[发明专利]二氧化硅的预处理方法

说明书

本发明公开了二氧化硅的预处理方法。本发明公开了一种由稻壳灰二氧化硅制备预疏水化的沉淀二氧化硅的改进方法。该方法是高效的，并且将用于制备预疏水化的沉淀二氧化硅的几乎所有的二氧化硅偶联剂并入到最终产物中。本发明更具体地揭示了一种在水性介质中制备预疏水化的沉淀二氧化硅的方法，包括：(1)在搅拌条件下将二氧化硅分散到水中以制备水性二氧化硅浆料；(2)向所述水性二氧化硅浆料中加入相转移剂；(3)将二氧化硅偶联剂加入到水性二氧化硅浆料中；(4)将水性浆料在至少20℃的温度下保持足以使二氧化硅偶联剂与水性二氧化硅浆料中的二氧化硅反应以产生预疏水化的沉淀二氧化硅的一段时间；和(5)从水性二氧化硅浆料中回收预疏水化的沉淀二氧化硅。在本发明的一个实施方案中，二氧化硅和二氧化硅偶联剂之间的反应在催化剂如三乙醇胺酸根异丙醇钛的存在下进行。

技术领域

本发明公开了一种在水性介质中制备预疏水化的沉淀二氧化硅的方法。

背景技术

橡胶组合物通常含有填料，例如炭黑或二氧化硅，以获得所需的物理性质。例如，用于轮胎、软管、动力传输带、传送带和广泛种类的其它橡胶产品的橡胶组合物通常含有一种或多种填料。炭黑传统上用作制造这种橡胶产品的填料。然而，在轮胎橡胶如轮胎胎面制剂中，越来越倾向于使用二氧化硅或二氧化硅和炭黑的组合，以获得改进的物理性质，如湿地牵引特性和胎面寿命，而不牺牲滚动阻力(燃料经济性)。

为了获得与橡胶更好的相容性和更优化的物理特性，通常在使用二氧化硅作为填料的橡胶胶料中使用二氧化硅偶联剂。各种含硫有机硅化合物可用作反应性二氧化硅偶联剂。在含二氧化硅的橡胶中使用这种有机硅化合物通过将二氧化硅填料偶联至橡胶而改进物理性能。应注意，这些有机硅化合物中的某些也可用作玻璃、金属和其它基材的粘合底漆(adhesion primer)。

美国专利3,842,111、美国专利3,873,489和美国专利3,978,103公开了各种含硫有机硅化合物的制备。这些有机硅化合物通过使以下反应制备：(1) 2摩尔式Z-Alk-X的化合物，其中X是选自氯、溴或碘的卤素；其中Z表示：

其中R¹是含有1-4个碳原子的烷基或苯基，且其中R²是含有1-8个碳原子的烷氧基、含有5-8个碳原子的环烷氧基或含有1-8个碳原子的烷基巯基，其中Alk是含有1-18个碳原子的二价脂族烃、不饱和烃或环状烃；与(2) 1摩尔的式M₂S_n化合物，其中M为铵根基团或金属原子，并且n为2-6的整数。由于两种原料为液体，反应可以在无溶剂的条件下进行；然而，优选使用挥发性惰性有机溶剂，并因此通常使用这种惰性有机溶剂。反应在无水条件下进行。除去水的原因是为了避免甲硅烷基烷氧基的碱性水解反应，其最终将会导致不溶的聚合副产物并降低所需产物的总产率。脂族醇，例如甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇和叔丁醇是合适的惰性有机溶剂的代表性实例。在两种原料之间的反应结束时，通过过滤除去分离的盐。然后通过真空蒸馏除去滤液中的溶剂。不幸的是，出于各种原因，这种方法难以在商业基础上进行。例如，适合用作溶剂的大多数醇难以获得并保持为无水(无水)状态。另外，最合适的醇，例如乙醇，具有低闪点，这在商业应用中是非常不希望的。

美国专利5,468,893涉及式Z-Alk-Sn-Alk-Z的有机硅化合物的制备方法，其中Z选自：

其中R¹为含有1至4个碳原子的烷基、环己基或苯基；其中R²为含有1至8个碳原子的烷氧基或含有5至8个碳原子的环烷氧基；其中Alk是含有1至18个碳原子的二价烃，且n是2至8的整数；所述方法包括使(A)式Z-Alk-X的化合物，其中X是Cl、Br或I；与(B)式Me₂S_n的化合物反应，其中Me为铵根或碱金属；并且其中反应在相转移催化剂、水相和式：XY或X₂SO₄的盐的存在下进行，其中X选自Li、Na、K、Rb和Cs；并且其中Y选自F、Cl和Br。