[发明专利]具有大的孔长度的二氧化硅粉末

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化硅粉末和硅烷化的二氧化硅粉末以及它们的制造方法。本发明进一步涉及包含这些二氧化硅粉末的热绝缘材料。

背景技术

长期以来用于生产二氧化硅的火焰水解方法就是已知的，并且在大工业规模上实践。在这种方法中，将蒸发的或者气态可水解的卤化硅与通过燃烧氢和含氧气体所形成的火焰反应。这个火焰提供水来水解该卤化硅和充分加热来驱动该水解反应。由此获得的二氧化硅被称作热解二氧化硅。

这种方法最初产生了初级粒子，其几乎没有内孔。这些初级粒子在加工过程中经由所谓的“烧结颈(sinter necks)”熔合成聚集体，其具有开放的三维结构和因此是大孔的。

归因于这种结构，热解产生的二氧化硅粉末是理想的热绝缘材料，因为该聚集体的结构确保了足够的机械稳定性，经由“烧结颈”使得通过固态传导性的传热最小，和产生了足够的高孔隙率。此外，当将包含热解二氧化硅的热绝缘材料压模时，对流传热最小。

本发明要解决的技术问题是提供一种二氧化硅粉末，其由于它的结构而具有改进的热绝缘性。本发明要解决的另一问题是提供生产这种二氧化硅粉末的方法。

本发明提供一种初级粒子的聚集体形式的二氧化硅粉末，其比孔长度(specific pore length)L是2.5×10⁵-4×10⁵m/μg，和优选2.8-3.5×10⁵m/μg，其中L定义为根据式L=(BET×BET)/BJH体积，由BET表面积的平方和使用BJH方法所测量的累积的2-50nm孔体积所形成的商。

该初级粒子是非常大的球形，它们的表面光滑，并且它们仅仅具有最小数目的微孔。它们经由烧结颈而稳固聚集。该聚集体形成决定了微孔性的开放的三维结构。

本发明的粉末由于起始材料或者生产方法而受到的杂质的污染的最小。SiO₂含量通常不小于99重量%和优选不小于99.5重量%。

对于本发明的二氧化硅粒子的BET表面积没有限制。该BET表面积通常是200m²/g-1000m²/g。在一种具体实施方案中的二氧化硅粉末的BET表面积是400-600m²/g；450-550m²/g的BET表面积会是特别优选的。

对于该二氧化硅粉末，使用BJH方法所测量的累积的2-50nm孔体积来说有利的值是0.7-0.9cm³/g和更优选0.80-0.85cm³/g。

在本发明的另一实施方案中，该二氧化硅粉末的t-plot微孔体积是0.030-0.1cm³/g，优选0.035-0.070cm³/g。

该二氧化硅粉末的平均孔尺寸优选是6-9nm。初级粒子直径的频率分布的D₅₀中值优选是4-6nm，和初级粒子直径的频率分布的90%跨度值是1.5-15nm。

本发明进一步提供了一种生产本发明的二氧化硅粉末的方法，特征在于将包含可氧化的和/或可水解的硅化合物、氢和含氧的气体1(优选空气1)的气体混合物在燃烧器中点燃，并且将火焰烧进反应室，将含氧的气体2(优选空气2)另外引入到该反应室中，然后将所获得的固体材料任选地用水蒸气处理，并且与气态材料分离，并且限定：

a)在燃烧器中

由供给量的氧和化学计量所需量的氧所形成的商I是2-4，和

由供给量的氢和化学计量所需量的氢所形成的商II是0.70-1.30，和

来自燃烧器的气体混合物的出口速度v是10-100ms^-1和优选30-60ms^-1，和

b)在反应空间中

由总供给量的氧和化学计量所需量的氧所形成的商III是2-4，和

商III/商I之比是1.1-1.5。

为了获得本发明的二氧化硅粉末，观察所述商所限定的供料量和所述的供料量的比率以及高出口速度是必需的。

在一种具体的实施方案中，进行本发明的方法，以使得

商I=2.20-3.00，更优选2.30-2.80，

商II=0.80-0.95，更优选0.85-0.90，

商III=2.50-3.80，更优选3.00-3.45，和v=30-60ms^-1。

在另一实施方案中，