硅基指示干燥剂制造技术

一种指示干燥剂，它包含一种其上浸渍有铜源和溴化物源的硅基材料，这铜源的存在量，按Ｃｕ相对于硅基材料的重量计算为最高达０．５ｗｔ％，而溴化物源的存在量是要使Ｂｒ与Ｃｕ之重量比至少为５∶１，任选地，这种指示干燥剂还包含染料或其它有色材料。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅基指示干燥剂。氯化钴指示剂硅胶用于各种应用场所，例如用来指示气体干燥塔器内水分摄取状况。其它的干燥应用场所包括将其用于变压器吸湿器、油罐通气装置、电子设备和电讯系统的保护装置和实验室干燥器中。估计全世界每年使用的氯化钴指示剂凝胶约为4000吨。用作湿度指示剂的含钴凝胶已公开于US 2460071(公开了氯化钴)，US 2460069(公开溴化钴)，US 2460073(公开了碘化钴)，US 2460074(公开了硫氰酸钴)，US 2460065(公开了硫酸钴)和US2460070(公开了磷酸钴)。目前生产指示剂硅胶的方法是，通过用氯化钴溶液来浸渍增湿硅胶或硅的水溶胶，从而生产出一种干燥的，粒状的最终产品，其中所含氯化钴的最小量为0.5％，而其颜色呈蓝色，当吸收水后便变为粉红色。增湿凝胶是已经被来自汽相的水所饱和了的硅胶，以便避免在浸渍时发生烧爆或崩解。如果将氯化钴溶液直接添加到干凝胶上，则晶粒尺寸会减小。最近欧洲的法规对氯化钴的危险性等级作了修正(根据1998年12月15日由欧洲经济共同体(EEC)发布的通告)，其结论是现在工业应用场所使用氯化钴指示剂凝胶，要求对其更加严格操纵，以保证对暴露限制精确地加以控制。如果氯化钴指示剂凝胶的可接受的替代品不能用来指示例如在气体/空气的干燥应用中饱和状态何时发生，这就可能对用户的后段操作造成严重隐患，例如由水分造成的腐蚀损害。根据以下参考资料所述，已经证实将钒化合物VOCl3浸渍到硅胶中后，会引起颜色变化，随着湿度增加从无色变成黄色到橙黄色到红色再到褐色贝洛塞哥夫斯凯耶等人的“经钒改良的硅石和沸石的指示剂特性”，圣彼得堡(列宁格勒)，63(8)，1674-9；马莱琴，A.A.的“含钒硅石—一种湿度指示剂的物理化学特性的合成和研究”Sb.Nauch.Tr.VNII Lyuminoforov 1 Osobo Chist.Veshchestv，23，24-8；和马莱琴，A.A.等人的“含钒硅胶的特性研究”，圣彼得堡(列宁格勒)，52(9)，2094-6。但是，VOCl3是有腐蚀性和毒性的，且难以配制和处理。US 2460072和US 2460067还分别公开了氯化铜和溴化铜的用途，但是在这些专利中所采用的这些物质的用量表明，其中所述硅基产品不能认为是适合用作商品硅基湿度指示剂的候选产品，这是由于其存在着潜在的毒性和环境问题。现已创造出一种基于铜盐的新系统，令人惊喜的是，它能提供一种非常有用的含铜浓度低的指示干燥剂。一种根据本专利技术生产的指示干燥剂，它包含一种其上浸渍有铜源和溴化物源的硅基材料，这铜源的存在量，按Cu相对于硅基材料的重量计算为最高达0.5wt％，而溴化物源的存在量是要使Br与Cu之重量比至少为5∶1。硅基材料可以是任何能够起干燥剂作用的材料。硅胶可典型地用作这种材料，但其它形式的硅石也可采用。硅基材料可具有通常有的物理形状。尤其是这形状可以是不规则颗粒或近似球形的珠粒(常被称为球状或珠状硅胶)。有一种特别有用的硅胶，它具有的孔体积根据氮孔率测试法测得为0.2～2.0cm3/g和用表面面积测定法(BET)测得的表面积为200～1500m2/g。通常，这样一种硅胶的平均粒径为0.1～8mm。这铜源通常是一种铜盐。典型的这类盐包括硫酸铜、溴化铜、硝酸铜和氯化铜。这铜源的量，按照Cu相对于硅基材料重量计算为最高可达0.5wt％，但优质指示干燥剂采用含量低得多的Cu来制成。相对于硅基材料的Cu用量优选为0.002～0.1wt％，更优选0.01～0.07wt％，但甚至更优选0.02～0.05wt％。这溴化物源可以是任何在硅基材料中能起溴化物源作用的材料。