[发明专利]不含稳定剂的烟化二氧化硅水合胶体分散体

说明书

本发明涉及不含稳定剂的烟化（fumed）二氧化硅水合胶体分散体和生产烟化二氧化硅水合胶体分散体的方法。

颗粒度极细的烟化二氧化硅有许多应用，使用这种烟化二氧化硅的水合胶体分散体尤为方便。这样的应用包括：纸张涂层、制造光学纤维和石英器皿的溶液一凝胶工艺，以及用于热绝缘。烟化二氧化硅水合胶体分散体也用于磨光和抛光工艺。在许多场合为了贮存和运输之需要，使烟化二氧化硅与水一起形成水合胶体分散体，来增浓烟化二氧化硅是很适宜的。

烟化二氧化硅一般是由氯硅烷（如四氯化硅）在氢氧焰中的汽相水解而产生的。总反应是：

用此方法可形成了亚微米级的烟化二氧化硅熔球颗粒。这些颗粒相互碰撞和熔合，结果形成长度约为0.1-0.5微米的三维支链状的聚集体。由于冷却迅速，限制了颗粒的增长，使烟化二氧化硅肯定是无定形的。这些聚集体再形成粒度为0.5-44微米（美国325号筛）更大的聚结体。烟化二氧化硅一般纯度都很高，总杂质含量通常低于100ppm。这样高的纯度使得烟化二氧化硅水合分散体对于许多应用来讲都特别有利。

在许多应用中，另一个需要考虑的问题是要把细砂粒（grit）从烟化二氧化硅的水合胶体分散体中除去，因为砂粒是杂质的主要来源。砂粒对分散体的许多应用可能也有妨碍。例如，在乳胶凝结时，砂粒将会导致橡胶结构中形成缺陷，又如在半导体单晶体抛光时，砂粒能引起擦伤。因此通常要求水合分散体具有很高的纯度。一种增加纯度的方法-过滤法，是将烟化二氧化硅的水合胶体分散体通过一种过滤器，这样可除去砂粒和其它杂质。为使烟化二氧化硅水合胶体分散体为可过滤的，胶体分散体的粘度必须足够的低，胶体分散体必须是非胀流性的（non-dilatant），以保证胶体分散体能够穿过所需的过滤器。对于本发明的目的来说，非胀流性分散体是一种可以穿过孔径为1000微米或更小的过滤器的分散体。

如上所述，分散体通过过滤器的能力也与分散体的粘度有关。过滤器越细，也就是说过滤器的孔径越小，为了通过这种过滤器，烟化二氧化硅的水合胶体分散体的粘度也应该越低。正如本领域技术人员所理解的那样，为提高纯度，烟化二氧化硅水合胶体分散体应该通过孔眼尽可能细的过滤器。因此，生产具有低粘度的烟化二氧化硅水合胶体分散体通常是有利的。对于本发明的目的来说，低粘度就是低于大约1000厘泊的粘度。

此外，为有效进行上列的各项应用以及其他可能的应用，烟化二氧化硅的水合胶体分散体不能胶凝成固体。烟化二氧化硅水合胶体分散体抗胶凝的能力通常称之为水合胶体分散体的稳定性。较稳定的水合胶体分散体发生胶凝现象要比较不稳定的水合胶体分散体发生胶凝现象来得晚。

为了增加胶体分散体的稳定性，通常要向烟化二氧化硅的水合胶体分散体中加入一种例如碱那样的稳定剂。因此，一般公知的稳定的烟化二氧化硅水合胶体分散体实际上就是含有稳定剂的烟化二氧化硅的水合胶体分散体。已知的烟化二氧化硅水合胶体分散体中烟化二氧化硅的含量为30%（重）、40%（重）、甚至高达70%（重）。例如Loftman的美国专利2984629（下简称Loftman专利）公开一种烟化二氧化硅和碱的水合胶体分散体，其中烟化二氧化硅的重量百分浓度为40%。Diether的英国专利1326574（下简称Diether专利）公开一种烟化二氧化硅和稳定剂的水合胶体分散体，其中烟化二氧化硅的重量百分浓度为70%。Diether专利的稳定剂也是碱。

可是，一般公知的不含碱或不含稳定剂的烟化二氧化硅水合胶体分散体中，如果烟化二氧化硅的重量百分浓度大于30%，这将是一种不稳定的胶体分散体，它很快发生胶凝。另外，在一般公知的水合胶体分散体中，当水合胶体分散体的烟化二氧化硅的重量浓度接近30%时，水合胶体分散体的粘度和胀流性将增加到这样的程度，使水合胶体分散体通过过滤器以除去杂质的操作变得很困难。