制備沉淀二氧化硅的新穎方法,新穎的沉淀二氧化硅及其用途,特別是用于增強(qiáng)聚合物的制作方法
【專利說明】制備沉淀二氧化硅的新穎方法，新穎的沉淀二氧化硅及其 用途，特別是用于増強(qiáng)聚合物
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于制備沉淀二氧化硅的新穎方法，涉及新穎的沉淀二氧化硅并 且涉及它們的應(yīng)用，如增強(qiáng)聚合物。
[0002] 在聚合物、特別是彈性體中使用增強(qiáng)白色填充劑（諸如像沉淀二氧化硅）是已知 的。
[0003] 本發(fā)明的目的是具體地提供一種用于聚合物組合物的替代填充劑，該替代填充劑 在保持它們的機(jī)械特性的同時(shí)，有利地為它們提供了它們的粘度的降低以及它們的動(dòng)態(tài)特 性的改進(jìn)。因此，它有利地使得滯后/增強(qiáng)折中的改進(jìn)成為可能。
[0004] 本發(fā)明首先提供了一種用于在崩解操作期間或之后使用特定多元羧酸制備沉淀 二氧化硅的新穎方法。
[0005] 通常，沉淀二氧化硅的制備通過以下方式進(jìn)行：硅酸鹽（如堿金屬硅酸鹽（例如硅 酸鈉））與酸化劑（例如硫酸）的沉淀反應(yīng)，然后通過過濾進(jìn)行分離，其中獲得所獲得的沉 淀二氧化硅的濾餅，隨后崩解所述濾餅并且最后干燥（通常通過霧化）。該二氧化硅可以以 任何方式沉淀：具體地，將酸化劑添加到一種硅酸鹽容器底料中，或者將酸化劑和硅酸鹽全 部或部分同時(shí)添加到一種水或硅酸鹽的容器底料中。
[0006] 本發(fā)明的主題是一種用于制備沉淀二氧化硅的新穎方法，其中
[0007] -使至少一種硅酸鹽與至少一種酸化劑反應(yīng)，以便獲得沉淀二氧化硅的懸浮液，
[0008] -將所獲得的沉淀二氧化硅的懸浮液過濾，以便獲得濾餅，
[0009] -使在該過濾結(jié)束后獲得的濾餅經(jīng)受一種包括添加鋁化合物的崩解操作，
[0010] -在該崩解操作之后，優(yōu)選地進(jìn)行干燥階段（通常通過霧化），
[0011] 其特征在于在添加該鋁化合物之后將選自二羧酸和三羧酸的多元羧酸添加到該 濾餅中。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用該多元羧酸（有利地琥珀酸）而不補(bǔ)充添加另一種（多元） 羧酸。
[0013] 崩解操作是一個(gè)流化或崩解操作，其中使濾餅成為液體，沉淀二氧化硅重新出現(xiàn) 在懸浮液中。
[0014] 在本發(fā)明中，此操作是通過以下方式進(jìn)行：通過添加鋁化合物（例如鋁酸鈉）使 該濾餅經(jīng)受一種化學(xué)作用，優(yōu)選地與通常引起懸浮的二氧化硅的粒度降低的機(jī)械作用（例 如，通過穿過一個(gè)連續(xù)攪拌槽或穿過一個(gè)膠體類型的研磨機(jī)）相結(jié)合。
[0015] 在一種第一替代形式中，在該崩解操作期間，在添加多元羧酸（有利地琥珀酸）之 前將該鋁化合物添加到該濾餅中。
[0016] 在一種第二（優(yōu)選的）替代形式中，在該崩解操作之后添加該多元羧酸（有利地 琥珀酸），也就是說，添加到該崩解的濾餅中。
[0017] 隨后干燥（通常通過霧化）然后獲得的混合物（沉淀二氧化硅的懸浮液）。
[0018] 必須經(jīng)受該崩解操作的濾餅可以由若干種濾餅的混合物組成，所述餅中的每一種 是通過將以上獲得的沉淀二氧化硅的懸浮液的一部分過濾獲得的。
[0019] 有利地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的多元羧酸是琥珀酸。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明使用的多元羧酸（有利地琥珀酸）可以呈酸酐、酯、堿金屬（例如鈉或 鉀）鹽（羧酸鹽）或銨鹽（羧酸鹽）的形式。
[0021] 在本發(fā)明中使用的多元羧酸（有利地琥珀酸）在被添加到濾餅中之前可以任選地 被預(yù)先中和（特別是通過用一種例如氫氧化鈉或氫氧化鉀類型的堿對(duì)它進(jìn)行預(yù)處理）。這 使得特別地有可能改變所獲得的二氧化硅的pH。
[0022] 該多元羧酸（有利地琥珀酸）能夠以一種水溶液的形式使用。
[0023] 優(yōu)選地，該鋁化合物是選自堿金屬鋁酸鹽。具體地，該鋁化合物是鋁酸鈉。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，所使用的鋁化合物（特別是鋁酸鈉）的量通常是使得鋁化合物與在 該濾餅中存在的二氧化硅（以Si02表示）的量的比率為按重量計(jì)在0. 20%與0. 50%之間、 優(yōu)選地按重量計(jì)在0. 25%與0. 45%之間。
[0025] 所使用的多元羧酸的量通常是使得多元羧酸與在該濾餅中存在的二氧化硅（以 Si02表示）的量的比率（在添加多元羧酸時(shí)）為按重量計(jì)在0. 75%與2%之間、優(yōu)選地按 重量計(jì)在1 %與1. 75%之間、特別是按重量計(jì)在1. 1 %與1. 5%之間。
