[发明专利]含有酸和稳定剂的烟化二氧化硅的水合胶体分散体无效
申请号: | 90101525.3 | 申请日: | 1990-03-21 |
公开(公告)号: | CN1027162C | 公开(公告)日: | 1994-12-28 |
发明(设计)人: | 丹尼斯·G·米勒;威廉·F·莫尔 | 申请(专利权)人: | 卡伯特公司 |
主分类号: | C01B33/141 | 分类号: | C01B33/141 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司 | 代理人: | 魏金玺,李若娟 |
地址: | 美国马*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 含有 稳定剂 二氧化硅 水合 胶体 散体 | ||
本发明涉及含有酸和稳定剂的烟化(fumed)二氧化硅水合胶体分散体。也公开了生产这种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:防滑地板蜡、泡沫橡胶胶乳、纸张涂层、制造光学纤维和石英器皿的溶胶-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型的。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化的(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,烟化二氧化硅的水胶体合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,烟化二氧化硅的水胶体合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。
本发明是一种含有酸和稳定剂的烟化二氧化硅水合胶体分散体,此分散体包含分散在水中的浓度至少40%(重量)的烟化二氧化硅、占烟化二氧化硅重量的0.0025%-0.50%的酸和足够量的稳定剂,以使分散体的pH值升至大约7-12。
也公开了生产含有酸和稳定剂的烟化二氧化硅的水合胶体分散体,特别是烟化二氧化硅的浓度至少为40%的水合胶体分散体的方法。根据本发明,生产了一种稳定的,非胀流性的,低粘度的,可过滤的烟化二氧化硅的水合胶体分散体,方法是在混合器中先使烟化二氧化硅分散在酸-水溶液中,烟化二氧化硅的量应使初始分散体中的烟化二氧化硅的重量浓度高于最终分散体中所需要的烟化二氧化硅的浓度;然后用补充量的水稀释混合器中的初始分散体,以使所得到的最终分散体含有所需要的烟化二氧化硅的浓度,最后加入稳定剂,将含有酸和稳定剂的烟化二氧化硅水合胶体最终分散体的pH值调节到7-12之间,最好调节到7.5-11之间。这样得到的最终分散体也可以进行过滤,以除去砂粒和聚结体。
烟化二氧化硅在酸-水溶液中润湿和混合要比在纯水中快。酸的加入也会降低混合器中烟化二氧化硅水合胶体分散体的粘度,因为分散体的pH值是由于加入稳定剂才由酸性调节到碱性的。粘度降低有助于防止分散体出现胶凝现象,因为分散体的pH值是由稳定剂来升高的。
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