本发明专利技术涉及制备沉淀二氧化硅的方法、涉及沉淀二氧化硅及其在弹性体中用作填料的用途。所述方法包括下列步骤：制备始进料；将硅酸盐与酸化剂同时计量添加到该初始进料中和将该沉淀悬浮液再酸化至2.5至6.0的pH，其中所用的硅酸盐具有4重量%至7重量%的金属氧化物和14重量%至23重量%的二氧化硅，所用的酸化剂选自由浓度为90重量%至98.5重量%的硫酸、浓度为34重量%至42.7重量%的盐酸、浓度为60重量%至68重量%的硝酸、浓度为80重量%至100重量%的磷酸、碳酸或CO2、和亚硫酸氢钠或SO2组成的组。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备沉淀二氫.化硅的方法、沉淀二氫.化硅及其用徐本专利技术涉及制备沉淀二氧化硅的新方法、涉及创新性的沉淀二氧化硅及其用途。沉淀二氧化硅是可根据所需应用领域调节其性质的特殊化学品。这种多样性和可 变性使沉淀二氧化硅如今用于许多应用领域。在Ullmann’ s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Online Edition, DOI (Digital Object Identifier) : 10. 1002/14356007. a23_583. pub3, 2008，章节 7. 4 中指定了其实 例。沉淀二氧化硅的性质由它们的制备方法决定。制备方法又可大致细分成沉淀步骤 和沉淀后处理步骤。有一系列已知的沉淀方法。在一种变体中，例如，将无机酸添加到碱金属硅酸盐溶 液的初始进料中。可以例如通过将强酸和强碱的中性盐，如氯化钠或硫酸钠，添加到碱金属 硅酸盐溶液中来改变该方法。目前主要采用的其它方法的特征在于，通过将两种反应组分，即硅酸盐溶液和酸 化剂，同时添加到初始进料中来实施沉淀。这种初始进料可以由水构成，但也可以由所述硅 酸盐溶液和/或电解质溶液的一部分构成。这些制备方法(其中同时添加反应组分)常常在 恒定PH下或在恒定碱值下进行。在恒定碱值下的沉淀是指反应溶液中可自由获得的钠离 子的浓度保持恒定。例如，由于用硫酸沉淀例如水玻璃过程中的酸-碱反应，以硫酸钠形式 释放钠离子，但钠离子也并入形成的硅酸盐附聚物中。由于这两种反应在动力学方面彼此 独立地运行，所以在恒定PH下的沉淀过程不同于碱值控制的沉淀。PH和碱值都不保持恒定 的方法也是已知的。沉淀反应的另一变体涉及使用生长核。在这种情况下，首先，在“预沉淀反应”中， 在初始进料中形成小二氧化硅粒子，随后通过同时添加酸和硅酸盐来实施沉淀。在这种情 况下，也可以通过使PH或碱值保持恒定来控制沉淀本身。其实例见于EP 0520862 Bi、EP 0670813 BUEP 0670814 Bl或EP 0917519 Bi。这些方法非常耗时，因为“预沉淀”构成附 加工艺步骤。其它沉淀控制可能性是老化步骤和/或在沉淀过程中反应物进料速率的变化。因 此，例如，EP 1 764 344 Al描述了由于不同沉淀速率而形成不同一次粒子的方法，结果，在 沉淀结束时，获得二氧化硅悬浮液，其中二氧化硅兼具两种不同的沉淀二氧化硅的性质。上述方法变体仅代表多种已知沉淀法中的选择。除沉淀法的变体外，有同等大量 的后处理法变体，由此使整个制备方法是有着几乎无穷变体的方法。这些方法在大多数情 况下产生高度特异化的产品，但缺点在于这些产品如此特异化以致它们在每种情况下能仅 用于明确有限的应用领域。这又意味着，每一产品的生产率降低，因此，始终必须频繁切换 生产，这又是耗时和高成本的。制备具有特定性质的沉淀二氧化硅的许多已知方法的另一缺点是沉淀方法的复 杂性。