專利名稱：沉淀二氧化硅的穩(wěn)定水懸浮液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沉淀二氧化硅的穩(wěn)定水懸浮液制法及其在造紙業(yè)中的應(yīng)用。
二氧化硅的含水漿料或懸浮液已用于許多領(lǐng)域，特別是用于造紙業(yè)進行紙的涂層。
目前，這些懸浮液有凝膠或沉降的傾向，致使其難于運輸或貯存。的確，常形成凝膠或硬層顏料沉積物，該層上面為流動性更大的漿料，其中干物料含量低，這在經(jīng)過或多或少一段時間的運輸結(jié)束時或貯存后就可觀察到。此外，常常不能將二氧化硅返混入懸浮液或制成粘度足夠低而可泵送可在工業(yè)上應(yīng)用的漿料。因此在制備干物料含量高的懸浮液時，這就會帶來更難于解決的問題。
FR-2414387和EP-194116公開了用呫噸膠或季銨穩(wěn)定二氧化硅漿液的方法。但這兩篇專利申請基本上只涉及二氧化硅凝膠漿液，用這些方法進行穩(wěn)定化的沉淀二氧化硅懸浮液不超過10%左右的濃縮量。
本發(fā)明的主要目的是提出經(jīng)過數(shù)天貯存之后，盡管同時濃縮，但仍然穩(wěn)定，非凝膠，可泵送和分散的二氧化硅懸浮液。
因此本發(fā)明二氧化硅穩(wěn)定水懸浮液的特點是其中包括沉淀二氧化硅，生物膠以及選自季銨和锍或鏻化合物的陽離子表面活性劑。
已發(fā)現(xiàn)經(jīng)過數(shù)天至數(shù)月長期貯存之后，本發(fā)明懸浮液中幾乎或完全不出現(xiàn)沉降并無論如何保持適宜的粘度。
本發(fā)明其它特征和優(yōu)點見于以下詳述及非限制性實例。
本發(fā)明懸浮液基本上以沉淀二氧化硅為基礎(chǔ)。這意味著將硅酸鹽與酸反應(yīng)所得任何二氧化硅。二氧化硅可按任一方法制得(將酸加入硅酸鹽底料中，同時全部或部分添加酸和硅酸鹽至水或硅酸鹽溶液底液中，等)并根據(jù)將得到的硅酸鹽類形以及懸浮液的用途而進行選擇。但構(gòu)成本發(fā)明懸浮液的沉淀二氧化硅和按常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的凝膠之間具有本質(zhì)區(qū)別，更具體地說沉淀二氧化硅有高分散孔分布，原因是呈不連續(xù)結(jié)構(gòu)，而相比之下凝膠呈連續(xù)三維結(jié)構(gòu)。沉淀二氧化硅一般是在中性或堿性PH值下進行沉淀的，而凝膠一般在常酸或高酸性PH值下得到。
例如，根據(jù)本發(fā)明可采用干燥后BET表面積按NFX 11-622(3.3)標(biāo)準(zhǔn)一般為最大400m2/g并優(yōu)選為2-400m2/g特別是50-250m2/g的二氧化硅。這類二氧化硅還顯示出按NFT 30-022(53年5月)標(biāo)準(zhǔn)用鄰苯二辛酯的吸油性為50-400cm3/100g。
本發(fā)明二氧化硅懸浮液制法是將先制成并可能干燥后的二氧化硅加入水中而制成。
根據(jù)本發(fā)明另一特定實施方案，還可從沉淀反應(yīng)后所得濾餅形成的懸浮液開始加以制備。
換句話說，制備過程包括進行二氧化硅的沉淀，過濾反應(yīng)介質(zhì)并得到濾餅，然后必要時可進行洗滌。濾餅然后可充水形成懸浮液。
這類懸浮液可按本發(fā)明用下述體系加以穩(wěn)定。
這一體系首先是以生物膠為基礎(chǔ)。所說生物膠為高分子量，一般高于一百萬的多糖，是用碳水化合物經(jīng)微生物發(fā)酵而得的。
可用于本發(fā)明懸浮液的生物膠可舉出用以下細菌或真菌發(fā)酵所得的生物膠Xanthomonas菌屬如Xanthomonasbegoniae，Xanthomonascampestris，Xanthomonascarotae，Xanthomonashederae，Xanthmonasincanae，Xa-nthomonasmalvacearum，Xanthomonaspapaveri-cola，Xanthomonasphaseoli，Xanthomonaspisi，Xanthomonasvasculorum，Xanthomonasvesicato-ria，Xanthomonasvitians和Xanthomonaspelarg-onii;Arthobacter菌屬，特別是Arthobacterstabilis和Arthobacterviscosus菌種;Erwinia菌屬;Azoto-bater菌屬，特別是Azobaterindicus菌種;Agrobacter菌屬，特別是Agrobacteriumradiobacter，Agrobact-eriumrhizogenes和Agrobactertumefaciens菌種;Alcaligenes菌屬，特別是Alcaligenesfaecalis菌種;Rhizobium菌屬;Sclerotium菌屬，特別是Sclerotiumrolfsii和Sclerotiumglucanicum菌種;Corticium菌屬;Sclerotinia菌屬以及Stromatinia菌屬。
可用上述微生物發(fā)酵所得的生物膠可特地舉出用Xanthomonas細菌發(fā)酵而得的生物膠。
本發(fā)明還可采用生物膠混合物作為穩(wěn)定劑。
本發(fā)明穩(wěn)定體系還包括選自季銨以及锍和鏻化合物的陽離子表面活性劑。
季銨化合物如下式
其中X為陰離子，R1，R2，R3和R4可為烷基，烯基，烷氧基，烷苯基和芳基，優(yōu)選是至少其中之一為6碳或以上。
還可采用雜環(huán)季銨化合物，即氮原子為飽和或不飽和雜環(huán)的一部分。例如可舉出下式化合物
其中X為陰離子，R5為烷基，優(yōu)選7碳以上，其中雜環(huán)可被取代。
所用季銨化合物特別是乙酸銨，硫酸銨或鹵化銨(特別是氯化銨或溴化銨)。
還可特別采用下式化合物R6N(CH3)+3，X-其中X＝Cl或Br，R6為烷基，至少8碳，例如鯨蠟基三甲基銨溴化物(CTAB)，十二(碳)烷基三甲基銨溴化物和十六(碳)烷基三甲基銨氯化物。
雜環(huán)化合物中，可舉出吡啶鎓氯化物或溴化物。
而且，按照本發(fā)明還可采用進一步包括鋁或鋁化合物的穩(wěn)定系統(tǒng)。按照本發(fā)明特別優(yōu)選實施方案，鋁以鋁酸鈉或硫酸鋁的形式得到應(yīng)用。但是，在本發(fā)明范圍內(nèi)，還可采用任何可發(fā)揮相同作用而又不影響二氧化硅性能的鋁化合物如氯化鋁，乙酸鋁，磷酸鋁或硝酸鋁，或堿金屬和堿土金屬鋁酸鹽。
鋁或鋁化合物可在實際制備二氧化硅即在沉淀操作或之后引入。但優(yōu)選是加入上述濾餅中或在其摻水時加入。
鋁或鋁化合物的存在可得到低粘度懸浮液。
最后，與上述穩(wěn)定系統(tǒng)相結(jié)合，還可采用甲醛，戊二醛，苯甲酸鈉或氮化鈉類抗菌劑。
生物膠量一般為0.05-1%w，特別是0.1-0.5%w，以無水二氧化硅計。對于陽離子型表面活性劑，這一用量原則上可為0.05-0.5%w。
在采用鋁或鋁化合物時，鋁用量以鋁相對于無水二氧化硅計為一般500-10000ppm，特別是1000-6000ppm。
而且按照本發(fā)明的另一特殊實施方案，懸浮液中的二氧化硅要進行粉碎操作。二氧化硅粉碎之后基本上可得到粒度分布更為緊湊的細粉產(chǎn)品。
粉碎操作應(yīng)使所得二氧化硅的平均粒徑達到0.5-15μm，特別是1-5μm(采用Coultercounter測定直徑)。
已發(fā)現(xiàn)粉碎操作可提高漿料隨時間的穩(wěn)定性。
懸浮液制備方法并不關(guān)鍵，一般包括在一罐中將懸浮態(tài)二氧化硅與表面活性劑并還可能與鋁或其化合物混合。所以說，生物膠就在第二階段加入。最后，如有必要，將這樣制成的混合物送入粉碎機。
懸浮液的最后PH值似乎并不關(guān)鍵。實際上，可為5.5-8.5。
干物料含量一般至少為15%并優(yōu)選高于25%。本發(fā)明中實際上還可制成至少含35%二氧化硅的懸浮液。
用上述方法制成的穩(wěn)定懸浮液可用于造紙和紙板業(yè)，如在制造特殊紙時進行涂層操作，噴墨，熱轉(zhuǎn)印并用來生產(chǎn)輕型紙。
有利的是本發(fā)明懸浮液適于所有產(chǎn)品類已知用途，如用作拋光劑，水泥和建筑材料添加劑以及涂料，油墨，粘結(jié)劑和清漆等的添加劑。
下述具體實例。
實例1所用原料為粉狀二氧化硅，BET表面積為250m2/g，DOP吸油量為130cm3/100g，900℃燒失量為11%。
