粒状二氧化硅制造技术

本发明专利技术涉及粒状二氧化硅。具体地，本发明专利技术的具有球形和单峰粒度分布的粒状二氧化硅颗粒是通过将二氧化硅颗粒分散于水中、加水于所述分散体中、与烷氧基硅烷混合、将混合物倒入有机溶剂中、过滤并洗涤所获得的二氧化硅颗粒来制备的。所述粒状二氧化硅颗粒可以用于制备玻璃整料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及粒状二氧化硅颗粒、其制备方法和用途。
技术介绍
已经知道可以通过在特定pH水解烷氧基硅垸制备凝胶，使凝胶成粉末， 然后在干燥后煅烧所述粉末来制备石英(二氧化硅)玻璃粉末(日本专利 专利申请(K0KA1) No. 62-17 69 28 (1987))。还知道可以通过下述步骤来制备合成石英玻璃粉末a) 水解烷氧基硅垸以形成其凝胶b) 精细地区分(dividing)所述凝胶然后干燥，或者干燥所述凝胶后精 细地区分使其成为粉末，并且c) 煅烧b)步骤的粉末(US 5,516,350)。在煅烧步骤之前的凝胶的粒度被调整为直径为60至90(Him。参考文献 未提及烧结的石英玻璃粉末的粒度及其流动性特征。还知道通过下述步骤来制备整体二氧化硅玻璃制品-在溶液中水解硅烷氧基化合物以形成水解溶液-向所述水解溶液中加入有效数量的热解二氧化硅以形成溶胶溶液-凝胶化所述溶胶溶液以形成凝胶-干燥所述凝胶以形成干凝胶，并且-煅烧所述干凝胶以形成玻璃由此形成大的整体二氧化硅玻璃制品(US 4,801,318) 此过程不能制备合成石英的自由流动粉末。还知道可以通过下述步骤来制备具有基本单峰分布的球形的无机氧化物基材料-通过水解四烷氧基硅烷形成至少一种无机氧化物的溶胶 -在所述溶胶中加入与所述溶胶不混溶的溶剂-将所获得的两相混合物精细地分散成为相同直径颗粒的分散体-通过有限制的聚结(limited coalescence)使所述颗粒长大，并且通 过加入含有胶凝剂的第二溶剂使得该分散体(聚结的小滴)胶凝， 并且-除去所述溶剂。在单峰分布的情况下，所述球形材料显示其直径在lnm和1，000nm之 间。其可用于用作烯属不饱和化合物聚合和共聚的催化剂的载体(EP 0 537 850 Al)。还知道可以通过下述步骤制备球形二氧化硅颗粒(A) 在无机酸或有机酸存在的情况下，通过在含水介质中水解硅烷氧 基化合物以制备胶体二氧化硅溶液(B) 任选在得到的胶体二氧化硅溶液中分散热解二氧化硅(C) 在由单官能脂肪醇R-OH或其混合物组成的有机介质中混合纯的 (步骤A)或混合的(步骤B)二氧化硅溶胶(D) 乳化所得到的混合物(E) 通过将先前获得的乳液与碱溶液进行接触，使得所述纯的或所述 混合的二氧化硅溶胶凝胶化(F) 对所得的凝胶的加热处理 球形二氧化硅颗粒显示了在10至100微米范围内的颗粒直径(EP 0 653 378 Al)。粉末材料的运输、处理和贮存很大程度受所述颗粒的流动性和硬度的 影响，这因此也会对价格和最终产品的质量有很大的商业影响。特别是， 粉末的混合效率可以强烈地受不均匀的粒度分布、颗粒凝聚和块结问题牵 制。在本说明书全文中的表述"自由流动粉末组合物"是指(通过碾磨、微粒 化或类似的技术制得)其中颗粒由上述的成分构成并且其中颗粒不会彼此 粘附的粉末。粉末颗粒的尺寸按照颗粒直径来表达。通常，这个尺寸是由 筛分来确定并且和所述颗粒的形状无关。相反，凝聚性粉末(cohesivepowder)是颗粒之间的粘着力是很重要的 (strengthwise)那些粉末。按照定义，自由流动的粉末不包含细粉(fines)。传统喷雾干燥技术(其中喷雾干燥器在容器(干燥室)中将热气和雾 化(喷雾)液体流混合，以完成蒸发并制备具有可控的平均粒度的自由流动的干粉末)可以得自例如SDS Spray Drying Limited。采用这样的喷雾干 燥器可以制备具有较窄粒度分布的平均尺寸为300微米的颗粒。使得金属氧化物颗粒的微粒化的另一个更好的方式是用化学品例如聚 合物或油或蜡进行涂层。