例如，在一些情况下，必须并列进行两个或更多个沉淀，此后将悬浮液再结合，由此不 利地影响该设备的复杂性和成本。停留步骤的加入以及不同沉淀速率的使用对空-时收率 具有负面影响和/或使控制中涉及的努力复杂化，由此提高易失误性。因此，本专利技术的一个目的是提供制备沉淀二氧化硅的简单方法，但其仍能制备在 宽应用范围内表现出杰出应用性能的沉淀二氧化硅。例如，在本专利技术的一个具体目的中，意 图在于通过该新方法获得的沉淀二氧化硅应具有不仅作为轮胎填料还作为机械橡胶制品 如鞋底中的填料的良好性质。从下列描述、实施例和权利要求的整个内容中可看出未明确 陈述的其它目的。显而易见的是，对要用作汽车轮胎中的填料的沉淀二氧化硅的要求不同于对掺入 鞋底的沉淀二氧化硅的要求。例如，汽车轮胎中的沉淀二氧化硅应真正地确保有效补强，还 应确保低滚动阻力，由此允许降低车辆的燃料消耗。而在鞋底中，沉淀二氧化硅必须主要表 现出补强性质，还必须确保鞋底的耐用性(耐磨)。这些性质真正地类似于对轮胎的要求，但 由于橡胶化合物的不同组成，没有在这两个系统中都产生同样好的效果。在大量研究工作后，现在已经发现，令人惊讶地，通过慎重选择反应物和慎重控制 沉淀反应，可以获得实现上述目的的沉淀二氧化硅。本专利技术相应地提供制备沉淀二氧化硅的方法，其包括下列步骤a)制备水或碱金属硅酸盐和/或碱土金属硅酸盐的水溶液的初始进料，b)在80至100°C，将碱金属硅酸盐和/或碱土金属硅酸盐与酸化剂在搅拌下同时计量 添加到该初始进料中，c)将该沉淀悬浮液再酸化至2.5至6. 0的pH，d)过滤、洗涤和干燥，且其特征在于步骤a)和/或b)中所用的碱金属硅酸盐和/或碱土金属硅酸盐具有4 重量％至7重量％的碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物含量和14重量％至23重量％的 二氧化硅含量，特征在于步骤b)和/或c)中所用的酸化剂是选自由浓度为90重量％至 98. 5重量％的硫酸、浓度为34重量％至42. 7重量％的盐酸、浓度为60重量％至68重量％ 的硝酸、浓度为80重量％至100重量％的磷酸以及处于相应可能的浓度的碳酸(或(X)2气 体)和亚硫酸氢钠(或SA气体)组成的组的酸化剂，且特征在于基于沉淀开始时的PH (在 60°C测得)，沉淀悬浮液的pH (在60°C测得)在沉淀过程中降低1%至20%。任选可以在步骤c)和d)之间将所得悬浮液在60至100°C后搅拌(afterstirred) 1至90分钟。步骤b)也可任选中断1至60分钟以使所得二氧化硅粒子老化，但典型地这 不是必须的。本专利技术还提供可通过本专利技术的方法获得的沉淀二氧化硅。本专利技术的最后一个主题是本专利技术的沉淀二氧化硅作为如下制品中的填料的用途 气胎，夏季用轮胎、冬季用轮胎和全年用轮胎的胎面，轿车轮胎，多功能车轮胎，摩托车轮 胎，胎体部件，电缆护套，软管，驱动带，传送带，辊包覆物，鞋底，垫圈和阻尼元件，以及，更 笼统地，MRG (机械橡胶制品)。下面详细描述本专利技术的主题。术语“硅酸盐溶液”以及“碱金属硅酸盐和/或碱土 金属硅酸盐溶液”同义使用。例如，与比如EP 1764344 Al中的已知方法(其中不仅使用浓硅酸盐溶液，还使用 浓酸化剂)不同，本专利技术的方法使用与EP 1764344 Al中所用的相比稀至少10%，优选至少 15%，更优选至少20%的更稀释的硅酸盐溶液。根据本专利技术使用的硅酸盐溶液的碱金属氧化 物和/或碱土金属氧化物含量为4重量％至7重量％，优选5重量％至6. 5重量％，更优选5. 5重量％至6. 5重量％。