高度分散的沉淀二氧化硅制造技术

本发明专利技术涉及高度分散的沉淀二氧化硅。本发明专利技术具体地涉及改性的沉淀二氧化硅，其特征在于，其颗粒的至少90％的粒径不大于1pm。本发明专利技术进一步涉及一种适于制备所述改性的沉淀二氧化硅的方法，并且其特征在于二氧化硅的均匀原位改性与高性能湿研磨的组合。进一步描述了一种用于增强弹性体的方法，其中将根据本发明专利技术的改性的沉淀二氧化硅作为填料并入。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高度分散的沉淀二氧化硅
本专利技术涉及一种改性的沉淀二氧化硅，其特征在于，其至少90％的颗粒的粒径不大于1μm并且其再分散性(即，在干燥二氧化硅之后通过激光衍射测定的1μm以下尺寸颗粒除以在干燥二氧化硅之前通过激光衍射测定的1μm以下尺寸颗粒的比率)是至少0.9，并且涉及一种适合于生产这些改性的沉淀二氧化硅并且具有二氧化硅的均匀原位改性与高性能液体研磨的组合的具体特征的方法，并且另外涉及这些改性的沉淀二氧化硅的用途。
技术介绍
沉淀二氧化硅是经由沉淀过程以工业规模生产并在广泛的应用中使用的硅的氧化物。来自沉淀过程的产物通常不具有必需的粒径或它们需要经受进一步干燥，其中通过生产设定的产品特性如比表面积应该尽可能少地变化。因此，喷射研磨机或冲击研磨机通常用于粉碎或研磨二氧化硅，并且喷雾干燥器、架式干燥器(rackdryer)、旋转干燥器或喷嘴塔(nozzletower)用于干燥它们。在执行这些过程步骤之后，沉淀二氧化硅的典型特性是它们的分散性差，这通常由粒径分布中的粗部分证明。沉淀二氧化硅的已有制造商越来越多地寻求开发高度分散的二氧化硅(HDS类型)。典型的实例是来自Evonik的5000GR或7000GR。这些二氧化硅通常用作汽车轮胎的增强填料。在二氧化硅中实现易分散性的通常方式是干预沉淀过程，例如，如在来自Evonik的EP0901986A1或EP1525159A1中所描述的。这些HDS类型的特征在于粒径测量中减少的粗部分。然而，不可能以这种方式生产不具有粗部分的产物。作为沉淀二氧化硅的分散性的量度，例如，Evonik使用wk系数，其基于通过激光衍射测量的粒径分布(例如，参见EP0901986A1)。沉淀二氧化硅的散射光图像的评估允许在约40nm-500μm的宽测量范围内测定粒径的分布。wk系数表示未粉碎的非常粗的二氧化硅颗粒的峰高(其最大值在1-100μm范围中)与具有0-1μm粒径的粉碎颗粒的峰高的比率。在后一类别中非常小的颗粒在橡胶化合物中产生了良好的分散。因此，wk系数是沉淀二氧化硅的分散性的量度。沉淀二氧化硅的wk系数越低，沉淀二氧化硅越容易分散。来自现有技术的容易分散的对比二氧化硅的粒径分布的测量已得出wk系数值为3.4至10以上(例如，参见EP0901986A1)。另一方面，在EP0901986A1和WO2004/014797A1中，Evonik公开了具有<3.4的wk系数的更容易分散的沉淀二氧化硅。然而，未粉碎的非常粗的二氧化硅颗粒的测量峰，以及EP0901986A1的图1-5中所示的曲线和阐述的>1的wk系数的值，表明其中提及的本专利技术的二氧化硅同样含有大部分的具有1-100μm范围内的最大粒径的粗颗粒。因此，此处出现双峰粒径分布(例如，参见EP0901986中的第[0035]段)EP1348669A1还涉及具有窄粒径分布的精细分散的二氧化硅以及用于生产它们的方法。这同样报道了针对公开的沉淀二氧化硅<3.4的wk系数(参见第[0040]b段)，并且指出在95％的颗粒中直径<40μm，但是仅在5％中<10μm(参见第[0027]段)。换句话说，这意味着95％的二氧化硅颗粒具有大于10μm的粒径。来自Degussa的EP0922671A1公开了沉淀二氧化硅，其使用分级研磨机或流化床反向喷射研磨机研磨并且具有颗粒分布指数I<1(用Malvern测量)，其中I＝(d90-d10)/2·d50。尺寸值d5、d10、d50、d90或一般地dx表示总颗粒的x％具有<或等于对应值的粒径，即，d50＝1μm表示50％的颗粒具有<或等于1μm的粒径。尽管研磨，在此所描述的二氧化硅不满足容易分散的二氧化硅的要求，因为根据图1和图2，没有显著部分的具有<1μm的粒径的颗粒。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改性的沉淀二氧化硅，其粒径分布具有最小的可能的粗部分，或完全没有，该粗部分的特征在于大于1μm的粒径，以及一种用于生产它们的方法。此目的由本专利技术实现，本专利技术提供了一种改性的沉淀二氧化硅，其特征在于，其至少90％的颗粒的粒径是0-1μm并且其再分散性是至少0.9，并且通过一种适于生产这些二氧化硅和具有二氧化硅的均匀原位改性与高性能液体研磨的组合的具体特征的方法来实现。