二氧化硅制造技术

通过沉淀法制备适合作透明牙膏磨料的无定形二氧化硅。这些二氧化硅具有ＢＥＴ表面积为１０－９０ｍ↑［２］／ｇ、重量平均粒径为５～１５微米和塑料磨耗值为１６～２６、ＲＩ范围从１．４３０－１．４４３时至少７０％的透明度和油吸附范围约７０－约１５０ｃｍ↑［２］／１００ｇ。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合成无定形二氧化硅，尤其是沉淀二氧化硅，其用途例如作为透明牙膏组合物中的摩擦剂。牙膏组合物在本文中作了适当的描述，还有许多组合物公开於专利说明书和其它文献中，牙膏组合物含有许多特定成分，例如摩擦剂、氟化物源、粘合剂、防腐剂、润湿剂、防斑剂、着色剂、水、食用香料和其它任选成分。在这些成分中，需要摩擦剂适当的清洁和除锈斑而不使牙齿受到过分的磨擦。通常牙膏组合物含有约5%-约50%，最好最高约30%（按重量计）的磨料。一般使用的磨料是铝酸盐、碳酸钙和磷酸钙。近来采用合成二氧化硅，这是因为它们有效的清洁作用，与其它成分的相容性及其物理性质。用于透明牙膏配方中的二氧化硅重要性质是其表现折射率，而且在精选水/润湿剂体系中该值越低，越允许本方设计者在透明的牙粉中使用较多的水。用水代替较贵的滑剂如山梨醇和/或甘油，会使配方设计者得到显著的经济效益。本专利技术者已经说明无定形二氧化硅的表观折射率可通过仔细地选择二氧化硅制备中沉淀阶段的工艺条件控制。还可证明改变如PH、电解质浓度和二氧化硅浓度这样的条件，能改变无定形二氧化硅整个的孔径分布的基本特性。根据指定的分类，多孔固体特征：-->K.W.S.Sing在多孔固体特征Ⅱ中介绍的测量图（1991Elsevier    Science    Publishers    Bv    Amsterdam）制备的无定形二氧化硅可具有特宽的孔径分布，从极超微孔（0.7nm以下）扩展到超微孔（0.7-2nm），延续至中孔（2nm-50nm），最后是大孔（50nm以上）。假设极超微孔的含量（按孔大小足以容纳氮分子来定义），在无定形二氧化硅与水/润湿剂体系接触时，控制所述二氧化硅表观折射率的移动程度。当极超微孔增加时，将会明显倾向于优先吸附水/润湿剂体系中水因而是降低了二氧化硅的表观折射率。令人惊奇的是本专利技术二氧化硅当经过老化时能保留其极超微孔分布，因而保持其表观折射率状态。另外，二氧化硅还保持了良好的透明性使其适用于透明的牙膏配方中。本专利技术通过小心地选择工艺条件，接着控制其后的老化，制备的无定形二氧化硅会具有特别的表面积（100m2g-1以下），其表观折射率低至大约1.44，但仍保持介质具有很高的磨擦性，并且当二氧化硅分散在水/润滑剂体系中时保持优良的透明度。牙膏配方中使用低等到中等结构的沉淀二氧化硅作为磨擦剂可在GB1482354和GB1482355（Huber），EP-A-0227334和EP-A-0236070（Unilever），EP-A-0143848和EP-A-0139754（Taki）中发现，GB1482354和GB1482355公开了适用于一般牙膏-->中的二氧化硅，但未记载在透明牙膏中有可能使用。EP-A-0227344和EP-A-0236070对二氧化硅作了定义，即使二氧化硅具有低於100m2g-1表面积，该二氧化硅是由产物母体生产的，迅速老化会使其具有较低的表观折射率但其透明度仍然很差，EP-A-0236070公开的二氧化硅只适合配制不透明的牙膏，而EP-A-0227334的二氧化硅也只能用于半透明的牙膏中。EP-A-0143848和EP-A-0139754描述的二氧化硅具有更适用于透明牙膏的组织和折射率。该文献公开了一种制备具有表观折射率的范围在1.42-1.47无定形二氧化硅的方法，二氧化硅在1100℃下煅烧能产生X-射线无定形的相，其BET表面积在指定范围内，相应EP-A-0143848为270-500m2g-1，和EP-A-0139754为5-60m2g-1。还描述了表观折射率约1.44的牙膏配方具有优良的透明性时较低表面积变量，并且还表明具有很低的聚甲基丙烯酸甲酯磨耗值（低于10）和较高的油吸附（160cm3/100g以上）。当将表面积低于100m2g-1的本专利技术无定形沉淀二氧化硅掺入牙粉配方时，可提供新的一系列性质，在大约1.44低表观折射率下，结合了高水平的磨擦性和良好的透明度。考虑到按油吸附和孔隙率测定限定的二氧化硅所具有的结构开放程度，由二氧化硅获得的研磨性水平通常是高的，尤其是这样高水平的研磨性与低折射率下的良好牙粉透明度结合是从前用低表面积的沉淀二氧化-->硅所未曾得到过的。