[发明专利]沉淀二氧化硅的新制备方法、新型含铝沉淀二氧化硅及其补强高弹体的用途

说明书

本发明涉及沉淀二氧化硅的新型制备方法，具体地呈粉状、实际上球粒状或颗粒状的沉淀二氧化硅及其作为高弹体补强填料的应用。

众所周知，长期以来，沉淀二氧化硅一直被用作高弹体中的白色补强填料。

然而，与任何其它补强填料一样，适宜的情况是一方面它应该能够被处理，而另一方面尤其是易于被结合进入混合物中。

通常作为已知的情况，为了获得填料赋予的最佳补强特性，适宜的作法是后者以尽可能细碎同时又尽可能均匀分布的最终形式存在于高弹体基质中。但是，这种条件只能在下列范围内实现：一方面，填料在与高弹体混合期间具备很强的被结合进入基质的能力(填料的结合能力)和崩解或解附聚为非常细微的粉末形式的能力(填料的崩解能力)以及，另一方面，由上述崩解过程形成的粉末自身也均匀而彻底地被分散于高弹体中(粉末的分散体)。

此外，由于彼此间的亲和力，二氧化硅颗粒具有一种不利的倾向，即在高弹体基质中彼此附聚。这些二氧化硅/二氧化硅之间的相互作用产生的有害结果是将补强特性局限在明显低于在混合操作期间能够形成的所有二氧化硅/高弹体之间相互作用均被实际获得的条件下理论上可能预期的数值(众所周知，这一二氧化硅/高弹体之间的相互作用理论值与所用二氧化硅外表面成正比)。

再者，在未加工状态下，这种二氧化硅/二氧化硅之间的相互作用倾向于提高混合物的硬度和稠度，从而使其更难以加工。

存在的问题是找到在具有较大粒径的同时具有在高弹体中非常好的分散能力的填料。

本发明的目的是克服上述缺陷并且解决上述问题。

更确切地说，其目的尤其是提出一种沉淀二氧化硅的新制备方法，该二氧化硅有利地具有非常好的分散性(和崩解性)和非常令人满意的补强特性，尤其是该二氧化硅在被用作高弹体的补强填料时能够在对高弹体提供良好的机械性能的同时赋予高弹性以优良的流变特性。

本发明同样涉及优选呈粉状、实际上球粒状或视具体情况而定呈颗粒状并且在具有较大粒径的同时具有良好的分散性(和崩解性)和非常令人满意的补强特性的沉淀二氧化硅。

最后，本发明涉及所述沉淀二氧化硅作为高弹体补强填料的用途。

在下文中BET比表面按照在美国化学会志60卷309页1938年2月期所述Brunauer-Emmet-Teller法对应于NFT标准45007(1987年11月)来确定。

CTAB比表面是按照NFT标准45007(1987年11月)(5.12)确定的外表面。

DOP油保留量通过采用邻苯二甲酸二辛酯按照NFT标准30-002(1953年3月)确定。

填充密度(PD)按照NFT标准030100测定。

pH值按照ISO标准787/9测定(在水悬浮液中的浓度为5％时的pH值)

最后，按照规定，给定孔体积通过汞孔度计量法测定，孔的直径是在接触角θ等于130°、表面张力γ等于484达因/厘米(Mi-cromeritics 9300孔度计)的条件下采用Washburn关系式计算的。

本发明二氧化硅的分散性和崩解性可以借助特定的崩解试验来定量表示。

崩解试验按照下列步骤进行：

通过在预先通过超声处理崩解的二氧化硅悬浮液中进行粒径测量(利用激光散射)来评估附聚体的内聚力；这样便测得了二氧化硅的崩解性(破碎至0.1～几十微米)。借助配有直径为19mm探针的Vibracell Bioblock(600w)声波转换器进行超声崩解过程。借助Sympatec粒径测定仪的激光散射作用测定粒径。

计量2克二氧化硅，放入试件管(高6cm，直径4cm)并且通过加入软化水使其重达50g；这样得到含4％二氧化硅的含水悬浮液，通过磁力搅拌将其均化2分钟。超声崩解以下述方式进行：将探针浸入4cm的深度，调节动力以便使动力刻度盘上的指针偏离表示20％(与探针头损耗120瓦/平分厘米的能量相对应)。崩解过程进行420秒。在将已知体积(以ml表示)均化悬浮液导入粒径测定仪的池中后测定粒径。

所得到的平均直径φ₅₀越小，二氧化硅的崩解性越高。同样测定了(10×被导入悬浮液体积(以ml表示))/粒径测定仪检测的悬浮液光密度(约为20)这一比值。该比值表明细粒的数目，也就是说，表明无法被粒径测定仪检测到的小于0.1μm的颗粒的含量。被称作超声解聚因子(F_D)的该比值越高，二氧化硅的崩解性越强。