[发明专利]用于生产改性的沉淀二氧化硅的方法及含其组合物

说明书

本发明的目的是提供经济且另外资源节约的用于快速且简单生产廉价、有机改性的二氧化硅的方法和提供含有这些二氧化硅的高化学纯度的组合物。通过提供用于生产改性的沉淀二氧化硅的方法实现目的的第一部分，其中i)在反应混合物中进行改性，所述反应混合物包含1.酸和2.选自沉淀二氧化硅和/或[SiO_4/2]起始物质的化合物、和作为改性剂的有机硅烷醇盐，其中改性反应在产生沉淀二氧化硅的反应期间或之后直接进行；ii)随后过滤并洗涤反应混合物；和iii)根据需要，干燥反应混合物，并且其中将有机硅烷醇盐用作改性剂，并且将烷氧基硅烷或碱式硅酸盐用作[SiO_4/2]起始材料。通过提供组合物实现目的的第二部分，其特征在于(a)它含有至少95wt％的沉淀二氧化硅，(b)碳含量为至少0.5wt％，(c)钠和钾的合并含量至多为5000ppm，和(d)硫含量至多为2500ppm。根据本发明的组合物可以用作可交联硅酮橡胶化合物中的增强填料、用作防结块剂、用于调色剂或显影剂。

技术领域

本发明提供了用于生产改性的沉淀二氧化硅的方法，其中i)在包含1.酸和2.选自沉淀二氧化硅和/或[SiO_4/2]起始材料的化合物和3.作为改性剂的有机硅烷醇盐(organosiliconate，有机硅烷醇酯，有机硅化物)的反应混合物中进行改性，其中在用于生产沉淀二氧化硅的反应期间或之后直接(directly after)进行改性反应；ii)然后过滤并洗涤反应混合物；和iii)任选地使反应混合物干燥，其中使用的[SiO_4/2]起始材料为烷氧基硅烷或碱金属硅酸盐。

背景技术

沉淀二氧化硅为通过沉淀法以工业规模生产并在广泛应用领域使用的硅的氧化物(SiO₂)。由于它们的结构特性和相关强化作用，它们构成了有机橡胶(例如，用于在轮胎中使用)和在硅酮橡胶中或其它聚合物材料两者的元素成分。根据所必需的交联温度，在冷条件或在室温(RTV)下交联的硅酮橡胶与在热条件或在高温(HTV)下交联的那些之间进行区分。

然而，另外，他们还发现了例如作为自由流动添加剂、增强填料、载体、过滤助剂用于流变学控制或者用于它们的研磨特性的用途。作为粉末或颗粒材料中的添加剂的自由流动添加剂或防结块剂(抗凝剂)防止结块形成并因此能够使包装、运输和使用简单。

根据目标应用中所期望的作用，生产必须实现特定的性能分布。例如，很多专利申请称可以通过精确控制特定工艺参数，例如，温度、pH、计量速率来产生具有特定产品性能组合的二氧化硅，其进而在目标应用中具有有利作用。

在具体情况下，还需要超出结构性能控制的二氧化硅的表面改性，例如，为了改善与周围基质的相互作用和/或分散体质量或者为了降低水分吸收。通常使用具有有机(即含碳)基团的物质来完成改性。检测和定量改性的存在的简单方法是碳含量的元素分析。

早在DE1229504中，例如，描述了通过向水玻璃中添加有机氯硅烷来获得疏水性二氧化硅的可能性。但是该方法随后未确立并且几乎不在以后的专利申请中提及。

与后续改性相比，在从水玻璃生产沉淀二氧化硅中加入有机氯硅烷的技术方法具有严重的缺点，这是因为在此几乎没有任何控制沉淀二氧化硅的结构参数的方法。

作为替代，最近的文献几乎只描述生产改性二氧化硅的多阶段工艺。例如，专利申请DE2513608描述了在300℃用烷氧基硅烷对沉淀二氧化硅的后续改性。改性的下游工艺造价昂贵，这是因为它包括用于处理粉末的复杂设备和另外的热量加热步骤。

如果可以并且技术可行的话，改性因此通常仅在目标应用中使用期间原位进行。例如：EP1295850描述了用于轮胎橡胶的特定二氧化硅的生产和用含硫有机硅烷的原位改性。但是这并不总是可能或期望的。

对于大量应用，高化学纯度是重要的。例如，硅酮化合物的不良的绝缘特性通常可以归因于与填充剂一起引入的离子杂质。其它杂质可以通过变色的形式不利地影响硅酮橡胶的视觉外观。并且，就电子照相墨粉中的应用来说，高水平的杂质可以严重影响充电特征。