本发明专利技术公开了一种通过火焰水解反应制备的硅钛混合氧化物粉末，其由初级颗粒的聚集体构成，其中ＢＥＴ表面积为９０±１５ｍ↑［２］／ｇ，二氧化钛比率为５０±８ｗｔ％，以及锐钛矿型／金红石型的比例为６０∶４０到７０∶３０。所述硅钛混合氧化物粉末按如下方法制备：在燃烧器中将卤化硅、卤化钛、氢气和初级空气的混合物引燃和将火焰烧进与外界空气隔离的反应室中，另外将次级空气和气体引入该反应室中，该气体通过燃烧增加该反应室中的温度和／或由于低的热传递减缓该反应室中的冷却。所述硅钛混合氧化物粉末可以用于调色剂组合物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过火焰水解反应制备的硅-钛混合氧化物粉末及其制备方法和用途。
技术介绍
US 6677095公开了具有组分二氧化硅、氧化铝和二氧化钛的二元金属混合氧化物粉末的用途，优选为疏水的形式。据称这些粉末具有良好的分散性、良好的流动性和高的静电荷。从EP-A-722992获知，表面改性的金属混合氧化物粉末，例如硅-钛混合氧化物粉末以及它们在调色剂粉末中用作电荷稳定剂和防结块剂。然而，已经发现，用EP-A-722992中公开的疏水性粉末通常不能获得合适的调色剂组合物。在US 6130020中，要求保护将组合物SixTiyO(4x+yz)/2的复合材料用于调色剂组合物。在这一通式中，z是钛的化合价，x/y是1-25。在商x/y规定的范围内，所有的组合物同等地适合于调色剂应用。关于该氧化物的改性、它们的BET表面积或它们的组合物，US 6130020没有作任何公开。通过火焰水解反应制备硅-钛混合氧化物粉末是已知的。在这一方法中，通常让四氯化硅和四氯化钛的混合物在火焰中水解。该火焰可以例如通过让氢和大气的氧发生反应来产生。因此，形成水解该氯化物所必需的水。作为反应产物，获得硅-钛混合氧化物粉末和盐酸，其中一些盐酸仍附着于该粉末。然而，在现有技术中描述的方法中，仅形成具有有限TiO2/SiO2比例的粉末。因此，在DE-A-2931810中，要求保护一种硅-钛混合氧化物粉末，其包含0.1到9.9wt％二氧化钛。其制备方法为使四氯化硅蒸发，用预热空气稀释并在混合室中与氢气和四氯化钛混合，并且在反应室中让该混合物燃烧。在DE-A-4235996中，要求保护一种包含70-99wt％二氧化钛的硅-钛混合氧化物粉末。其制备方法为使四氯化硅蒸发，并利用惰性气体将其输送到混合室中，在那里与氢气、空气和四氯化钛混合，并在反应室中让该混合物燃烧。对在调色剂组合物中的用途来说，至今描述的混合氧化物粉末或疏水性混合氧化物粉末是不适合的，或仅具有有限的适合性。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供可以尤其有利地用于调色剂组合物的硅-钛混合氧化物粉末。它在分散性、流动性和静电荷方面显示优于本专利技术还提供这些硅-钛混合氧化物粉末的制备方法。本专利技术还提供通过火焰水解反应制备的硅钛混合氧化物粉末，其由初级颗粒的聚集体构成，并且其特征在于BET表面积为90±15m2/g，二氧化钛比率为50±8wt％，以及锐钛矿型/金红石型的比例为60∶40到70∶30。术语“火焰水解反应”是指其中蒸发的金属前体或类金属前体在火焰的存在下发生水解的过程。火焰由氢气、甲烷或类似的气体与空气或氧气的反应产生。至少一种反应产物是水，其引起金属前体或类金属前体的水解。因此，一开始初级颗粒形成，它们在该反应期间一起熔合成聚集体。在根据本专利技术的混合氧化物粉末中，存在结晶的二氧化钛，同时该二氧化硅部分是X射线无定形的。其中，聚集体的TEM照片显示具有部分或全部二氧化硅壳体和二氧化钛芯部的初级颗粒。另外，还存在这样的初级颗粒，其中二氧化硅和二氧化钛一同存在，并且具有Ti-O-Si键。已显示，具有此类组成、BET表面积和锐钛矿型/金红石型的比例的粉末理想地适用于调色剂组合物。在这些组合物中，该粉末具有良好的分散性、高的流动性和高的静电荷。除了SiO2和TiO2之外，根据本专利技术的混合氧化物粉末也可以包含来自原材料或与工艺相关的杂质的少量杂质。这些杂质总计小于1wt％，通常小于0.1wt％。具体来说，根据本专利技术的混合氧化物粉末也可以包含氯化物。具有以下特征的根据本专利技术的混合氧化物粉末是优选的初级颗粒粒径的数基中值为14-18nm，以及初级颗粒粒径的数基90％跨度为5-40nm。窄的初级颗粒分布可以在调色剂应用和催化应用中显示进一步的优点。除了初级颗粒之外，聚集体尺寸也可以变化。具体来说，具有以下特征的根据本专利技术的混合氧化物粉末在此是有利的—对应圆直径(ECD)的数基中值小于95nm，—聚集体面积的数基中值小于7500nm2和—聚集体圆周长的数基中值小于600nm。另外，根据本专利技术的混合氧化物粉末的夯实密度可以变化。夯实密度会在将粉末计量和加工中发挥重要作用，它通常为20-200g/l。根据本专利技术的混合氧化物粉末可以优选具有40-80g/l的夯实密度。本专利技术还提供了根据本专利技术的硅钛混合氧化物粉末的制备方法，其中—将卤化硅和卤化钛蒸发，—通过载气将该蒸汽输入混合室， —与此独立地，将氢气和初级空气输入该混合室，所述初级空气可以任选地充有氧气和/或被预热，—然后将卤化硅、卤化钛、氢气和初级空气的混合物在燃烧器中引燃，并让火焰烧进与外界空气隔离的反应室中，和—另外，彼此单独地，将次级空气和—气体或气体混合物引入该反应室中，优选经由环形喷嘴引入，该气体或气体混合物通过燃烧增加该反应室中的温度，和/或由于低的热传递，其减缓该反应室中的冷却，—然后将固体与气态物质分离，和—随后通过在250-700℃下用蒸汽处理，最大可能地将含卤化物的物质从该固体中除去。在根据本专利技术的方法中，将通过燃烧增加反应室中的温度，和/或由于低的热传递而减缓反应室中的冷却的气体或气体混合物引入是重要的。采用这一措施，可以获得满足对SiO2/TiO2含量、BET表面积和锐钛矿型/金红石型含量所要求的值的粉末。作为通过燃烧增加反应室中的温度的气体，优选地，可以使用氢气、甲烷、乙烷、丙烷或天然气。作为由于低的热传递而减缓反应室中的冷却的气体，可以使用氦气、氩气、二氧化碳和/或一氧化碳。这两种类型的气体的使用量均优选是相对于每千克/小时SiCl4以0.0005-5Nm3/h的量使用。相对于每千克/小时SiCl4以0.001-1Nm3/h的量使用是尤其优选的。作为卤化硅，可以优选使用四氯化硅、甲基三氯硅烷和/或三氯硅烷，其中四氯化硅是尤其优选的。作为卤化钛，可以优选使用四氯化钛。保持卤化钛和卤化硅的蒸发温度尽可能低也已证明是有利的。在四氯化钛、或四氯化钛和四氯化硅的情况下，如果它们作为混合物蒸发的话，如果蒸发温度不高于180℃，则是有利的。在四氯化硅的情况下，如果蒸发温度不高于100℃，则是有利的。这些措施可以增加产品的纯度。氢气原料与化学计量要求的量的比例称为γ。类似地，氧气原料与化学计量要求的氧气的量的比例称为λ。术语“化学计量要求的”在此是指将钛-硅卤化物水解所要求的氢气和氧气各自的精确量。因此，以下适用γ＝H2原料(mol)/H2化学计量(mol)λ＝O2原料(mol)/O2化学计量(mol)在根据本专利技术的方法中，已经证明如果γ和λ大于1.05是有利的。另外，在根据本专利技术的方法中，除了混合室中的初级空气之外，还将空气直接地引入反应室中(次级空气)。已经显示，在没有将附加的空气引入混合室的情况下，不能获得根据本专利技术的混合氧化物粉末。如果初级空气/次级空气的比例在10和0.5之间，也可以是有利的。为了能够精确地计量引入反应室中的次级空气和气体的量，允许火焰烧进与外界空气隔离的反应室中。这样使得精确的工艺控制能够实现。反应室中所处的真空优选在5毫巴和80毫巴之间。反应混合物从燃烧器进入反应室的出口速度可以优选为10-80m/s。本专利技术还提供疏水性硅-钛混合氧化物粉末的制备方法，该方法包括任选地在水存在下，将根据本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
通过火焰水解反应制备的硅钛混合氧化物粉末，其由初级颗粒的聚集体构成，其特征在于－ＢＥＴ表面积为９０±１５ｍ↑［２］／ｇ，－二氧化钛的比率为５０±８ｗｔ％，－锐钛矿型／金红石型的比例为６０∶４０到７０∶３０。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：凯舒马赫，马丁莫特尔斯，乌韦迪纳，奥斯温克洛茨，
申请(专利权)人：德古萨股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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