经硅烷化的高度疏水的硅酸制造技术

本发明专利技术所要解决的问题是提供硅酸，所述硅酸是高度疏水的，并因此可成功用于控制液体介质的流变性能或摩擦电性能或者用作流动增强剂。所述问题通过提供用式(RO)3SiR’的化合物表面改性的硅酸解决，其中R’＝CnH2(n‑m)+1，n＝9‑14，m＝0‑n，以及R＝CqH2q+1，q＝1‑4。本发明专利技术还描述了硅酸的表面改性方法，所述硅酸在热反应中用选自一种或多种通式(RO)3SiR’的有机三烷氧基硅烷来处理，其中R’＝CnH2(n‑m)+1，n＝9‑14，m＝0‑n，以及R＝CqH2q+1，q＝1‑4。根据本发明专利技术的表面改性硅酸可用于控制液体介质的流变性能或摩擦电性能，例如用作增稠剂和防结块剂，或者作为流动增强剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用式(RO)3SiR′的化合物表面改性的硅酸，其中R’＝CnH2(n-m)+1，n＝9-14，m＝0-n，以及R＝CqH2q+1，其中q＝1-4；本专利技术还涉及制备所述硅酸的方法以及其用作增稠剂、防结块剂、流动增强剂和用于控制带电性质的用途。例如通过湿化学沉淀法或者通过在氢焰中四氯硅烷的水解制得的未改性硅酸的表面被硅烷醇基覆盖，因而该材料具有亲水性。通过例如使用六甲基二硅氮烷(DE2043629)、二氯硅烷(DE1163784B)或聚二甲基硅氧烷(EP0686676A1)进行甲硅烷基化，可显著降低表面上的硅烷醇基的数量。由于进行有机硅表面改性，硅酸或多或少具有疏水性。由于改性导致的改变的表面性质，经表面改性的硅酸在许多应用中通常表现出完全不同于未改性代表物的性质。因此，例如与未改性的原始硅酸相比较，经表面改性的疏水硅酸的特征是，通常显著更高的增稠效果，特别是在例如具有极性基团的溶剂、聚合物或树脂的体系中，所述极性基团例如羟基、酮基、环氧基、醚基、酯基、羧基或含氮基团如伯胺基、仲胺基或叔胺基、酰氨基或铵基。在这方面工业上特别相关的是，例如，用作例如油漆、涂料或粘合剂的环氧树脂、聚氨酯、不饱和聚酯树脂和水性分散体以及乳液。例如DE4419234A1描述了无机氧化物的甲硅烷基化的方法，其中使用在该方法的温度范围内为半挥发性的至少一种甲硅烷基化剂处理细粒状无机氧化物。尤其是，DE4419234A1涉及一种通过该方法制得的高度非极性硅酸。在说明书中所列举的实施例显示例如在25％浓度的含水乙醇溶液中，增稠效果随着硅酸的疏水性的提高而提高。然后通过与不同组成的甲醇/水混合物相比较，从视觉上评价样品的润湿行为来确定硅酸的疏水性，并以甲醇数表示(定义为水/甲醇混合物中甲醇的重量百分数，其中一半硅酸被润湿并浸入液体)。EP0672731B1描述了通过用式(RO)3SiCnH2n+1的化合物处理来生产热解二氧化硅，其中n＝10-18，以及R＝短链烷基，例如甲基、乙基等。所述热解二氧化硅特别适用于液体的增稠。在实施例中，用于处理硅酸的化合物是十六烷基三甲氧基硅烷(H3CO)3SiC16H33和十八烷基三甲氧基硅烷(H3CO)3SiC18H37。与未表面改性的原始硅酸200(实施例9)相比较，提高涂布度(即提高用于改性的硅烷的量，基于表3数据所对应的比表面积)的研究样品的特征是，对丙醇/水的1∶1液体混合物显著更高的增稠效果(参看第9页表格)。如果考虑用(H3CO)3SiC16H33(硅烷I)改性，由C含量的提高可明显看出涂布度的增加(参看表4)。虽然所述说明书没有明确讨论样品的疏水性，然而实施例11-14清楚地表明硅酸的C百分含量从实施例4经实施例5和6至实施例7的降低与增稠效果的明显降低有关。由C含量直接获得关于硅酸中存在的负责疏水性的非极性烃的含量的信息。因此，提高C含量通常与增强硅酸的疏水性有关。然而，从加工处理的角度看，所使用的进料十六烷基三甲氧基硅烷(H3CO)3SiC16H33和十八烷基三甲氧基硅烷(H3CO)3SiC18H37具有明显的缺点。例如，由于相对高的熔点和沸点，已证明十八烷基三甲氧基硅烷的制备非常复杂且成本高。此外，所述化合物的相对高的粘度还变得很明显，这在通常所使用的制备方法和/或产品质量上是不利的(根据DIN51562-1，十六烷基三甲氧基硅烷(H3CO)3SiC18H37在25℃下的运动粘度为7.2mm2/s)。