[发明专利]高固含量的二氧化硅淤浆

说明书

本申请是本申请人于1988年9月22日提交的相同标题的申请（申请号07/248，852）的部分继续申请。

本发明涉及高固含量的非晶形沉淀的水合二氧化硅淤浆及其制备方法。

非晶形沉淀的水合二氧化硅在大量的工业应用中广泛使用，例如在纸张涂层中用作增稠剂和平光剂，纸、天然和合成橡胶、弹性体、油漆、粘合剂等中用作增强剂或填料。通常，这类二氧化硅以干燥粉末的形式例如装在纸袋中或大批量装在底卸式车中供应。这种装货形式要求买主接触细散的，有时呈粉状的产物，在某些情况下，还要处理包装二氧化硅的纸袋。买主在加工过程中经常需要以水淤浆形式加入二氧化硅。这便额外要求买主自己配制二氧化硅淤浆。就大批量装运而言，在一定条件下硅粉会结块，难以从底卸式车中取出，也就是说，这种二氧化硅不易液化或从底部卸式车中自由地流出。

若能以淤浆形式提供非晶形沉淀的水合二氧化硅，以便能使这种淤浆（视具体情况而定调节浓度后）直接加到买主进行的加工过程，从而不用由买主配制淤浆，将是很有益的。例如，当用二氧化硅作为特定的用胶乳制备的橡胶产品中的填料时（如制备橡胶手套时），很希望使二氧化硅的淤浆与胶乳混合。另外，淤浆形式的产物往往避免了接触时常呈粉状的产物（这种产物具有与细散干物质相联系的普通缺陷），此外，不用处理包装干的二氧化硅常用的纸袋。

本技术领域都知道，当常用的无机颜料（如非晶形沉淀的水合二氧化硅）的淤浆贮存或装在大型容器（如油罐车或大筒）中而不连续强搅拌或不加分散量的分散剂时，颜料往往沉降到容器的底部，形成粘稠的膏状沉积物。这种沉积物在油罐车内深度可达到1-2英尺左右。业已发现，很难将这种沉降的二氧化硅重新制浆以便通过例如泵唧从容器中排出。涉及放空含膏状二氧化硅沉积物的容器的问题意义很大，都是针对装运高固含量淤浆形式的二氧化硅。另外，长距离运送低固含量（如约14-约25%的固体颗粒）二氧化硅的淤浆，成本也是装运淤浆形式的二氧化硅的进一步障碍。

现已令人惊奇地发现，可容易地制备出非晶形沉淀的二氧化硅淤浆，特别是高固含量的淤浆。这种淤浆是可用泵抽的液体，而且粘度相当低。按照本发明，非晶形沉淀的水合二氧化硅的淤浆（pH约4-约9）送到高速流体剪磨机中，在剪磨机中，含二氧化硅的附聚物尺寸减小到约0.3-约3微米的中等附聚物粒径。通常，送到这种剪磨机中的二氧化硅，其中等附聚物的粒径小于约30微米，特别是小于25微米（如约3-约25），最好约为7-约15微米。在另一实施方案中，磨过的二氧化硅淤浆脱水，以得到更为优选的高固含量，或相同品位或类型的追加的细散二氧化硅粉可在搅拌下加到磨过的淤浆中直至获得所需的固含量为止。

非晶形沉淀的水合二氧化硅一般是通过酸化金属硅酸盐水溶液制取的。这种二氧化硅及其制备方法为本技术领域所公知的。由此制得的二氧化硅可说成是临界颗粒的附聚物，这种附聚物具有一定的结构。由此制得的临界二氧化硅颗粒（这种临界颗粒根据沉淀条件的不同，直径在约10-约100纳米之间）的附聚物一般为约15-30微米。这些沉淀的二氧化硅典型的是通过过滤从酸化工艺中回收到。通常，洗涤所得的二氧化硅滤饼以除去由于制备工艺产生的残余碱金属盐，干燥洗过的二氧化硅，然后干磨干燥的产物。

可用于制备非晶形沉淀的水合二氧化硅的水溶性碱金属硅酸盐可以是工业级或商品级硅酸盐，例如硅酸钠、硅酸钾或硅酸锂。硅酸钠是工业上易得的产品，且其价格在上述硅酸盐中是最便宜的，所以选择碱金属硅酸盐。碱金属硅酸盐可以用分子式M₂O（SiO₂）_X表示，其中M是碱金属钠、钾或锂，X是1-5之间的一个数。最常见的是，X是2-4，如3.0-3.4（如3.2或3.3）。碱金属硅酸盐组分的水溶液浓度可变化很大。例如，可使用Na₂O浓度为每升约18.75克-每升约90克的硅酸钠溶液。

在制备非晶形沉淀的水合二氧化硅的方法中通常使用的酸化剂是无机酸类例如碳酸，盐酸或硫酸。在酸化步骤中用足量的酸化剂，以便回收到干燥的二氧化硅产物将具有约4.0-约9.0的pH值，例如约4-约8.5。回收到的二氧化硅的所需pH值将取决于研磨的二氧化硅产物的最终应用情况。二氧化硅的pH是通过于25℃测定特定二氧化硅的5wt%水悬浮液的pH值而确定的。