这使得可以提供具有<1％的粗部分的粒径分布的改性的沉淀二氧化硅，即其中少于1％的颗粒大于1μm。本专利技术涉及一种改性的沉淀二氧化硅，其特征在于，其至少90％的颗粒的粒径不大于1μm以及其再分散性(即在干燥二氧化硅之后通过激光衍射测定的1μm以下尺寸颗粒除以在干燥二氧化硅之前通过激光衍射测定的1μm以下尺寸颗粒的比率)是至少0.9。合成二氧化硅的工业生产主要经由沉淀方法执行。以这种方式生产的二氧化硅称为沉淀二氧化硅。沉淀二氧化硅是通过本领域技术人员已知的方法，由可缩合的四官能硅烷或多官能硅烷、烷氧基硅烷、烷基或碱金属硅酸盐(水玻璃)或胶体二氧化硅颗粒或溶液来生产，例如，在如US2,657,149、US2,940,830和US4,681,750中所描述的。提供沉淀二氧化硅方面的主要优点是，与相当昂贵的热解二氧化硅不同，它们是廉价的产品。其改性，并且具体地，表面改性，允许实现更好的性能，这是为什么二氧化硅的改性在要求例如更低的吸水率或更高的拉伸强度的许多应用中是先决条件的原因。通过元素分析确定本专利技术的组合物的元素组分允许待确定元素的存在。元素碳、氧和硅的存在可以通过元素分析(即，在适当的分析仪中的燃烧分析中)确定和量化。化学元素的重量百分比通过在合适的分析仪中的元素分析或CHN分析来确定，并且由此计算经验公式。核磁共振光谱法可以用于研究固体上各种[RxSiO(4-x)/2]单元的存在并且估计摩尔比。取代基R可以通过13CNMR光谱法识别，并且在[RxSiO(4-x)/2]单元中，x＝0至x＝4的取代基x的数量可以基于不同的位移区域通过29SiNMR光谱法确定。根据本专利技术，至少90％、优选地至少95％、更优选地至少99％、并且特别优选地100％的改性的沉淀二氧化硅的颗粒的粒径不大于1μm。粒径在此被定义为通过激光衍射粒径分析(通过激光粒度测量法)确定的尺寸。该方法是基于激光束的光波的偏转(衍射)来测量固体或液体颗粒在液体或气体介质中的尺寸的分布。存在可用于确定粒径的测量装置，例如，激光衍射测量系统、激光衍射传感器或激光衍射粒径分析仪，其中，将在液体或气体中待测量的颗粒组成的颗粒流通过激光从介质中横向地输送，或者含有分散在液体介质中的颗粒的玻璃池被放置在激光束中。通过与颗粒的相互作用散射或衍射的光的强度和相关的角度依赖性由检测器确定。可以借助于合适的理论从散射光信号的角度依赖性确定粒径和粒径分布。当前的商用激光衍射分析仪一般地采用所谓的米氏理论(Mietheory)来分析<1μm的尺寸范围，并且采用经典弗伦霍夫理论(Fraunhofertheory)来分析大于1μm的尺寸类别，其中，不同的光源可以用于不同的尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性的沉淀二氧化硅，其特征在于，/ni)其至少90％的颗粒的粒径不大于1μm，并且/nii)其再分散性，即在干燥二氧化硅之后通过激光衍射测定的1μm以下尺寸颗粒除以在干燥二氧化硅之前通过激光衍射测定的1μm以下尺寸颗粒的比率是至少0.9。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种改性的沉淀二氧化硅，其特征在于，
i)其至少90％的颗粒的粒径不大于1μm，并且
ii)其再分散性，即在干燥二氧化硅之后通过激光衍射测定的1μm以下尺寸颗粒除以在干燥二氧化硅之前通过激光衍射测定的1μm以下尺寸颗粒的比率是至少0.9。


2.根据权利要求1所述的改性的沉淀二氧化硅，其特征在于，其BET比表面积是50m2/g至400m2/g。


3.根据权利要求1或2中的一项或多项所述的改性的沉淀二氧化硅，其特征在于，其碳含量不小于按重量计1.5％。


4.根据权利要求1至3中的一项或多项所述的改性的沉淀二氧化硅，其特征在于，其在甲醇-水中的5％分散体的电导率优选地不大于500S/cm。


5.根据权利要求1至4中的一项或多项所述的改性的沉淀二氧化硅，其特征在于，其具有均匀的表面改性。


6.根据权利要求1至5中的一项或多项所述的改性的沉淀二氧化硅，其特征在于，峰P3的相对面积分数F(P3)小于0.2，所述峰P3的相对面积分数F(P3)在约28-32kJ/mol的通过IGC-FC测定的所述改性的沉淀二氧化硅的AEDF的范围内。

【专利技术属性】
技术研发人员：托尔斯滕·戈特沙尔克高迪希，塞巴斯蒂安·克勒纳，克劳斯·奥博迈尔，阿希姆·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