將90g這種二氧化硅分散在142g水中。向該懸浮液中加5g濃度為2.5%的CTAB，后加10g濃度為2%的RHODOPOL50MC。所得懸浮液干物料含量為34%，pH值為7.2。懸浮液中顆粒的平均粒徑為20μm。
貯存6個月后，沉降量(固體體積/總體積)為零。用RHEOMAT115粘度計在1000S-1測得的粘度為130m.Pa.s.。
實例2該例采用同于實例1的二氧化硅，但為直接從沉淀反應(yīng)來的濾餅。另一方面，在制取二氧化硅過程中，鋁以鋁酸鈉形式引入，以鋁比無水二氧化硅計為5000ppm。
取600g洗滌餅，與37%Sio2，117g濃度為2.5%的CTAB加入摻水裝置中。攪拌15分鐘后，最后加濃度為2%的234g RHODOPOL 50MC。
混合物用泵抽取，后用DYNO裝置粉碎而達到要求粒度。
這就能制成pH值6.8，含36%二氧化硅的漿料，二氧化硅平均粒徑用Coultercounter測得為2.9μm。
60天后，沉降量為零。粘度為480m.Pa.s.，用RHEOMAT 115粘度計在1000S-1下測定。懸浮液為流體，可泵送。
比較例3該例原料為二氧化硅濾餅，干燥后其BET表面積為100m2/gDOP吸油量為120ml/100g，900℃燒失量為10%。
操作包括向227g(100g Sio2)濾餅中摻水，向其中再用ULTRA-TURAX加入48g水，最后加10g濃度為2%的RHODOPOL 50MC。結(jié)果是制成了pH值7.5，二氧化硅含量為35%的漿料。
8天后，觀察到硬質(zhì)沉降物。沉降量為80%。
比較例4原料為同于例3的二氧化硅餅。
在ULTRA-TURAX中向253g餅(100gSio2)中摻水，然后加10g水和8g濃度為2.5%CTAB的溶液。一直攪拌直到達到完全均勻為止。結(jié)果得到pH值6.8，二氧化硅含量為37%的懸浮液。
1個月后，混合物粘度很高，用RHEOMAT 115粘度計于1000S-1下測得粘度為2200m.Pa.s，這使得不可泵送。
可以看出，本發(fā)明無論如何也不僅限于上述實例所述實施方案。特別是本發(fā)明包括落入所述保護范圍內(nèi)的上述方案及其聯(lián)合方案的所有技術(shù)等同物。
權(quán)利要求
1.二氧化硅的穩(wěn)定水懸浮液，其特征是其中包括沉淀二氧化硅，生物膠，和陽離子表面活性劑，選自季銨化合物以及锍或鏻化合物。
2.權(quán)利要求1的懸浮液，其特征是二氧化硅為沉淀反應(yīng)所得濾餅形成并摻水。
3.權(quán)利要求1或2的懸浮液，其特征是其中包括用碳水化合物經(jīng)Xanthomonas，Arthrobacter，Azotobacter，Ag-robacter，Alcaligenes，Erwinia，Rhizobium，Corticium，Sclerotinia，Stromatinia或Sclero-tium菌屬發(fā)酵所得的生物膠。
4.權(quán)利要求3的懸浮液，其特征是其中包括呫噸膠。
5.上述權(quán)利要求之一的懸浮液，其特征是其中包括乙酸銨或硫酸銨或鹵化銨作為季銨化合物。
6.上述權(quán)利要求之一的懸浮液，其特征是其中包括雜環(huán)季銨化合物。
7.上述權(quán)利要求之一的懸浮液，其特征是其中作為季銨化合物包括式RN(CH3)+3，X-的化合物，式中X為氯或溴，而R為至少8碳烷基。
8.上述權(quán)利要求之一的懸浮液，其特征是其中還包括鋁或鋁化合物。
9.應(yīng)用上述權(quán)利要求之一的懸浮液制造紙或紙板。
全文摘要
本發(fā)明涉及二氧化硅的穩(wěn)定可泵送懸浮液。該懸浮液的特點是其中包括沉淀二氧化硅，生物膠，和選自季銨和锍或化合物的陽離子表面活性劑。這種懸浮液特別是用于造紙工業(yè)。
文檔編號C12P19/04GK1042554SQ8910831
公開日1990年5月30日 申請日期1989年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1988年11月8日
發(fā)明者艾德里安·德勒瑪?shù)? 克勞德·理查德 申請人:羅納·布朗克化學(xué)公司