszerek változása felismerhető. Meg kell azonban jegyezni, hogy az -ún. „szabad szilanol-csoportok", amelyek az infravörös rezgési spektrumban éles sávként jelennek meg, ezen a hőmérsékleten is megmaradnak bizonyos mértékig. Valamelyest rövidebb hevítési idő esetén még a „kötött szilanol-csoportok" is nagy-5 mértékben megmaradnak, mivel e csoportok kondenzációjának teljes végbemenetele mind a hőmérséklet, mind a reakció-idő függvénye. Az előbbiekben ismertetett abszolút száraz termékek előállítására szolgáló ismert eljárások az-10 zal a hátránnyal járnak, hogy vagy nem vezetnek olyan termékekhez, amelyek mentesek a kötött szilanolcsoportoktól, vagy — mint ahogy az utóbb említett vizsgálatok mutatják — nagyipari méretekben nem alkalmazhattok és ezen-15 kívül olyan termékekhez vezetnek, amelyek már nem rendelkeznek a kiindulási anyagok laza szerkezetével és ily módon technikailag használhatatlanok. A találmánynak tehát az volt a célkitűzése, 20 hogy eljárást dolgozzon ki nagy diszperzitásfokú, abszolút száraz szilícium-dioxid előállítására, a pirogén-úton kapott szilícium-dioxid hevítése útján, amelynek a terméke teljesen mentes adszorbeált víztől, valamint a térbelileg nagyon 25 közelálló szilanol-csoportoktól, emellett a fennmaradó szabad szilanol-csoportok nem változnak és megmarad a kiindulási anyag laza szerkezete. A találmány jellemzőjét abban jelölhetjük meg, hogy a szilícium-dioxid-aerogélt örvényágy-30 ban száraz gázárammal kezeljük, 700—1000 C°-os hőmérséklet tartományban, normál nyomáson, egy másodperctől néhány percig terjedő ideig, előnyösen 1—60 másodpercig. Meglepő módon kimutatható volt, hogy a ta-35 lálmány szerint előállított Si02-aerogél, amely mind az adszorbeált víztől, mind a „kötött szilanol-csoportoktól" mentes, de ugyanannyi vagy talán még kevesebb „szabad szilanol-csoportot" tartalmaz, jobb sűrítő hatással rendelkezik, mint 40 a szokásos módon előállított vízmentes termék. Az SiQ2-aerogélek, valamint más, meghatározott típusú nem-pirogén kovasavak említett effektusait váratlan módon elérhetjük csökkentett nyomás és hosszabb reakció-idő alkalmazása nél-45 kill is, oly módon, hogy az SiCVaerogélt (ill. a többi említett kovasavat) folyamatos működésű készülékben, az említett hőmérsékleteken rövid ideig száraz gáz-árammal kezeljük. Célszerűen oly módon járunk el, hogy ellenáramban 50 az egyik oldalról az SiOa-aerogélt a másik oldalról pedig a gázkeveréket vezetjük. Célszerűen függőleges fluidágyban dolgozunk e szerint az elv szerint. A víz-elvonás és az SiC>2-aerogél azon szilanol-Gsopo'rtjainak kondenzációja, amelyek 55 ezen a hőmérsékleten kondenzációra képesek meglepő módon gyorsabban és teljesebben megy végbe, mint vákuumban. Mint különösképpen meglepő hatást ki kell emelnünk, hogy a rövid időtartamú, magas hő-60 mérsékletű kezelés nem változtatja meg az ún. szabad szilanolcsoportok számát, a vákuumkezeléssel ellentétben, hanem ezek majdnem 100%ban megmaradnak. Ez a tény annyiban bír jelentőséggel, hogy ezen a jellemzőn múlik az 65 SiCvaerogélek különleges műszaki előnye a 2