如EP1302444A1所述，甲硅烷基化剂通常优选以液体形式作为例如通过喷嘴技术实现的高度分散的气溶胶加入到粉末状硅酸中。为了获得尽可能最小的气溶胶液滴和尽可能最好的喷射质量，即尽可能在喷嘴的整个区域中相同大小的液滴尽可能最均匀分布，在喷雾期间低粘度是有利的。因此，通过将甲硅烷基化剂均匀分布到细气溶胶液滴中，即使在相对短的停留时间内，可实现涂布剂的均匀分布并因此实现硅酸表面的均匀改性。除了用作用于控制流变性的试剂之外，经表面改性的硅酸还尤其是用作流动增强剂、防结块剂或者用于控制摩擦起电。在工业上特别相关的是用作调色剂配制物中的添加剂。因此，例如EP1502933A2和EP0713153A2描述了这种调色剂配制物，其除了基本上由粘合剂树脂和相应的颜料组成的调色剂颗粒之外，还包含疏水无机颗粒例如热解硅酸，所述热解无机颗粒在控制流动行为和带电行为期间起着决定性作用。EP1502933A2描述了为了获得即使在湿条件下优越的流动性、均匀的极化率和良好的稳定性，需要无机颗粒的疏水性尽可能显著，尽可能均匀(参看例如第[0048]和[0049]段)。尤其是第[0010]和[0011]段，EP1302444A1还描述了当使用疏水化较不好的硅酸作为防结块剂、流动增强剂和/或电荷调节剂时可能出现的问题。此外，说明书讨论了当在具有适当极性和高度极性的液体、聚合物或树脂体系中用作活性填料时，疏水化不教不好的硅酸由于混溶性和兼容性问题，在技术上可能是较差的。从应用角度看，需要硅酸尽可能显著的水性以及在改性反应期间在硅酸表面上涂布剂均匀的分布。硅酸的疏水性通常通过改变它们的涂布度来控制。在许多情况下，这可通过改变涂布剂的使用量以及任选改变处理条件来相对容易地实现。因此，如EP0686676A1所述，使用较大量的涂布剂用于表面改性导致具有少量残留硅烷醇基含量的非水可润湿产物(根据G.W.Searsetal.AnalyticalChemistry1956，28，1981ff测定)，而EP1433749A1中所述的产物由于较小的涂布度和高的残留硅烷醇基含量而被水润湿。然而，当涂布度非常高时，涂布剂的进一步增加不会导致残留硅烷醇基含量的进一步降低。由于空间位阻问题，不可能使硅酸表面上的所有硅烷醇基甲硅烷基化。如果硅酸的整个表面已经被均匀覆盖，涂布剂的进一步提高不会导致残留硅烷醇基含量的降低。此外，涂布剂的显著增加通常与技术缺陷有关。因此，例如，未化学键接至硅酸表面上的有机硅成分的比例增加，这在许多应用中可能导致严重问题，因为已知有机硅化合物由于其与许多其它化合物的不相容性而容易相分离。因此，硅油或硅树脂的液滴例如在油漆中可明显形成所谓的“硅坑(siliconecrater)”缺陷。同样地，硅膜的形成也可能对所需应用具有不利影响，例如环氧粘合剂的粘合性。为此，通常需要使用尽可能最小量的有机硅涂布剂用于表面改性，以预防本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅酸，所述硅酸是用式(RO)3SiR'的化合物表面改性的，其中R'＝CnH2(n‑m)+1，n＝9‑14，m＝0‑n，以及R＝CqH2q+1，q＝1‑4。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.27 DE 102013224210.71.硅酸，所述硅酸是用式(RO)3SiR'的化合物表面改性的，其中
R'＝CnH2(n-m)+1，n＝9-14，m＝0-n，以及R＝CqH2q+1，q＝1-4。
2.权利要求1所述的硅酸，其特征在于，所述硅酸是通过热解法制备
的硅酸。
3.权利要求1或2所述的硅酸，其特征在于，R为甲氧基。
4.权利要求1或2所述的硅酸，其特征在于，R为乙氧基。
5.权利要求1-4之一所述的硅酸，其特征在于，n＝12。
6.权利要求1-4之一所述的硅酸，其特征在于，n＝14。
7.权利要求1-6之一所述的硅酸，其特征在于，可用溶剂萃取的改性
硅酸的比例最多为15重量％。
8.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·施奈德，
申请(专利权)人：瓦克化学股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE