沉淀二氧化硅制备方法技术

本发明专利技术涉及沉淀二氧化硅制备方法，所述方法包括硅酸盐与酸之间的沉淀反应，其中在该方法的至少一个步骤中使用的酸是浓酸。

Method for preparing precipitated silica

The invention relates to a process for the preparation of precipitated silica, comprising a precipitation reaction between silicates and acids, wherein the acid used in at least one step of the process is concentrated acid.

【技术实现步骤摘要】
沉淀二氧化硅制备方法本申请是基于申请号为201180035949.X、申请日为2011年7月25日、专利技术名称为“沉淀二氧化硅制备方法”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及制备沉淀二氧化硅的新方法。
技术介绍
已知使用沉淀二氧化硅作为催化剂载体，作为活性物质的吸收剂(尤其是液体的载体，例如用在食品中，例如维生素(维生素E)，氯化胆碱)，作为增粘剂，结构化剂(texturant)或者抗结块剂，作为用于电池隔板的元件，作为用于牙膏的添加剂，用于纸的添加剂。还可使用沉淀二氧化硅作为增强填料用在有机硅基质中(例如用于电缆的护套)或者用在天然或合成聚合物基组合物中，尤其是弹性体组合物中，尤其是二烯弹性体，例如用于轮胎，鞋底,地面覆盖层，气体屏障(barrières)，阻燃材料以及工程零件，例如空中索道滑轮，用于家用电器的密封垫(joints)，用于液体或气体导管的密封垫，制动系统密封垫，护套，电缆和传送带。还已知通过某些方法，采用硅酸盐与稀酸之间的沉淀反应制备沉淀二氧化硅，所述沉淀二氧化硅具有良好的在聚合物(弹性体)组合物中分散的能力(可分散性)以及良好的增强性能，使得能够赋予在其中已经引入了它们的所述组合物以令人非常满意的性能折衷，尤其是在其机械、流变和/或动态性能方面。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提出用于制备沉淀二氧化硅的新方法，所述沉淀二氧化硅可被用作聚合物(弹性体)组合物中的增强填料，所述方法构成了这些沉淀二氧化硅制备方法的替代方案。更优选地，本专利技术的目的之一在于提供一种方法，所述方法在具有改善的生产率(尤其是在沉淀反应的方面，尤其是相对于这些使用稀酸作为酸的现有技术制备方法而言)的同时能够获得具有与通过这些现有技术制备方法获得的沉淀二氧化硅相似的物理化学特性和性能的沉淀二氧化硅，尤其是在它们的孔分布方面，它们在聚合物(弹性体)组合物中的解聚(désagglomération)和分散的能力(可分散性)和/或它们的增强性能。本专利技术的另一个目的优选在于同时降低在沉淀二氧化硅制备过程中所使用的水量和/或所消耗的能量，尤其是相对于这些现有技术方法而言。尤其考虑到这些目的，本专利技术的主题在于制备沉淀二氧化硅的新方法，所述沉淀二氧化硅优选具有良好的在聚合物(弹性体)组合物中分散的能力(可分散性)以及良好的增强性能，所述方法包括硅酸盐与至少一种酸之间的沉淀反应，由此获得沉淀二氧化硅的悬浮液，然后进行这种悬浮液的分离和干燥，其中：-按照以下的相继步骤进行沉淀反应：(i)形成包含硅酸盐和电解质的初始底料(pieddecuve)，在所述初始底料中硅酸盐浓度(以SiO2表示)为(大于0g/L并且)小于100g/L，并且优选地，在所述初始底料中电解质浓度为(大于0g/L并且)小于19g/L，尤其小于18g/L，尤其是小于17g/L，例如小于15g/L(同时通常大于6g/L)，(ii)将酸添加到所述底料中，直至获得至少7，尤其是7-8.5的反应介质的pH值，(iii)将酸和硅酸盐同时添加到反应介质中，(iv)将酸添加到反应介质中，尤其是直到获得3.0-6.5，尤其是4.0-5.5的反应介质的pH值，-干燥悬浮液，所述悬浮液优选具有至多24％质量的固含量，在所述方法中，在至少步骤(iii)中，所使用的酸是浓酸，优选浓硫酸，也就是说浓度至少80％质量，优选至少90％质量的硫酸。因而，根据结合了在特定条件下的步骤序列所取的本专利技术基本特征之一，尤其是在初始底料中的硅酸盐和电解质的特定浓度，以及优选地，要干燥的悬浮液的合适固含量，在整个步骤(iii)中使用的酸是浓酸，有利地是浓硫酸，也就是说，浓度至少80％质量(并且通常至多98％质量)，优选至少90％质量的硫酸；尤其是，其浓度为90％-98％质量，例如91％-97％质量。在步骤(ii)和(iv)中使用的酸则可以是例如稀酸，有利地为稀硫酸，也就是说具有远小于80％质量的浓度，在这种情况下浓度小于20％质量(并且通常至少4％)，尤其是小于14％质量，特别是至多10％质量，例如5％-10％质量。但是，根据本专利技术的一种特别优选的变化形式，在步骤(iv)中使用的酸也是如上所述的浓酸。尽管在本专利技术的这种特别优选的变化形式的范围内在整个步骤(ii)中使用的酸可以例如是如上所述的稀酸，但在本专利技术的这种变化形式中可有利地在步骤(ii)的一部分中，通常在此步骤(ii)的最后的第二部分中，所用的酸也是如上所述的浓酸(在步骤(ii)的另一部分中使用的酸例如是如上所述的稀酸)。因而，在此步骤(ii)中，一直到在反应介质中达到凝胶化点(对应于作为物体尺寸增加的特征的反应介质混浊度的突然增加)所使用的酸可以是如上所述的稀酸，有利地是稀硫酸(也就是说具有远小于80％质量的浓度，在这种情况下浓度小于20％质量，通常小于14％质量，尤其是至多10％质量，例如5％-10％质量)并且在反应介质中达到凝胶化点之后使用的酸可以是如上所述的浓酸，有利地为浓硫酸，也就是说浓度至少80％质量，优选至少90％质量，尤其是90％-98％质量的浓硫酸。类似地，在此步骤(ii)中，在步骤(ii)的前x分钟(其中x为15-25，例如等于20)中使用的酸可以是如上所述的稀酸，并且在步骤(ii)的前x分钟(其中x为15-25，例如等于20)之后使用的酸可以是如上所述的浓酸。在本专利技术的这种特别优选的变化形式的范围内，在整个步骤(ii)中使用的酸也可以是如上所述的浓酸，也就是说具有浓度至少80％质量，优选至少90％质量，尤其是90％-98％质量。在这种应用情况下，可任选地添加水到初始底料中，尤其是在步骤(ii)之前或者步骤(ii)的过程中。优选地，在根据本专利技术的方法中，小于100g/L的在初始底料中的硅酸盐浓度(以SiO2表示)可以是至少80g/L。在如上所述的本专利技术的特别优选的变化形式的范围内(在整个步骤(iii)和(iv)中使用浓酸)当步骤(ii)的一部分不使用浓酸进行时尤其如此。尽管不是必需为本专利技术方法的优选实施方式，但在初始底料中的硅酸盐浓度(以SiO2表示)可小于80g/L。在如上所述的本专利技术的特别优选的变化形式的范围内(在整个步骤(iii)和(iv)中使用浓酸)当整个步骤(ii)利用浓酸进行时尤其如此。在根据本专利技术的方法中，作为一种或多种酸(浓酸或稀酸)通常使用有机酸如乙酸、甲酸或碳酸，或者优选地使用无机酸如硫酸、硝酸、磷酸或盐酸。如果使用浓乙酸或浓甲酸作为浓酸，则它们的浓度为至少90％质量。如果使用浓硝酸作为浓酸，则其浓度为至少60％质量。如果使用浓磷酸作为浓酸，则其浓度为至少75％质量。如果使用浓盐酸作为浓酸，则其浓度为至少30％质量。但是，非常有利地，作为一种或多种酸使用一种或多种硫酸，所使用的浓硫酸则具有在上文中提及的浓度。另外，作为硅酸盐，可以使用任何常见形式的硅酸盐，例如正硅酸盐(métasilicates)、二硅酸盐，并且有利地是碱金属硅酸盐，特别是硅酸钠或硅酸钾。该硅酸盐可以具有40-330g/L，例如60-300g/L的浓度(以SiO2表示)。优选地，使用硅酸钠作为硅酸盐。在其中使用硅酸钠的情况下，其通常具有SiO2/Na2O重量比为2至4，尤其是2.4至3.9，例如3.1至3.8。关于在初始底部中所含的电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
如下类型的制备沉淀二氧化硅的方法，所述类型的方法包括硅酸盐与至少一种酸之间的沉淀反应，由此获得沉淀二氧化硅的悬浮液，然后进行这种悬浮液的分离和干燥，其中：‑按照下述方式进行沉淀反应：(i)形成包含硅酸盐和电解质的初始底料，在所述初始底料中硅酸盐浓度(以SiO

【技术特征摘要】
2010.07.23 FR 10030981.如下类型的制备沉淀二氧化硅的方法，所述类型的方法包括硅酸盐与至少一种酸之间的沉淀反应，由此获得沉淀二氧化硅的悬浮液，然后进行这种悬浮液的分离和干燥，其中：-按照下述方式进行沉淀反应：(i)形成包含硅酸盐和电解质的初始底料，在所述初始底料中硅酸盐浓度(以SiO2表示)小于100g/L，(ii)将酸添加到所述底料中，直至获得至少7.0的反应介质的pH值，(iii)将酸和硅酸盐同时添加到反应介质中，(iv)将酸添加到反应介质中，直到获得3.0-6.5的反应介质的pH值，-干燥悬浮液，在所述方法中，在至少步骤(iii)中，所使用的酸是浓酸，所述浓酸选自浓度至少80％质量的硫酸，浓度至少90％质量的乙酸或甲酸，浓度至少60％质量的硝酸，浓度至少75％质量的磷酸，浓度至少30％质量的盐酸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(iii)和(iv)中使用的酸是浓酸，所述浓酸选自浓度至少80％质量的硫酸，浓度至少90％质量的乙酸或甲酸，浓度至少60％质量的硝酸，浓度至少75％质量的磷酸，浓度至少30％质量的盐酸。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(ii)的一部分中，所用的酸是浓酸，所述浓酸选自浓度至少80％质量的硫酸，浓度至少90％质量的乙酸或甲酸，浓度至少60％质量的硝酸，浓度至少75％质量的磷酸，浓度至少30％质量的盐酸。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(ii)中，在反应介质中达到凝胶点之后...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·科劳因，S·内沃，J·拉茨诺克斯，
申请(专利权)人：罗地亚管理公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR