高吸油性无定形二氧化硅颗粒制造技术

本发明专利技术涉及具有高吸油能力的无定形二氧化硅颗粒，它们的制备方法和用途。本发明专利技术的无定形二氧化硅颗粒可通过在至少２００－９９０℃下焙烧得到，其中按ＪＩＳＫ　　６２１７－４测量的吸油量超过４００ｍｌ／１００ｇ。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高吸油性无定形二氧化硅颗粒本专利技术涉及具有高吸油能力的无定形二氧化硅颗粒、其制备方法和用途。更特别地，本专利技术涉及按JISK 6217-4(橡胶用炭黑-基本特性)测量的吸油量超过400ml/100g的无定形二氧化硅颗粒。在通过氮气吸附等温线方法得到的孔分布曲线上，ΔVp/ΔlogRp(其中Vp为孔体积[mm3/g]，Rp为孔半径[nm])的最大值为250mm3/nm·g或更高。当ΔVp/ΔlogRp值为最大时，孔最大半径为3nm或以上。按照对于要求多种二氧化硅可用性的每种应用的不同物理和化学特性，二氧化硅用于各类领域中的应用，包括作为橡胶的增强填料、农业化肥的载体、化学吸收剂、造纸用填料、特种纸用涂层剂、树脂配合剂、涂料用消光剂等。在这些应用中，对于化学吸收剂(吸收和吸油)如药物、农业化肥和兽药、沐浴剂、造纸用填料、特种纸用涂层剂、树脂配合剂、涂料用消光剂等中使用的二氧化硅，都需要高吸油性。作为具有高吸油性的无定形二氧化硅颗粒的例子，在Shiyou的JP58-88117A(1983)中，指出了具有400-600m2/g比表面积和340-380％DBP值的无定形二氧化硅，其中无定形二氧化硅通过在6-7pH下施加剪切力时同时加入硅酸钠水溶液和硫酸、喷雾和干燥来制得。在Kuhlmann等人的JP2002-255534中，公开了吸油量为380-420g/100g(当单位被转化成ml/100g时为362-400ml/100g)的无定形二氧化硅颗粒，其中无定形二氧化硅颗粒通过提高滤饼水含量和干燥方法(旋转闪蒸干燥器)制得。此外，在Hei的JP H01-320215(1989)中，公开了比表面积为150-350m2/g和吸油量为300-400ml/100g的高吸油性二氧化硅，其中二氧化硅通过在硅酸钠水溶液和无机酸第一阶段反应后，在陈化时间施加剪切力到这些颗粒的同时促进生长并适当使颗粒团聚，混合二氧化硅浆液和阳离子表面活性剂，喷雾并干燥制得。但是，由于化学吸收剂(吸收和吸油)如药物、农业化肥、兽药、沐浴剂都被要求具有更紧凑的尺寸和高级功能，因此一个重要的问题是提高无定形二氧化硅颗粒作为吸收剂的吸油性能。也就是说，可通过提高无定形二氧化硅对液体化学试剂的吸收实现用相同的化学试剂-->量增加活性成分并使尺寸紧凑，从而可期望管理成本或运销成本的降低和用户处理的改善。在上述二氧化硅颗粒中，所有这些二氧化硅颗粒都具有400ml/100g或以下的吸油量，但从高吸油性的二氧化硅角度看，需要进一步提高。此外，无定形二氧化硅尤其是沉降二氧化硅具有高的膨松性，作为造纸用填料、特种纸用涂层剂或涂料用消光剂，需要大量人力以与纸或涂料混合。另外，还限制了混合量，因而需要这些问题的解决方案。因此，本专利技术的一个目的是提供能解决至少部分上述问题的新的二氧化硅。本专利技术的目的还在于提供制备本专利技术的二氧化硅的方法。为了解决上述问题，进行了全心研究，结果，发现通过制备吸油量为340ml/100g或以上的无定形二氧化硅颗粒并在200-990℃下焙烧这些二氧化硅颗粒可制备吸油量为400ml/100g或更高的无定形二氧化硅颗粒。因此本专利技术提供如本专利技术权利要求和说明书中限定的无定形二氧化硅及其制造方法。本专利技术尤其提供无定形二氧化硅颗粒，其中按JISK 6217-4(橡胶用炭黑-基本特性)测量的吸油量超过400ml/100g，在通过氮气吸附等温线方法得到的孔分布曲线上，ΔVp/ΔlogRp(其中Vp为孔体积[mm3/g]，Rp为孔半径[nm])的最大值为250mm3/nm·g或更高，并且当ΔVp/ΔlogRp值为最大时，孔最大半径为3nm或以上。本专利技术还提供制备无定形二氧化硅的方法，其中在200-990℃，优选200-900℃下焙烧二氧化硅颗粒。本专利技术还提供按照本专利技术的无定形二氧化硅的用途，例如作为消光剂、吸收剂(药物或农业化肥的载体)、各种橡胶的补充剂或填料等。本专利技术另外提供包含本专利技术无定形二氧化硅颗粒的消光剂和药物和农业化肥用吸收剂。专利技术了无定形二氧化硅颗粒，其中按JISK 6217-4(橡胶用炭黑-基本特性)测量的吸油量超过400ml/100g，在通过氮气吸附等温线方法得到的孔分布曲线上，ΔVp/ΔlogRp(其中Vp为孔体积[mm3/g]，Rp为孔半径[nm])的最大值为250mm3/nm·g或更高，并且当ΔVp/ΔlogRp-->值为最大时，孔最大半径为3nm或以上。由于这些无定形二氧化硅颗粒具有高吸油量，因此当这些颗粒用作药物或农业化肥的吸收剂或涂料用消光剂等时，利用少量就可以提高药物或农业化肥的吸附作用或消光作用。尽管对作为本专利技术这些无定形二氧化硅颗粒原料的碱性硅酸盐没有特殊限制。但可使用以下这些，即硅酸钠或硅酸钾，如作为工业产品符合JIS标准的水玻璃，通过使易反应二氧化硅与碱金属的氢氧化物溶液反应制得的碱硅酸盐等，其中从粘土质原料如酸性粘土等中回收反应性二氧化硅。当使用上述碱硅酸盐作为水溶液时，对水溶液的二氧化硅浓度没有特殊限制，但通常为1-30wt％，优选2-20wt％，更优选2.5-10wt％。当浓度小于1wt％时，生产效率变低，经济不利性增加。当浓度超过30wt％时，反应溶液的粘度变高，反应失去均匀性，因而反应后二氧化硅浆液的处理变得非常困难。此外，SiO2∶M2O的摩尔比一般为2∶1至4∶1，并优选2.5∶1至3.5∶1，其中M为碱金属。这些摩尔比被称为2号硅藻、3号硅藻、4号硅藻等。通常，优选使用3号硅藻，因为它节约成本。至于在制造无定形二氧化硅颗粒中用于中和的无机酸，可使用碳酸水、碳酸气、乙酸、路易斯酸、盐酸、硫酸、硝酸等，但对其没有特殊限制。特别地，从设备和经济的角度出发，优选使用硫酸。无机酸水溶液的浓度一般为5-75wt％，优选10-60wt％，更优选10-45wt％。对于制备本专利技术的无定形二氧化硅颗粒的方法，尽管对其没有特殊限制，但可使用制备常规无定形二氧化硅的常用方法，其中用酸中和碱金属硅酸盐的水溶液。例如，可使用凝胶方法、沉淀方法或这些方法的组合。当共同使用这些方法时，必需控制无定形二氧化硅颗粒的生长和团聚，该无定形二氧化硅颗粒用作第一阶段反应产生的核，并且该二氧化硅颗粒在这种产生后陈化。也就是说，必需通过考虑用作核的二氧化硅颗粒的粒度或孔大小和陈化后二氧化硅颗粒的粒度和孔大小来确定制备二氧化硅的条件。对于通过使两种原料接触进行中和的方法，尽管对其没有特殊限制，但有两种方法，即原料之一在搅拌下被加入到另一原料的水溶液中的方法，和在固定条件下同时接触原料的两种溶液的方法。下文中说明了制备二氧化硅的一些例子。-->在本专利技术的一种优选实施方案中，通过这样一种方法制备本专利技术的无定形二氧化硅颗粒，其中，首先，在2至10的pH下中和碱硅酸盐水溶液和无机酸水溶液以直接制备具有2-10wt％二氧化硅浓度的二氧化硅浆液。或通过一般留置30分钟或更多来中和二氧化硅重量浓度为5-30wt％的碱硅酸盐水溶液和无机酸水溶液来制备二氧化硅浆液。中和温度优选为50℃或更低，以形成具有均匀结构的二氧化硅，但对温度没有特殊限制。此外，可根据需要在通过湿型粉碎机等施加剪切力的同时进行中和。在洗涤得到的二本文档来自技高网...

【技术保护点】
无定形二氧化硅颗粒，其中按ＪＩＳＫ　　６２１７－４（橡胶用炭黑－基本特性）测量的吸油量超过４００ｍｌ／１００ｇ，在通过氮气吸附等温线方法得到的孔分布曲线上，△Ｖｐ／△ｌｏｇＲｐ（其中Ｖｐ为孔体积［ｍｍ↑［３］／ｇ］，Ｒｐ为孔半径［ｎｍ］）的最大值为２５０ｍｍ↑［３］／ｎｍ.ｇ或更高，并且当△Ｖｐ／△ｌｏｇＲｐ值为最大时，孔最大半径为３ｎｍ或以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-8-5 286635/20031.无定形二氧化硅颗粒，其中按JISK 6217-4(橡胶用炭黑—基本特性)测量的吸油量超过400ml/100g，在通过氮气吸附等温线方法得到的孔分布曲线上，ΔVp/ΔlogRp(其中Vp为孔体积[mm3/g]，Rp为孔半径[nm])的最大值为250mm3/nm·g或更高，并且当ΔVp/ΔlogRp值为最大时，孔最大半径为3nm或以上。2.根据权利要求1的无定形二氧化硅颗粒，其中在通过氮气吸附等温线方法得到的孔分布曲线上，ΔVp/ΔlogRp(其中Vp为孔体积[mm3/g]，Rp为孔半径[nm])的最大值为500mm3/nm·g或更高，并且当ΔVp/ΔlogRp值为最大时，孔最大半径为10nm或以上。3.根据权利要求2的无定形二氧化硅颗粒，其中在通过氮气吸附等温线方法得到的孔分布曲线上，ΔVp/ΔlogRp(其中Vp为孔体积[mm3/g]，Rp为孔半径[nm])的最大值为1000mm3/nm·g或更高，并且当ΔVp/ΔlogRp值为最大时，孔最大半径为15nm或以上。4.根据权利要求1至3中任意一项的无定形二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：S尼施，T托库纳加，
申请(专利权)人：DSL日本有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]