[发明专利]具有高吸收能力和高结构特征的无定形二氧化硅颗粒

说明书

本申请是申请号为200480021960.0母案的分案申请。该母案的申请日为2004年7月29日；发明名称为“具有高吸收能力和高结构特征的无定形二氧化硅颗粒”。

技术领域

本发明涉及具有高吸收能力和高结构特征的无定形二氧化硅颗粒。本发明更具体涉及无定形二氧化硅颗粒，其中通过苯吸附等温线方法测得的气孔分布曲线的最大ΔVp/ΔRp值是20mm³/nm.g^-1或更高(其中Vp是气孔体积[mm³/g]，Rp是气孔半径[nm])，ΔVp/ΔRp达到最大值时气孔峰值半径是20nm或以上到100nm或以下。本发明还涉及制备本发明无定形二氧化硅的方法以及本发明二氧化硅的用途。

背景技术

根据其物理特征和化学特征，二氧化硅已经应用到很多种领域里，比如用于橡胶补强填料、农用化学品用的载体、化学吸收剂、造纸用填料、特殊纸张用的涂覆剂、树脂配合剂、涂层用的消光剂等，而且应用领域的不同要求不同的性质，导致需要市场上有多种类型的二氧化硅。在这些应用中，当用于化学吸收剂(吸附和油吸收)，比如药剂、农用化学品、兽药、沐浴剂等、造纸用填料、特殊纸张用的涂覆剂、树脂配合剂、涂层用的消光剂等时，要求二氧化硅具有高的油吸收性。

一般而言，无定形二氧化硅颗粒可以通过碱金属硅酸盐的水溶液和矿物酸的中和反应制备，这种制备方法称作湿法。湿法分成沉淀法和凝胶法。在沉淀法中，通过在碱性的硅酸钠水溶液中加入酸，并使其在中性或碱性条件下反应，制备出相对容易过滤的沉淀的硅酸。在凝胶法中，通过在硅酸钠溶液的酸性溶液加入碱并在酸性条件下反应，制备出凝胶状的硅酸。

在沉淀法制备二氧化硅中，通过生长或团聚二次颗粒从而具备结构特征来制备沉淀的硅酸浆料，然后通过浆料的过滤和干燥、和/或连续粉碎、和/或筛分来获得成品，其中所述二次颗粒包括通过碱金属硅酸盐的水溶液和矿物酸的中和反应产生的一次颗粒，其如同日本专利公报No.syou 39-1207所述，该专利在此引入作为参考。也就是说，在静态干燥或喷雾干燥后，根据目标采用合适的粉碎机，比如冲击式研磨机(pin mill)或者喷磨机将二氧化硅粉碎，其中采用冲击式研磨机时通过柱销之间的冲击剪切和摩擦力将二氧化硅颗粒粉碎，而采用喷磨机时通过高压喷射流以及互相之间的碰撞将二氧化硅颗粒粉碎，如同New Technique Information Center出版的由Publication Division ofthe Soft Giken Company编辑的“The newest ultrafine pulverizingprocess technique”，1985，第8-10页所示，该文献在此引入作为参考。就通过常规沉淀法制备的二氧化硅而言，一般情况下BET比表面积是80-450m²/g，特殊情况下是约600m²/g。一般而言，沉淀法制备的二氧化硅的气孔相对较大，吸油性强。沉淀法制备的二氧化硅主要用作强化橡胶用的填料、农业化学品用的吸附载体、涂层材料的消光剂、各种介质的粘度调节剂，等等。

另一方面，二氧化硅可以采用凝胶法制备，例如通过清洗和干燥由酸反应制成的凝胶并粉碎，就像US2466842所示，该专利在此引用作为参考。凝胶法制备团聚得很牢固的二氧化硅的二次颗粒，其一般比沉淀法制备的二氧化硅小，即使该颗粒在高载荷下被剪切时仍可以保持结构特征，所以凝胶法制备的二氧化硅可以有效用于比如皮革、塑料等用的涂料的应用中。而且，一般而言，由于凝胶法制备的二氧化硅比沉淀法制备的二氧化硅的蓬松性低，流动性高，所以它也用作药剂、农用化学品或兽药的吸附剂，或者粉末的流动性改善剂。

但是，虽然沉淀法制备的二氧化硅由于具有高的吸油性而有效用作例如涂层材料领域的消光剂，但是当二氧化硅颗粒在高剪切力下，例如在砂磨机等中分散时，考虑到涂覆膜的表面条件的重要性，它在使用中的效果可能显著下降。而且，当沉淀法制备的二氧化硅用作药剂、农用化学品或兽药用的吸附剂时，由于在生产线上采用搅拌器、混合器或粉碎机实施了粉碎，其吸附能力常常下降，因而吸附的化学物质可能泄漏，并进而吸附到生产装置的壁上，或者吸附到生产装置生产线的附近。人们认为这些问题的原因在于无定形二氧化硅颗粒的气孔相对较大，并且很容易破碎。