[发明专利]具有特定孔隙尺寸和/或粒度分布的硅石和它的用途,尤其用于增强聚合物

说明书

本申请是2002年8月13日提交的题为“制备硅石的方法，具有特定孔隙尺寸和/或粒度分布的硅石和它的用途，尤其用于增强聚合物”的中国专利申请02815891.1(PCT/FR02/02872)的分案申请。 

本发明涉及制备硅石的新方法，涉及具有特定的粒度分布和/或特定的孔隙分布的硅石，尤其呈现粉末、大致球形珠粒或微粒的形式，以及涉及它们的应用，如聚合物的增强。 

已知将白色增强填料用于聚合物中，尤其用于弹性体中，例如沉淀硅石。 

本发明的目的是提供，特别地，用于聚合物组合物的供选择的填料，它具有典型的特性，而且它们还具备了各种性能的非常令人满意的折中，特别地关于它们的机械和动态性能，不会损害它们的流变性质。 

本发明首先提供了制备硅石的新方法，其类型包括硅酸盐与酸化剂的反应由此而获得硅石悬浮液，随后对该悬浮液的分离和干燥，特征在于该硅酸盐与该酸化剂的反应是根据下列逐个步骤来进行的： 

(i)形成了具有在2和5之间的pH的水性物料； 

(ii)硅酸盐和酸化剂同时被添加到该物料中，添加方式要求反应混合物的pH维持在2和5之间； 

(iii)酸化剂的添加被停止，同时继续将硅酸盐加入到反应混合物中直到获得在7和10之间的反应混合物的pH值为止； 

(iv)硅酸盐和酸化剂同时被添加到反应混合物中，添加方式要求反应混合物的pH维持在7和10之间；和 

(v)硅酸盐的添加被停止，同时继续将酸化剂加入到反应混合物中直到获得低于6的反应混合物的pH值为止。 

因此，已经发现，各特定的步骤的相继进行，尤其酸化剂和硅酸盐在2和5之间的pH下的酸性介质中的首先同时添加步骤和酸化剂和硅酸盐在7和10之间的pH下的碱性介质中的第二次同时添加步骤 的存在，构成了使所获得的产物具有它们的特性和性能的重要条件。 

酸化剂和硅酸盐按照本身公知的方式来选择。 

作为酸化剂，一般使用强无机酸，如硫酸，硝酸或盐酸，或有机酸，如乙酸、甲酸或碳酸。 

该酸化剂可以是稀释的或浓缩的；它的当量浓度可以在0.4和36N之间，例如在0.6和1.5N之间。 

特别地，对于酸化剂是硫酸的情况，它的浓度可以在40和180g/L之间，例如在60和130g/L之间。 

然而，作为硅酸盐，有可能使用任何标准形式的硅酸盐，如硅酸盐，二硅酸盐和，有利地，碱金属硅酸盐，尤其钠或钾硅酸盐。 

该硅酸盐可具有在40和330g/l之间，例如在60和300g/l之间，特别地在60和260g/l之间的浓度(表示为SiO₂含量)。 

通常，硫酸一般用作酸化剂，和硅酸钠用作硅酸盐。 

如果使用硅酸钠，它一般以在2.5和4之间，例如在3.2和3.8之间的SiO₂/Na₂O重量比存在。 

更具体地说对于本发明的制备方法，在硅酸盐和酸化剂之间的反应是根据下面的步骤按非常特定方式来进行。 

首先，形成了具有在2和5之间的pH的水性物料。 

优选，所形成的物料具有在2.5和5之间，尤其在3和4.5之间的pH；这一pH是，例如，在3.5和4.5之间。 

通过将酸化剂添加到水中以获得在2和5之间，优选在2.5和5之间，尤其在3和4.5之间，和例如在3.5和4.5之间的物料pH值，可以制备该初始物料。 

也可以通过将酸化剂添加到水+硅酸盐混合物中以获得这一pH值来制备它。 

也可以通过将酸化剂添加到处于低于7的pH下的含有预先形成的硅石颗粒的物料中以获得在2和5之间，优选在2.5和5之间，尤其在3和4.5之间，和例如在3.5和4.5之间的pH值，来制备该物料。 

在步骤(i)中形成的物料可以任选包括电解质。然而，优选在制备 过程中，尤其在步骤(i)中不添加电解质。 

该术语“电解质”在这里是按照它的通常被接受的意义来理解，就是说它指任何离子或分子物质，当处于溶液中时它分解或离解形成离子或带电粒子。作为电解质，可以提到碱金属和碱土金属盐中的盐，尤其所述初始硅酸盐的金属与酸化剂的盐；例如，对于硅酸钠与盐酸的反应，它是氯化钠，优选地，对于硅酸钠与硫酸的反应，它是硫酸钠。 

第二个步骤(步骤(ii))在于酸化剂和硅酸盐的同时添加，其添加方式(尤其对于该流速)应要求反应混合物的pH维持在2和5之间，优选在2.5和5之间，尤其在3和4.5之间，例如在3.5和4.5之间。