硅烷改性的氧化或硅质填料、其制造方法及用途技术

硅烷改性氧化或硅质填料，其中７５μｍ以下的珠部分小于１５重量％且中间颗粒大小在１５０和５００μｍ之间，该填料由至少一种微珠状或微粒状氧化或硅质填料在压缩气体中与至少一种硅烷反应来制造。该硅烷改性的氧化或硅质填料用于橡胶混合物中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅烷改性的氧化或硅质填料、其制造方法及用途。从DE2141159、2212239号和US3,978,103号中已知含硫的有机硅化合物如双-(3-三乙氧基甲硅烷丙基)四硫烷或3-巯丙基三乙氧基硅烷用作氧化填充像胶化合物中的硅烷偶联剂或增强填料，特别是用于汽车轮胎的轮胎胎面及其它部分。为了阻止巯基硅烷加工过程中引起的许多问题如预烧焦、烧焦和弹性性能发生，已经知道大多数多硫有机硅烷如双-(3-三乙氧基甲硅烷丙基)四硫烷或双-(3-三乙氧基甲硅烷丙基)二硫烷(DE2542534、DE2405758、DE19541404、DE19734295)可以用作轮胎组分的偶联剂，这些有机硅烷以其硫化的安全性、简单的制造方法和增强的性能而对二氧化硅填充的硫化橡胶是一种折衷的办法。已知可以以许多种方式向未硫化聚合物的混合物中添加相应的添加剂，尤其是有机硅烷和未改性的填料原位的方法包括用于混合诸如碳黑及二氧化硅的填料与有机硅烷及所用聚合物的联产过程。非原位的方法包括在填料用聚合物处理形成未硫化橡胶混合物之前，用相应的有机硅烷或不同有机硅烷的混合物来改性填料。在生产用于橡胶混合物的未硫化混合物期间以液体形式添加有机硅烷(US 3,997,356)、或者在制备前借助物理混合有机硅烷和填料来添加活性填料(DE 3314742，US 4,076,550)的方法同样都是公知的。US-PS 4,151,154描述了表面用两种不同类型有机硅化合物处理的氧化硅质填料。处理氧化粒子，使它们对水表现出更高的亲合力并且还更容易在含水系统中分散。从US 3,567,680中已知用不同有机硅烷来改性悬浮在水中的高岭土。但是，所描述的有机硅烷化合物可以以改性所需的量溶在水中，以便在这种情况下填料可以从水溶液中处理。US 4,044,037描述了用橡胶混合物中使用的化合物来处理芳基多硫化物和矿物填料。它们以含80-99.9重量％醇的水/醇配方生产。从EP-PS 01 26 871中也已知一种方法，其中硅质填料的表面借助于不溶于水的有机硅烷化合物的含水乳液被改性。已知填料表面可以通过在有机溶剂中溶解有机硅烷化合物，接着再处理填料如粘土的方法来改性(US 3,227,675)。用表面活性有机硅烷或其混合物来改性用于橡胶和塑料领域的填料的已知方法具有基于使用水、有机溶剂或者直接向填料表面喷涂有机硅烷，接着再热处理、调节反应等缺点。已知的水不溶性橡胶-典型有机硅烷经常仅能够在基于烃的溶剂中与填料进行有效地化学键合，而大多数这些溶剂是有毒且易燃的。直到现在，用有机硅烷非原位改性的已知填料具有橡胶性质趋向于不优于而且事实上劣于填料和硅烷直接原位混合情况的缺点。另外，在填料具有大比表面积或者显著的表面结构情况下，硅烷化经常是不均匀的。如果完全用目前已知的改性方法，仅能不完全地实现硅烷分子向高度多孔填料，例如沉淀二氧化硅下面层的扩散。因此，通过已知的硅烷化方法不能充分和完全地改性宏观预成型的填料。另外，通过已知的硅烷化方法和经常需要的随后的干燥方法，并不能成功地且无破坏或者低磨损地硅烷化预成型的填料。预成型填料的结构被或者将被已知方法破坏或损害(US 4,151,154；DE3314742C2；US 3,567,680)。因此例如通过引入混合器或者相似装置并且保持更长时间的运动，在辊子上形成的二氧化硅颗粒(DE3014007)被快速破碎成低质量的二氧化硅粉未(较高的灰尘和细粒含量)。从德国专利DE 10122269.6中已知至少一种生物聚合的、生物低聚合的、氧化或硅质填料在压缩气体中与至少一种硅烷反应的方法。其中所描述的使用粉未和颗粒状填料是不利的。粉状二氧化硅在工业条件下是不利的，例如因为它们的高粉尘量、低体积密度、不好的流动特性及因此通常不容易计量等。