在这种情况下，微粒的性质由此发生显著的变化， 很少在科学文献中报道。即使在文献中报道了大量的工业水平操作的金属氧化物的微粒化方 法，例如沿传送带或在风力传送器中的混合和运输依然受总所周知的问题 影响，例如a) 分聚(segregation):主要由于所述颗粒的尺寸差异，以及较少程度地由于颗粒密度的差异。更具体地，驱使所述分聚的作用力是范德华力、静电力、液桥力(liquid bridge)、固体物质桥(solidmatter bridge)和缠么± 5口 ob) 渗滤(percolation)，在穿过测试中，具有小尺寸的颗粒可以逐渐 地移动到较大的颗粒下，并且由此导致不同尺寸颗粒的分离。就颗粒的纯度来说，二氧化硅的纯度是主要的。实际上，目前在高级 终端应用中对高纯度级别二氧化硅的需求越来越大，例如坩锅的内部部 件、光纤和微电子元件。遗憾的是，由于很高的成本和很复杂的生产工艺， 在市场上这样的产品并不多。
技术实现思路
本专利技术的主题是粒状二氧化硅颗粒，其特征是球形和单峰粒度分布。 本专利技术的二氧化硅颗粒具有所述二氧化硅作为核，周围是通过水解液体垸氧基硅烷获得的Si02。尤其优选的二氧化硅可以是作为热解二氧化硅或天然石英的Si02。所述天然石英可以是，例如，得自JOTA Corporation的JOTA 4型以及得自Norwegian crystallites的天然石英。在本专利技术的一个优选的特征中，粒状无机氧化物颗粒的核可以由天然 石英组成，所述天然石英周围环绕着通过水解液体烷氧基硅烷获得的二氧 化硅。所述垸氧基硅垸可以优选为四烷氧基硅烷，例如四乙氧基硅垸。本专利技术的所述粒状无机氧化物颗粒其特征为表面积大于50 m2/g。 所述粒状无机氧化物颗粒的至少90%具有超过100微米的尺寸。至少90%的孔具有在50和1000埃之间的直径。另外，烷氧基硅烷可以与可溶性盐混合，以获得掺杂有金属的粒状无机氧化物颗粒。根据Degussa GmbH开发并公布在Technical Bulletin Fine Particles Number 11 "Basic Characterisation of Aerosil Fumed Silica"白勺方f去，自由流 动值的范围更优选从5至2。具有差的流动性能的粉末标记为5，而具有非 常好的流动性能的粉末标记为1。本专利技术进一步的目标是制备具有球形和单峰粒度分布的粒状二氧化硅 颗粒的方法。根据本专利技术，其特征为在搅拌下，将要进行粒化的无机二 氧化硅加入到装有酸性水的容器中，当分散体明显均匀且没有块时，非常 缓慢地向混合物中加入液体烷氧基硅垸例如四甲氧基硅垸和/或四乙氧基硅 垸。由于放热反应，温度上升。然后通过例如管道将所获得的分散体在保 持强烈搅拌下缓慢转入装有预先与氨衍生物混合的有机溶剂或硅油的容器 中。与碱性有机溶液接触的二氧化硅分散体的小滴形成凝胶状颗粒，所述 凝胶状颗粒集中在反应器的底部，然后被输送到另外的容器中用醇和/或酯 (例如二噁烷、丙醇、丙酮、乙醇或纯的乙酸乙酯)进行洗涤，最后，用 丙酮洗涤所述颗粒。有机溶剂或硅油然后用于另外的循环。将所述颗粒过 滤，然后在超临界或略微亚临界条件下萃取出溶剂。或者可以通过在控制 的条件下(湿度百分比和温度)控制干燥去除溶剂。然后在高温有氧下煅 烧干燥的颗粒至少1小时以从二氧化硅颗粒中除去痕量溶剂。更具体地，本专利技术涉及由具有宽的尺寸分布的粉末制备二氧化硅颗粒 的方法。可以使用在EP0 537 850 A中已经部分描述的溶胶-凝胶技术来进 行颗粒化。在本专利技术的一个优选主题中，所述方法可以包含以下特点在室温本文档来自技高网...

【技术保护点】
粒状二氧化硅颗粒，其特征在于球形和单峰粒度分布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：L科斯塔，B布劳恩，
申请(专利权)人：德古萨诺瓦拉科技股份公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]