本专利技术的方法中所用的硅酸盐溶液尤其是硅酸钠溶液(水玻璃) 和/或硅酸钾溶液。根据本专利技术使用的硅酸盐溶液的二氧化硅含量为14重量％至23重量％，优选18 重量％至22重量％，更优选20重量％至22重量％，因此同样比常规方法中低至少10%，优选 至少15%，更优选至少20%。根据本专利技术使用的硅酸盐溶液中的模数，即二氧化硅与碱金属 氧化物和/或碱土金属氧化物的重量比，优选为2. 0至5. 75，更优选2. 5至4. 5，非常优选 3至4，更特别优选3. 2至3. 7。这里，可以注意下述事实，即文献也包括了对使用稀的水玻璃的方法的描述，例如 EP本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．制备沉淀二氧化硅的方法，其包括下列步骤：ａ） 制备水或碱金属硅酸盐和／或碱土金属硅酸盐的水溶液的初始进料，ｂ） 在８０至１００℃，将碱金属硅酸盐和／或碱土金属硅酸盐与酸化剂在搅拌下同时计量添加到该初始进料中，ｃ） 将该沉淀悬浮液再酸化至２．５至６．０的ｐＨ，ｄ） 过滤、洗涤和干燥，其特征在于步骤ａ）和／或ｂ）中所用的所述碱金属硅酸盐和／或碱土金属硅酸盐具有４重量％至７重量％的碱金属氧化物和／或碱土金属氧化物含量和１４重量％至２３重量％的二氧化硅含量，特征在于步骤ｂ）和／或ｃ）中所用的酸化剂是选自由浓度为９０重量％至９８．５重量％的硫酸、浓度为３４重量％至４２．７重量％的盐酸、浓度为６０重量％至６８重量％的硝酸、浓度为８０重量％至１００重量％的磷酸、碳酸或ＣＯ２、和亚硫酸氢钠或ＳＯ２组成的组的酸化剂，且特征在于基于沉淀开始时的ｐＨ（在６０℃测得），所述沉淀悬浮液的ｐＨ（在６０℃测得）在沉淀过程中降低１％至２０％。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.制备沉淀二氧化硅的方法，其包括下列步骤a)制备水或碱金属硅酸盐和/或碱土金属硅酸盐的水溶液的初始进料，b)在80至100°C，将碱金属硅酸盐和/或碱土金属硅酸盐与酸化剂在搅拌下同时计量 添加到该初始进料中，c)将该沉淀悬浮液再酸化至2.5至6. 0的pH，d)过滤、洗涤和干燥，其特征在于步骤a)和/或b)中所用的所述碱金属硅酸盐和/或碱土金属硅酸盐具有 4重量％至7重量％的碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物含量和14重量％至23重量％ 的二氧化硅含量，特征在于步骤b)和/或c)中所用的酸化剂是选自由浓度为90重量％至 98. 5重量％的硫酸、浓度为34重量％至42. 7重量％的盐酸、浓度为60重量％至68重量％ 的硝酸、浓度为80重量％至100重量％的磷酸、碳酸或CO2、和亚硫酸氢钠或SA组成的组 的酸化剂，且特征在于基于沉淀开始时的PH (在60°C测得)，所述沉淀悬浮液的PH (在60°C 测得)在沉淀过程中降低1%至20%。2.根据权利要求1的方法， 其特征在于在步骤c)和d)之间将所得悬浮液在60至100°C后搅拌1至90分钟。3.根据权利要求1或2的方法， 其特征在于该碱金属硅酸盐和/或碱土金属硅酸盐具有2. 5至4. 5的模数。4.根据权利要求1至3任一项的方法， 其特征在于该碱金属硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：GG林德纳，YS沈，
申请(专利权)人：GG林德纳，YS沈，
类型：发明
国别省市：DE
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