颗粒可以通过机械压缩从粉状二氧化硅中随后获得。因为这意味着需要附加的加工步骤，出于经济考虑生产商们试图避免这种过程。在机械装载下这些颗粒会重新破碎成粉未状的起始材料，并且由于随后的颗粒化和相关的颗粒机械装载，二氧化硅的应用特性不断恶化。本专利技术的进一步目标是能够以低粉尘产生的形式处理或加工需改性的微珠状或微粒状氧化或硅质填料。这些预成型微珠状或微粒状氧化或硅质填料的外部和宏观形状应该在改性过程期间能基本上维持。应该获得基本上无粉尘或低粉尘的硅烷改性氧化或硅质填料。本专利技术的进一步目标是提供一种用硅烷改性微珠状或微粒状氧化或硅质填料的过程，其中改性反应不在水或有机溶剂中进行。本专利技术提供了一种硅烷改性的氧化或硅质填料，其特征在于75μm以下的珠部分(细屑或粉尘含量)低于15重量％，优选低于10重量％，特别优选低于7重量％，尤其优选低于5重量％，这由筛析确定，而且粒度中位值在130μm和500μm之间，优选在130μm和450μm之间，特别优选在150μm和400μm之间，尤其优选在175μm和350μm之间，这由无超声处理的激光衍射确定。本专利技术的填料表现出统计确定的高于0.805的平均形状因数，优选高于0.82，特别优选高于0.84，尤其优选高于0.86。本专利技术的填料表现出统计确定的高于0.55的平均圆因数(circlefactor)，优选高于0.57，特别优选高于0.60，尤其优选高于0.62。本专利技术的填料表现出小于2nm范围的微孔在0到0.5ml/g之间，优选在0到0.3ml/g之间，特别优选在0到0.1ml/g之间。本专利技术的填料表现出2到30nm范围间的中孔在0到1ml/g之间，优选在0到0.75ml/g之间，特别优选在0到0.5ml/g之间。本专利技术的填料表现出2到50nm范围间的中孔在0到5ml/g之间，优选在0到2.5ml/g之间，特别优选在0到1.5ml/g之间。本专利技术的填料表现出30nm以上范围的大孔在0到10ml/g之间，优选在0到7.5ml/g之间，特别优选在0到5ml/g之间。本专利技术的填料表现出50nm以上范围的大孔在0到10ml/g之间，优选在0到7.5ml/g之间，特别优选在0到5ml/g之间。本专利技术的填料表现出BET表面积在0.5m2/g到500m2/g之间，优选在0.5m2/g到300m2/g之间，特别优选0.5m2/g到250m2/g之间。本专利技术的填料表现出Sears值(0.1M KOH的消耗量)为每5克样品在1到50ml之间。本专利技术的填料表现出纯或者化学结合形式的含硫量在0.05到25重量％之间，优选在0.05到10重量％之间，特别优选0.05到4重量％之间。本专利技术的填料表现出纯或者化学结合形式的含碳量在0.1到25重量％之间，优选在0.1到10重量％之间，特别优选0.1到5重量％之间。本专利技术的填料表现出物理或者化学结合的醇含量在0到25重量％之间，优选在0到15重量％之间，特别优选0到10重量％之间。本专利技术的填料表现出物理或者化学结合的衍生自硅烷的片段醇含量低于所用硅烷的初始醇含量的75摩尔％，优选低于50摩尔％，特别优选低于30摩尔％，尤其优选低于20摩尔％。本专利技术的硅烷改性氧化或硅质填料可以主要是珠状的、球状的、圆状的和/或均匀形状的。本专利技术的硅烷改性氧化或硅质填料可以通过至少一种微珠状或微粒状氧化或硅质填料在压缩气体中与至少一种硅烷反应获得。本专利技术的硅烷改本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅烷改性的氧化或硅质填料，其特征在于７５μｍ以下的珠部分由筛析确定小于１５重量％，未超声处理通过激光衍射确定的中间粒度为１３０－５００μｍ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯滕科尔特，库尔特艾歇瑙尔，雷蒙德彼得，奥利弗克洛克曼，于尔根海德拉斯，马丁奥伯，鲁道夫措贝尔，
申请(专利权)人：德古萨股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]