火焰水解法制備的二氧化硅、其制備方法及用途技術

火焰水解法制備的二氧化硅粉末，其具有１０～６００ｍ↑［２］／ｇ的ＢＥＴ比表面積，至少３０００ｍＰａｓ的增稠作用和低于４０μｍ的粒度值。它是通過二氧化硅母體以蒸汽形式在含自由氧的氣體、可燃氣體和蒸汽存在下反應制得，λ值和γ值為１～２，β值為２．２～３．２。該粉末可以用來制備分散體。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?火焰水解法制備的二氧化硅、其制備方法及用途
本專利技術涉及通過火焰水解法制備的二氧化硅粉末、其制備方法及用途。
技術介紹
利用火焰水解制備二氧化硅的方法眾所周知。例如，二氧化硅母體的蒸汽、可燃氣體和含氧氣體的混合物，在冷卻的燃燒室中燃燒。這一般使用鹵化硅、有機氯硅烷或者它們的混合物。在此方法中，燃燒器的氫氧焰提供能量以及二氧化硅母體水解所要求的水的量。通過改變二氧化硅母體的濃度、火焰溫度、可燃氣體/空氣比率、以及在火焰和燃燒室里的停留時間，就可以很大程度地影響二氧化硅的粒子大小、粒子大小分布、比表面積和表面性能。燃燒前二氧化硅母體、可燃氣體、含氧氣體和蒸汽的混合可參見DE-A-2909815。但是，這個方法不適于大規模工業使用，因為一部分有機氯硅烷被引入的蒸汽過早地水解成二氧化硅，這樣會很快堵塞燃燒室的進料管。而且，DE-A-2909815沒有給出關于蒸汽的加入量對二氧化硅的物理-化學性能影響程度的信息。從DE-A-2904199可以得知，在鹵化硅或有機氯硅烷的火焰水解過程中，除可燃氣體與氧反應形成的蒸汽之外，還另外將蒸汽引入燃燒器或火焰中，優選量為每公斤起始化合物加入0.1～1千克水。這應該理解為至少二氧化硅母體完全水解所需要的化學計量的水量由氧和可燃氣體的反應提供，并且除此之外，體系還需另外引入蒸汽。依照DE-A-2904199，蒸汽可以以與a)可燃氣體或b)含氧氣體的-->混合物的形式引入。此外，還可以以c)在燃燒前與反應物混合的形式加入或d)直接引入火焰。變量a)-c)存在的缺點在于二氧化硅母體過早的水解導致二氧化硅燒結沉積物的形成。這樣的方法使用起來不經濟。變量d)避免了這個缺點并且使生產具有可變的BET比表面積和增稠作用的二氧化硅粉末成為可能。當使用發煙的二氧化硅粉末作為增稠劑和觸變劑時，增稠作用就會扮演重要的角色。這些粉末加入到液體介質的能力對這些應用也很重要。雖然DE-A-2904199中公開了具有高增稠作用的二氧化硅粉末，但是在配合能力方面沒有涉及。如果能夠很容易的引進二氧化硅粉末，那么高增稠作用才會有利地用于應用中。
技術實現思路
本專利技術的目標是提供一種二氧化硅粉末，其具有高的增稠作用和好的配合能力。本專利技術的目標是進一步提供二氧化硅粉末的制備方法。本專利技術提供了火焰水解法制得的BET比表面積為10～600m2/g的二氧化硅粉末，其特征在于它具有至少3000mPas的增稠作用和低于40μm的粒度值(grindometer?value)。用二氧化硅粉末在聚酯中的分散體來測定增稠作用(以mPas表示)。本專利技術的二氧化硅粉末的增稠作用至少為3000mPas。優選的實施方案中，增稠作用可以為3000～5000mPas，特別優選為3200～4500mPas。粒度值是填料和顏料顆粒精細度的度量標準。它用粒度儀來測量。被測試的材料放置在一個切進金屬板的楔形凹槽中的最深的水平面上，以此作為零點，并且用打磨的刮刀沿它的整個長度方向拖曳。以粒狀材料在平滑的表面顯示的作為抓痕的點表征研磨的精細度，用μm表示。這就是粒度值。它是粉末分散性的度量標準。粒度值越低，-->分散性越好。本專利技術的二氧化硅粉末的粒度值低于40μm。優選值低于35μm，特別優選值低于30μm。本專利技術的二氧化硅粉末的BET比表面積優選為50～450m2/g。特別優選BET比表面積為200～400m2/g。對本專利技術的二氧化硅粉末來說，增稠作用和粒度值都在給定界限內是必要的。只有在這些界限內的二氧化硅粉末才具有高的增稠作用，同時具有好的配合能力(分散性)。本專利技術進一步提供用于制備本專利技術的二氧化硅粉末的方法，其特征為至少一種二氧化硅的母體以蒸汽形式在含自由氧的氣體、可燃氣體和蒸汽存在下燃燒，蒸汽通過配置在燃燒器中心的管引進預混合氣體混合物中，該混合物由至少一種以蒸汽形式存在的二氧化硅的母體、含氧并能釋放的氣體和可燃氣體組成，并且反應混合物在附有冷卻火焰管的燃燒室中反應，λ值為1～2，γ值為1～2，β值為2.2～3.2。λ、γ和β值定義如下：λ＝引入燃燒器的氧氣/氧氣化學計量所需量γ＝引入燃燒器的氫氣/氫氣化學計量所需量當使用其他氣體時，這些值可改變。關于λ和γ值的更詳細描述參見EP-A-855368。β值定義如下：β＝過量的水/形成的二氧化硅“過量”意味著水的比例超過二氧化硅母體水解的化學計量所需水的比例。β值可用以下實例進一步解釋：5.2kg/h(0.0306kmol/h)的四氯化硅與2.32m3/h(0.104kmol/h)的氫氣和7.3m3/h(0.068kmol/h)的空氣一起燃燒，但是沒有額外蒸汽。四氯化硅水解化學計量所需的水量為2×0.0306kmol/h＝0.0612kmol/h。氫氣和氧氣反應產生0.104kmol/h的水。水過量為(0.104-0.0612)kmol/h＝0.0428kmol/h。-->從而β值為β＝0.0428/0.0306＝1.39。如果額外加入500g/h(0.0278kmol/h)的蒸汽，這樣產生的水，以及來自氫氣與氧氣反應的水，共為0.1318kmol/h，因此水過量為(0.1318-0.0612)kmol/h＝0.0706kmol/h。這樣由此計算β值為0.0706/0.0306＝2.31。附圖說明圖1為4.00kg/h四氯化硅在2.10kg/h氫氣存在下燃燒，其λ值為1.16的例子中γ和水加入量之間的關系圖。圖2為本專利技術方法的設備和流程的圖解。圖3-1為實施例A和B的二氧化硅粉末的增稠作用(以mPas表示)與β值的函數關系，恒定γ值在A中為1.99、B中為1.43。圖3-2為相關的粒度值(以μm表示)與β值的關系圖。具體實施方式圖1為4.00kg/h四氯化硅在2.10kg/h氫氣存在下燃燒，其λ值為1.16的例子中γ和水加入量之間的關系。兩條直線之間的范圍代表得到的本專利技術的二氧化硅粉末的范圍?？梢钥闯觯诟叩摩弥?最大為2)下必須加入少量的水，在低的γ值(最小為1)下必須加入大量的水，才能保持這個范圍。在底部直線下面和頂部直線上面的位置，得不到本專利技術的二氧化硅粉末。氫氣、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、天然氣可以用作可燃氣體，特別優選為氫氣?？諝饣蛘吒谎蹩諝鈨炦x用作含氧氣體。適宜的二氧化硅母體可以為：鹵化硅、有機氯硅化合物、有機硅烷化合物。特別使用SiCl4，CH3SiCl3，(CH3)2SiCl2，(CH3)3SiCl，(CH3)4Si，HSiCl3，(CH3)2HSiCl，CH3C2H5SiCl2，通式為RnCl3-nSiSiRmCl3-m的二硅烷，其中R＝CH3，n+m＝2、3、4、5和6，-->以及上述化合物的混合物。有機氯硅化合物是由硅與有機鹵化物反應制得(Mueller-Rochow合成)。餾出部分包含不同量的上述有機鹵硅化合物和有機硅化合物，也可任選包含一定比例的C1-C12烴。這些烴的比例相對于餾出部分最高達10wt.％。這個比例通常在0.01～5wt.％之間，C6烴的比例通常是主要的，例如順式-和反式-2-己烯、順式-和反式-3-甲基-2-戊烯、2，3-二甲基-2-丁烯、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷。Mueller-Rocho本文檔來自技高網...

【技術保護點】
火焰水解法制備的二氧化硅粉末，其具有１０～６００ｍ↑［２］／ｇ的ＢＥＴ比表面積，其特征在于所述二氧化硅粉末具有至少３０００ｍＰａｓ的增稠作用和低于４０μｍ的粒度值。

【技術特征摘要】
DE 2003-6-10 10326049.81.火焰水解法制備的二氧化硅粉末，其具有10～600m2/g的BET比表面積，其特征在于所述二氧化硅粉末具有至少3000mPas的增稠作用和低于40μm的粒度值。2.權利要求1的火焰水解法制備的二氧化硅粉末，其特征在于所述BET比表面積為50～450m2/g。3.權利要求1或2的火焰水解法制備的二氧化硅粉末的制備方法，其特征在于至少一種二氧化硅母體以水蒸氣形式在含自由氧的氣體、可燃氣體和蒸汽存在下燃燒，所述蒸汽通過配置...

【專利技術屬性】
技術研發人員：赫爾穆特曼戈爾德，馬蒂亞斯羅赫尼亞，
申請(專利權)人：德古薩股份公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]