[发明专利]用于颗粒固体表面改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过气相硅烷基化用于改性细分颗粒固体的方法。

背景技术

表面改性细分颗粒固体诸如二氧化硅以及具体地，热解二氧化硅，尤其地，用于控制粘合剂、密封剂和涂覆材料的流动性能，用于改善弹性体的机械性能，用于控制粉末诸如调色剂或粉末修饰剂的电荷和流动性。

细分颗粒固体的表面改性优选是化学的、不可逆的改性，因为所述改性剂通过化学键连接至所述颗粒表面。与颗粒表面化学反应的典型改性剂是有机硅烷或有机硅氧烷。这些与填充剂表面结合以形成稳定的固体-硅-氧键。

已知使用有机硅烷或有机硅氧烷来表面改性细分颗粒固体的方法，例如来自DE 10150274或EP 0686676。

本文中描述的方法的共同特征是第一步，将所述未改性细分颗粒固体与所述有机硅烷以及所述有机硅氧烷分别强力混合，然后加入至所述固体作为蒸汽或者作为非常细分的气溶胶。使所述固体和所述有机硅烷/有机硅氧烷随后进行热反应，随后进行纯化操作，其中从所述颗粒表面除去任何附着的消除产物或者过量的改性剂。优选，产生于所述单独加工步骤的所述废气至少部分循环进入所述混合器以限制有机硅烷/有机硅氧烷的损失。然而，所述废气不能完全循环存在技术原因，其会蒸发并且至少部分的废气必须从所述设备烟道排出以防止消除产物的积累并提供新鲜的N₂用于惰化。

烟道排出的所述废气必须去除夹带的固体。这使用已知的从气流分离固体的方法例如具有或不具有旋风分离器的过滤器来完成。

在所述废气流中的所述有机硅烷/有机硅氧烷从所述反应中抽出从而导致基于使用的有机硅烷/有机硅氧烷的量，产物产量的显著下降。在所述废气流中的所述有机硅化合物进一步导致形成污垢并因此遮盖所述过滤布，因此在过滤器的上游发生增压并且所述系统必须要停车更换过滤器。通过所述过滤器材料增加的消耗和生产停机，这导致费用显著增加。降低所述设备通过量的确延长了过滤器的运转时间，但是代价为仅为制造输出量。当使用难挥发有机硅化合物诸如在不分解情况下不可汽化的，以及因此当它们与所述细分颗粒固体混合时为细分气溶胶状态的硅氧烷时，由于形成污垢导致滤布遮盖的问题以加重的形式出现。

EP 1184425A描述了用于表面改性具有有机卤硅烷的二氧化硅的方法，其包括在流化容器中混合所述二氧化硅和气态的例如挥发的有机卤硅烷并使它们反应的步骤。将有待改性的所述二氧化硅的子流计量加入所述流化容器的所述废气线路中，随后当所述流化容器中的温度在从400至600℃的范围内时，从所述废气中分离并且最终返回所述流化容器用于反应。该方法是不利的因为从所述废气分离的二氧化硅子流直接计量加入所述热氮流化的反应区从而产生不均匀的改性产物例如，具有较宽甲基硅烷化变化程度的产物。所描述的方法也包括复杂的难以控制的操作，其特征是使用另外的容器和阀门以使得所述子流在其分离后返回至所述反应。

发明内容

本发明提供了用于生产大表面积的表面改性颗粒细分固体F的方法，该方法包括：

方法步骤(A)，将部分量的未改性细分固体F1与有机硅化合物混合以生产包含有机硅化合物的废气，

方法步骤(B)，将未改性细分固体F1的混合物与有机硅化合物反应以生产具有或者不具有包含有机硅化合物的废气的表面改性细分固体F1，

方法步骤(C)，清除所述表面改性细分固体F1中作为废气获得的吸附的副产物和未转化的有机硅化合物，

方法步骤(D)，将另一部分量的未改性细分固体F1计量加入方法步骤(A)、(C)和，如果可适用的话，(B)中获得的所述废气中以混合所述固体F1和所述废气中的有机硅化合物，

以及方法步骤(E)，将在方法步骤(D)中获得的所述混合物进料至方法步骤(A)中所述部分量的未改性细分固体F1和有机硅化合物。

随后出人意料地发现，用有机硅化合物，特别是难挥发的有机硅化合物表面改性大表面积的颗粒细分固体F1，其优选作为细分气溶胶与所述细分颗粒固体F1混合，通过将未改性细分颗粒固体F1计量加入所述过滤器的废气流上游并且将所述颗粒固体返回至所述混合器，所述混合器变成在所述气流中充满有机硅化合物，导致所述过滤器的运转时间不同的改善并且也降低有机硅烷化合物的损失而不会负面影响所述产物的质量。

在方法步骤(B)中的所述反应是通过所述有机硅化合物硅烷基化固体F1，该有机硅化合物是有机硅化合物中的一种化合物或任何期望的混合物。

优选的有机硅化合物是通式(I)的有机硅烷