当将溴化铜用作铜源时，除必需有一个附加溴化物源外，它将提供必需量的某种溴化物源。任何水溶性溴化物均可使用，而典型的溴化物源包括碱金属溴化物，碱土金属溴化物，过渡金属溴化物和溴化铵。优选的溴化物源是溴化钠、溴化钾、溴化钙、溴化镁、溴化锌和溴化铵。溴化物源的存在量与铜源的存在量有关。Br与Cu重量比至少为5∶1，而优选的重量比高达2000∶1。更优选的Br与Cu之重量比范围为10∶1～400∶1，而该比值的范围一般为20∶1～400∶1。通常，当Cu存在量比较高时，生产出其中所含Br与Cu之比值较低的有用指示干燥剂是可能的。例如，当铜源(可表示为Cu)的用量按硅基材料的重量计大于0.05wt％时，合适的Br与Cu之重量比范围为5∶1～40∶1。但是，当铜源(可表示为Cu)的用量按硅基材料的重量计约小于0.01wt％时，合适的Br与Cu之重量比范围为200∶1～2000∶1。这些铜源的用量范围和Br与Cu之比值范围，常常用来生产一种通用的指示干燥剂。这样一种干燥剂必须能够将气体的相对湿度降低到大约低于30％的值。因此，当被其吸附的水量使得平衡相对湿度为20％～30％范围内时，它应显示有一显著的颜色变化，以便指示用户需要补充或再活化硅胶。在干燥剂的某些应用场合，可能优选某一不同的平衡相对湿度，此时只要Br与Cu的其它一些比值能导致在这一不同的相对湿度下发生颜色变化，则这些比值可能更为合适。本专利技术的指示干燥剂普遍地证实有一种颜色变化，即从未吸水分时的深紫色变成所吸水分达饱和或近乎饱和时的无色。无水干燥剂的颜色可能受铜源的存在量和Br与Cu之比值的影响。还可通过将染料引入干燥剂来修改这种颜色变化也是可能的，特别要指出的是，当这种干燥剂吸水后这种颜色变化便变得显而易见了。所以，本专利技术的优选实施方案包含一种指示干燥剂，这种指示干燥剂包含一种其上浸渍有铜源，溴化物源和染料或其它有色材料的硅基材料，这铜源的存在量，按Cu相对于硅基材料的重量计算为最高达0.5wt％，而溴化物源的存在量是要使Br与Cu之重量比至少为5∶1。有用的染料或有色材料包括能赋予增湿硅基材料以粉红色的粉红色染料。这些染料产生的颜色变化类似于使用常规含钴干燥剂所观察到的颜色变化。蓝色染料添加物能赋予增湿基质以蓝色，而铁盐添加物能赋予增湿基质以黄色。原则上，任何有色染料或其它有色材料，只要在干燥剂的制备或使用过程中都不会与溴化物源或铜源发生反应的均可使用。适合的染料的实例包括呫吨类染料，例如玫瑰红(C145440)，酸性红色染料B(C145410)，碱性桃红色染料B(C145170)和赤藓红染料(C145430)；吖嗪类染料，例如中性红(C150040)；噻嗪类染料，例如亚甲基蓝染料(C152015)和三芳基甲烷染料，例如氮杂蒽蓝染料V(C142045)，特制的蓝染料V(C142045)和C1食用蓝染料2(C142090)。适用于本用途的其它有色材料的实例是过渡金属的有色盐类，例如，钒、铬、锰、铁、钴和镍的盐类。在实践中，由于这些化合物中很多有毒性，故优选铁的盐类，尤其是硫酸铁(III)，硫酸铁(III)铵和硫酸铁(III)钾。当采用染料时，染料的存在量按硅基材料重量计，典型值为0.0001～0.1wt％，优选为0.001～0.01wt％。当采用过渡金属盐类时，其优选的存在量按硅基材料重量计为0.01～2.0wt％。一种按照本专利技术制备指示干燥剂的方法，它包括用铜源和溴化物源以及任选的染料或其它有色材料浸渍硅基材料，由此向硅基材料中引入按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指示干燥剂，它包含一种其上浸渍有铜源和溴化物源的硅基材料，这铜源的存在量，按Ｃｕ相对于硅基材料的重量计算为最高达０．５ｗｔ％，而溴化物源的存在量是要使Ｂｒ与Ｃｕ之重量比至少为５∶１。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S莫雷顿，
申请(专利权)人：伊尼奥斯硅石有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]