[发明专利]沉淀二氧化硅及其制造方法

说明书

披露了用作弹性体组合物中的增强填充剂的具有大的中值颗粒尺寸的沉淀二氧化硅以及其制造方法。

技术领域

本发明涉及沉淀二氧化硅并且涉及一种用于其制造的方法。

背景技术

沉淀二氧化硅作为聚合物组合物中的增强填充剂的用途是已知的。具体地讲，已知使用沉淀二氧化硅作为弹性体组合物中的增强填充剂。这种用途对以下具有高要求：填充剂必须容易且有效地掺入并分散在弹性体组合物中，并且通常与偶联试剂结合，与一种或多种弹性体形成化学键，以导致弹性体组合物的高度且均匀的增强。通常，为了改进弹性体组合物的机械特性以及磨损性能，使用沉淀二氧化硅。实际上，始终需要能够一方面在诸如耐磨性和/或聚合物增强等的相互矛盾的特性之间提供平衡，并且另一方面提供减少的能量耗散特性(其继而提供减少的热积聚)的沉淀二氧化硅。

发明内容

本发明的第一目的是提供新颖的沉淀二氧化硅，当有效地掺入聚合物组合物中时其提供改进的性能特性的平衡。本发明的第二目的是一种用于制造该沉淀二氧化硅的方法。本发明的另一个目的是提供包含该沉淀二氧化硅作为增强填充剂的弹性体组合物。通过在随后的说明中和在权利要求和实例中详细定义的本发明的沉淀二氧化硅实现了这些目的。

已经发现，可以通过使用沉淀二氧化硅获得弹性体组合物的良好的机械特性和减少的能量耗散(因此热积聚)，该沉淀二氧化硅包含至少0.1mol％的量的至少一种金属M(其选自由第3、4和5族的元素组成的组)并且相对于其CTAB表面积，具有通过离心沉降测量的大的中值颗粒尺寸d50。

先前已经例如在US 7070749(其披露了适用于造纸应用的外来原子掺杂的沉淀二氧化硅)中描述了含有过渡金属(例如Ti、Zr、V、Sc)的沉淀二氧化硅。US 7070749未披露在盘式离心机中通过离心沉降测量的二氧化硅颗粒的尺寸。

FR 2997405披露了包含Ti掺杂的沉淀二氧化硅与选择的次膦酸酯/膦酸酯偶联剂组合的组合物。FR 2997405中披露的沉淀二氧化硅的颗粒尺寸不满足由下文式(I)表示的标准。

具体实施方式

本发明的沉淀二氧化硅的特征在于：

-在从70至350m²/g范围内的CTAB表面积S_CTAB；

-至少0.1mol％的量W_M的至少一种金属M，其选自由第3、4和5族的元素组成的组；以及

-通过离心沉降测量的中值颗粒尺寸d50，使得(I)：

|d50|≥183×|R_ION|×|W_M|-0.67×|S_CTAB|+233 (I)

其中：

|d50|代表通过离心沉降测量的中值颗粒尺寸d50的数值并且以nm表示；|R_ION|代表该金属M的离子半径的数值，以nm表示；|S_CTAB|代表该CTAB表面积S_CTAB的数值，以m²/g表示；并且|W_M|代表金属M的摩尔百分比量W_M的数值。

在本说明书中，术语“二氧化硅”和“沉淀二氧化硅”作为同义词使用。

在本说明书中，由表述“从a至b”限定的数值范围指示包括端值a和b的数值范围。

由表述“a为至少b”限定的数值范围指示其中a等于或大于b的范围。

为避免疑问，公式(I)中的符号“×”代表乘号，使得表述“a×b”意指a乘以b。

CTAB表面积S_CTAB是如通过测量在给定pH下吸附在二氧化硅表面上的N十六烷基-N,N,N-三甲基溴化铵的量所确定的外部比表面积的量度。