本专利技术的二氧化硅甚至在较低粒径（即5-10微米）下也能提供高水平的摩擦作用，即使控制粒径分布消除粗的颗粒，尤其是那些大于30μm的颗粒。可以认为无定形二氧化硅的磨擦性可通过扩大重量粒径分布包括超过20μm颗粒的更大百分比增加。然而，必须认识到当将这些材料配制成牙膏时会增加不可接受的口腔感觉。含阳离子如钙和镁的低浓度二氧化硅的制备可通过洗涤滤饼，从产物母体到干燥产物都用去离子水，以便在随后配制含氟化物离子牙膏时，能使干燥过的产物具有特别的稳定性。通常由氮吸附法含广谱孔径（0.7nm，以下至60nm以上）的无定形二氧化硅特性是没有意义的，这是因为容纳氮分子的孔直径低于0.7nm，而那些直径超过60nm的孔与氮在其表面呈饱和态并没有区别。为了测量孔直径在4nm以上的总孔隙率，必须使用另外的一种方法，如油吸附法和汞孔度计法。氦比重计法可用於表示极超微孔的存在而超微孔将用氮吸附法测定。具有低于0.7nm直径的孔范围支配着微孔径的分布，这一点可通过无定形沉淀二氧化硅与润滑剂/水体系接触时表观折射率的变化得到证实。因此本专利技术的第一个目的是提供无定形二氧化硅，最好是沉淀二氧化硅，具有（i）B.E.T.表面积范围约10-约90m2g-1;（ⅱ）重量平均粒径范围约5-约15微米，大于20微米的重量粒径分布低于15%，最好低于10%，而大于25微米的低于5%，（ⅲ）塑-->料磨耗值范围约16，最好约20，至约26（ⅳ）在折射率范围为1.430-1.443时，透明度至少约70%，最好约80%，（ⅴ）油吸附范围约70-约150。在1100℃煅烧后本专利技术的二氧化硅具有α方英石的晶体结构。通常二氧化硅的水分含量低于约25%，最好低于约15%w/w。本专利技术第二个目的是提供一种制备无定形沉淀二氧化硅的方法，所述二氧化硅具有（ⅰ）B.E.T.表面积约10-约90m2g-1，（ⅱ）重量平均粒径范围约5-约15微米，大于20微米的重量粒径分布低于15%，最好低于10%，而大于25微米的重量粒径分布低于15%，（ⅲ）塑料磨耗值在约16-约26范围内（ⅳ）折射率在1.430-1.443范围内时透明度至少约70%（ⅴ）油吸附在约70-约150的范围内，制备方法是通过碱（M）金属硅酸盐溶液（SiO∶M2O2的比值范围为3.0～3.5）在电解质的存在下，最好是氯化钠，NaCl∶SiO2的比值在1∶12和1∶4之间，最好在1∶10和1∶4之间，与无机酸反应，以使PH在约8.5，最好9.0到约10.0范围内，第一次加酸结束时二氧化硅浓度约6.0-约8.0w/w，温度约80，最好90，至100℃，将该桨料老化约10-50分钟，二次加入稀无机酸的量至PH在2-5范围内以保证二氧化硅溶液所含碱完全中和，过滤、洗涤和干燥所获得的产物。-->本专利技术第三个目的是提供透明的牙膏组合物，它含约5%-约50%（按重量计），最好多达约30%的本专利技术无定形沉淀二氧化硅。标准程序用其物理和化学性质术语限定本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无定型二氧化硅，具有 （ｉ）Ｂ. Ｅ. Ｔ. 表面积范围在约１０－约９０ｍ↑［２］ｇ↑［－１］， （ｉｉ）重量平均粒径范围在约５－约１５微米，大于２０微米的重量粒径分布低于１５％而大于２５微米的低于５％， （ｉｉｉ）塑料磨耗值范围约在１６－约２６， （ｉｖ）在折射率为１. ４３０－１. ４４３的情况下透明度至少约７０％， （ｖ）油吸附范围约７０－约１５０。

【技术特征摘要】
EP 1992-10-28 92309858.61、一种无定型二氧化硅，具有(ⅰ)B.E.T.表面积范围在约10-约90m2g-1，(ⅱ)重量平均粒径范围在约5-约15微米，大于20微米的重量粒径分布低于15%而大于25微米的低于5%，(ⅲ)塑料磨耗值范围约在16-约26，(ⅳ)在折射率为1.430-1.443的情况下透明度至少约70%，(ⅴ)油吸附范围约70-约150。2、一种制备无定型沉淀二氧化硅的方法，所述二氧化硅具有（ⅰ）B.E.T.表面积范围约10-约90m2g-1，（ⅱ）重量平均粒径的范围在约5-约15微米内，大于20微米的重量粒径分布低于15%而大于25微米的低于5...

【专利技术属性】
技术研发人员：A阿尔克罗夫特，PW施坦尼埃，
申请(专利权)人：克罗斯菲尔德有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]