[发明专利]高表面积二氧化硅的分散体

说明书

技术领域

本发明涉及包含高表面积二氧化硅的高度填充的分散体及其制备和用途。

背景技术

已知高度填充的二氧化硅分散体。例如，它们用于抛光工艺(化学机械抛光)中，在纸张行业中用于制备纸张涂层，或在玻璃行业中用于生产玻璃模制物。

热解法二氧化硅粉末优选地通过火焰水解制备。在该操作中，蒸气形式的硅化合物，通常是四氯化硅，与氢气和氧气一起燃烧。在该操作过程中，第一步，氢气与氧气反应生成水，生成的水在第二步中将硅化合物水解以形成热解法二氧化硅。

在该操作中，首先形成初级粒子，在进一步的反应过程中初级粒子连接以形成聚集体。聚集体是熔融的初级粒子。聚集体可以进一步聚集以形成附聚物。当热解法二氧化硅被分散时，首先附聚物在低分散能量的作用下被分离。在更高的分散能量下，相对较大的聚集体也转化为较小的聚集体。

US 5,246,624和EP-A-773270公开了热解法二氧化硅粉末分散体的制备方法。

US 5,246,624中公开的发明的根本原理是在高剪切能量的作用下尽可能地将在酸性pH范围内的热解法二氧化硅粉末完全解构成一个在所述pH范围内具有高粘度的体系。尽管其还公开了所述方法可应用于所有的热解法二氧化硅，但是只有BET表面积小于75m²/g的二氧化硅粉末才能制得稳定的分散体。根据US 5,246,624不能获得具有更高BET表面积的二氧化硅粉末的稳定分散体。并且，分散体在制备后立即显示出显著的结构粘度(structural viscosity)，即在低剪切速率下的高粘度。

这种情况也出现在EP-A-773270中。获得高度填充的具有相对高BET表面积的二氧化硅的稳定的分散体的问题是通过高压研磨解决的。在该过程中，预分散体的两股高压流进行碰撞，结果是所述高压流的颗粒进行自研磨(高能研磨机)。通过这种方法，可以获得具有BET表面积为90至大于500m²/g和二氧化硅含量不高于40重量％的二氧化硅分散体。

EP-A-1216958公开了一种水分散体，其包含掺杂有碱金属的具有小于100nm的平均颗粒尺寸的热解法二氧化硅粉末。归因于初级粒子以非常低的水平连接在一起，该粉末是易于分散的。特别公开的是一种通过两股高压颗粒流的碰撞从而使得颗粒进行相互研磨的方法。所述方法可用于制备高度填充的二氧化硅分散体。在EP-A-1216958中公开了例如具有BET表面积约为100-130m²/g的30重量％的掺杂钾的二氧化硅分散体。

通过比两股预分散体流进行碰撞方法成本更低的分散技术，还未能实现制备高表面积的聚集的二氧化硅的稳定的高度填充的分散体。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种成本更低的制备具有低结构粘度的高表面积二氧化硅的稳定的低粘度的分散体的方法。

本发明的另一目的是提供具有低结构粘度的高表面积二氧化硅的稳定的低粘度的分散体。

本发明提供包含水和钾硅混合氧化物粉末的分散体，其特征在于：

-混合氧化物粉末，

-是初级粒子的聚集体的形式，具有100-400m²/g的BET表面积，在分散体中的平均聚集体直径小于100nm，和

-基于混合氧化物粉末，具有以K₂O计的0.05-1.5重量％的钾含量，和

-分散体，

-具有在分散体中25-40重量％的混合氧化物粉末含量，

-水和混合氧化物粉末的总量至少为98重量％，和

-pH值为9-11.5。

钾硅混合氧化物粉末优选地是通过热解法操作获得的那些。所述粉末尤其优选地是专利申请号为DE 102005027720.9(申请日：2005年6月16日)和EP 05024753.5(申请日：2005年11月12日)的专利申请中公开的那些。与从DE-A-10065028已知的粉末相比，这些粉末是具有高结构(high structure)的粉末，这例如可由在邻苯二甲酸二丁酯测定中存在端点获知。所述结构接近于具有相当的BET表面积的热解法二氧化硅的结构。