[0026] 在本發(fā)明中，可以任選地洗滌該濾餅。
[0027] 隨后干燥在將多元羧酸（有利地琥珀酸）添加到在崩解操作之后獲得的二氧化硅 懸浮液中之后由此獲得的沉淀二氧化硅?？梢酝ㄟ^任何本身已知的手段進(jìn)行此干燥操作。
[0028] 優(yōu)選地，這種干燥操作通過霧化進(jìn)行。為此目的，可以使用任何類型的適合的霧化 器，特別是一個(gè)旋轉(zhuǎn)式、噴嘴、液壓或雙流體霧化器。一般而言，當(dāng)使用一個(gè)壓濾器進(jìn)行該 過濾時(shí)，使用一個(gè)噴嘴霧化器并且，當(dāng)使用一個(gè)真空濾器進(jìn)行該過濾時(shí)，使用一個(gè)旋轉(zhuǎn)霧化 器。
[0029] 當(dāng)使用一個(gè)噴嘴霧化器進(jìn)行該干燥操作時(shí)，然后能夠獲得的沉淀二氧化硅通常以 基本上球形珠粒的形式存在。
[0030] 在此干燥操作結(jié)束后，任選地有可能進(jìn)行一個(gè)研磨回收的產(chǎn)物的階段；然后能夠 獲得的沉淀二氧化硅通常以粉末的形式存在。
[0031] 當(dāng)使用一個(gè)旋轉(zhuǎn)式霧化器進(jìn)行該干燥操作時(shí)，然后能夠獲得的二氧化硅可以以粉 末的形式存在。
[0032] 最后，可以任選地使如上所指出的干燥（具體地通過旋轉(zhuǎn)霧化器）或研磨過的產(chǎn) 物經(jīng)受一個(gè)附聚階段，該附聚階段包含例如一個(gè)直接壓縮、濕造粒（也就是說，借助于粘合 劑，如水，二氧化硅懸浮液以及類似物）、擠出或，優(yōu)選地，干燥壓實(shí)。當(dāng)采用后者的技術(shù)時(shí)， 可以證明在進(jìn)行壓實(shí)之前使粉狀產(chǎn)物脫氣（操作也稱為預(yù)致密化或除氣）以便除去包含在 產(chǎn)物中的空氣并且提供更均勻的壓實(shí)是適宜的。
[0033] 然后能夠通過此附聚階段獲得的沉淀二氧化硅總體上以顆粒的形式存在。
[0034] 本發(fā)明的另一個(gè)主題是一種用于制備沉淀二氧化硅的具體方法，該類型方法包括 在硅酸鹽與酸化劑之間的沉淀反應(yīng)，由此獲得沉淀二氧化硅的懸浮液，接著分離和干燥這 種懸浮液，其特征在于該方法包括以下連續(xù)階段：
[0035] -該沉淀反應(yīng)是以下列方式進(jìn)行：
[0036] (i)形成一種包含參與該反應(yīng)的娃酸鹽的總量的至少一部分和電解質(zhì)的初始容器 底料，在所述初始容器底料中的硅酸鹽（以Si02表示）的濃度是小于100g/l并且，優(yōu)選地， 在所述初始容器底料中的電解質(zhì)的濃度是小于19g/l，
[0037] (ii)將該酸化劑加入所述容器底料中直到獲得至少7. 0、特別是在7與8. 5之間 的該反應(yīng)介質(zhì)的pH值，
[0038] (iii)將酸化劑和，如果適當(dāng)?shù)脑?，剩余量的硅酸鹽同時(shí)添加到該反應(yīng)介質(zhì)中，
[0039] -過濾所獲得的二氧化硅懸浮液，
[0040] -使在該過濾結(jié)束時(shí)獲得的濾餅經(jīng)受一種崩解操作，該崩解操作包括添加一種鋁 化合物，
[0041] -干燥由此獲得的、優(yōu)選具有按重量計(jì)最多25%的固體含量的濾餅，
[0042] 所述方法的特征在于或者在崩解操作期間在添加鋁化合物之后，或者在崩解操作 之后且在干燥階段之前，將選自二羧酸和三羧酸的多元羧酸添加到該濾餅中。
[0043] 有利地，該多元羧酸是琥珀酸。
[0044] 在以上關(guān)于該方法的崩解操作、多元羧酸的添加和兩種替代形式的主題的說明中 指出的適用于根據(jù)本發(fā)明的本方法。
[0045] 該酸化劑和該硅酸鹽的選擇是以一種本身熟知的方式進(jìn)行。
[0046] 通常使用一種強(qiáng)無機(jī)酸諸如硫酸、硝酸或鹽酸、或者同樣一種有機(jī)酸諸如乙酸、甲 酸或碳酸作為酸化劑。
[0047] 該酸化劑可以是稀釋的或濃縮的；其當(dāng)量濃度可以是在0.4與36N之間，例如在 0. 6與1. 5N之間。
[0048] 具體地，在其中該酸化劑是硫酸的情況下，其濃度可以是在40與180g/l之間，例 如在60與130g/l之間。
[0049] 作為硅酸鹽，可以使用任何常見形式的硅酸鹽，如偏硅酸鹽，二硅酸鹽并且有利地 一種堿金屬硅酸鹽，具體地硅酸鈉或硅酸鉀。
[0050] 該硅酸鹽可以具有在40與330g/l之間、例如在60與300g/l之間的濃度（以Si02 表不）。
[0051] 優(yōu)選地，使用娃酸鈉作為娃酸鹽。
[0052] 在其中使用硅酸鈉的情況下，后者總體上具有在2與4之間、特別是在2. 4與3. 9 之間、例如在3. 1與3. 8之間的Si02/Na20重