用于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,尤其用于增強聚合物的制作方法
【專利說明】用于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，尤其用于増強聚合物
[0001] 本發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 且涉及它們的應用，如增強聚合物。
[0002] 在聚合物、尤其彈性體中使用增強白色填充劑（諸如像沉淀二氧化硅）是已知的。
[0003] 本發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 在保持它們的機械特性的同時，有利地為它們提供了它們的粘度的減小以及它們的動態特 性的改進。因此，它有利地使得滯后/增強折中的改進成為可能。
[0004] 本發明首先提供了一種在崩解操作期間或之后使用特定多元羧酸用于制備沉淀 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行：一種硅酸鹽（如一種堿金屬硅酸 鹽（例如硅酸鈉））與一種酸化劑（例如硫酸）的沉淀反應，然后通過過濾進行分離，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添加到一種水或硅酸鹽的容器底料中。
[0006] 本發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，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] -使在該過濾結束后獲得的濾餅經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，優選地進行干燥階段（通常通過霧化），
[0011] 其特征在于在該崩解操作期間或之后，將甲基戊二酸添加到該濾餅中。
[0012] 根據本發明，使該濾餅經受一種崩解操作，在該崩解操作期間引入一種鋁化合物 和甲基戊二酸期間或者在該崩解操作之后引入甲基戊二酸。將然后獲得的混合物（沉淀二 氧化硅的懸浮液）隨后優選地干燥（通常通過霧化）。
[0013] 崩解操作是一個流化或液化操作，其中使濾餅成為液體，沉淀二氧化硅重新出現 在懸浮液中。
[0014] 在本發明的兩種第一替代形式中，這種崩解操作通過使該濾餅經受一種化學作用 來進行，通過添加一種鋁化合物（例如鋁酸鈉）、以及添加甲基戊二酸，優選結合一種機械 作用（例如，借助于通過一個連續攪拌槽或通過一個膠體類型的研磨機），該機械作用通常 帶來懸浮二氧化硅的粒度的減小。崩解后獲得的懸浮液（特別是水性懸浮液）表現出相對 低的粘度。
[0015] 在第一替代形式中，在該崩解操作期間，將該鋁化合物和該甲基戊二酸同時添加 (共添加）到該濾餅中。
[0016] 在第二替代形式中，在該崩解操作期間，在添加該甲基戊二酸之前將該鋁化合物 添加到該濾餅中。
[0017] 在一種（優選的）第三替代形式中，這種崩解操作通過使該濾餅經受一種化學作 用來進行，通過添加一種鋁化合物（例如鋁酸鈉）、優選結合一種機械作用（例如，借助于通 過一個連續攪拌槽或通過一個膠體類型的研磨機），該機械作用通常帶來懸浮二氧化硅的 粒度的減小。
[0018] 在這種第三替代形式中，在該崩解操作之后將甲基戊二酸添加，也就是說，到該已 崩解的二氧化硅餅中。
[0019] 必須經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。
[0020] 根據本發明，優選地使用甲基戊二酸，而不補充添加另一種羧酸。
[0021] 根據本發明所使用的甲基戊二酸可以呈酸酐、酯、堿金屬（例如鈉或鉀）鹽（羧酸 鹽）或者銨鹽（羧酸鹽）的形式。
[0022] 在本發明中使用的甲基戊二酸在它被添加到該濾餅中之前可以任選地被預中和 (具體地通過使用一種例如氫氧化鈉或氫氧化鉀類型的堿預處理它）。這使得特別地有可 能修改所獲得的二氧化硅的pH。
[0023] 該甲基戊二酸可以一種水溶液的形式使用。
[0024] 根據本發明，該鋁化合物優選地選自堿金屬鋁酸鹽。具體地，該鋁化合物是鋁酸 鈉。
[0025] 根據本發明，所使用的鋁化合物（具體地鋁酸鈉）的量總體上是使得鋁化合物與 存在于該濾餅中的二氧化硅的量（以Si02表示）的比率是按重量計在0. 20%與0. 50%之 間，優選地按重量計在0. 25%與0. 45%之間。
[0026] 所使用的甲基戊二酸的量總體上是使得甲基戊二酸與存在于該濾餅（在添加該 甲基戊二酸的時候）中的二氧化硅的量（以Si02表示）的比率是按重量計在0.75%與2% 之間，優選地按重量計在1 %與1. 75%之間，特別地按重量計在1. 1 %與1. 5%之間。
[0027] 在本發明中，可以任選地洗滌該濾餅。
[0028] 隨后地干燥在該崩解操作之后由此獲得的沉淀二氧化硅。可以通過任何本身已知 的手段進行此干燥操作。
[0029] 優選地，這種干燥操作通過霧化進行。為此目的，可以使用任何類型的適合的霧化 器，特別是一個旋轉式、噴嘴、液壓或雙流體霧化器。一般而言，當使用一個壓濾器進行該 過濾時，使用一個噴嘴霧化器并且，當使用一個真空濾器進行該過濾時，使用一個旋轉霧化 器。
[0030] 當使用一個噴嘴霧化器進行該干燥操作時，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。
[0031] 這個干燥操作結束后，任選地可能進行一個研磨回收的產品的階段；然后能夠獲 得的沉淀二氧化硅總體上以粉末的形式存在。
[0032] 當使用一個旋轉式霧化器進行該干燥操作時，然后能夠獲得的二氧化硅可以以粉 末的形式存在。
[0033] 最后，可以任選地使如上所指出的干燥（具體地通過旋轉霧化器）或研磨過的產 物經受一個附聚階段，該附聚階段包含例如一個直接壓縮、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，優選地，干燥壓實。當采用后者的技術時， 可以證明在進行壓實之前使粉狀產物脫氣（操作也稱為預致密化或除氣）以便除去包含在 產物中的空氣并且提供更均勻的壓實是適宜的。
[0034] 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。
[0035] 本發明的另一個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，由此獲得沉淀二氧化硅的懸浮液，接著是這種懸浮液 的分離和干燥，其特征在于該方法包括以下連續階段：
[0036] _該沉淀反應是按以下方式進行的：
[0037] (i)形成一種包括參與該反應的娃酸鹽的總量的至少一部分和電解質的初始容器 底料，在所述初始容器底料中的硅酸鹽的濃度（以Si02表示）是低于100g/l并且，優選地， 在所述初始容器底料中的電解質的濃度是低于19g/l，
[0038] (ii)將該酸化劑加入所述容器底料中直到獲得至少約7. 0、特別地在7與8. 5之 間的該反應介質的pH值，
[0039] (iii)將酸化劑和，如果適當的話，剩余量的硅酸鹽同時添加到該反應介質中， [0040]-將所獲得的二氧化硅懸浮液過濾，
[0041]-使在該過濾結束后獲得的濾餅經受一種包括添加鋁化合物的崩解操作，
[0042]-干燥由此獲得的、優選具有按重量計至多25%的固體含量的濾餅，
[0043] 所述方法的特征在于或者在該崩解操作期間，或者在該崩解操作之后并且在該干 燥階段之前，將甲基戊二酸添加到該濾餅中。
[0044] 在以上關于該方法的崩解操作、甲基戊二酸的添加和三種替代形式的主題的說明 中指出的適用于根據本發明的本方法。
[0045] 該酸化劑和該硅酸鹽是以一種本身熟知的方式選擇的。
[0046] 通常使用一種強無機酸諸如硫酸、硝酸或鹽酸、或者同樣一種有機酸諸如乙酸、甲 酸或碳酸作為酸化劑。
[0047] 可以將該酸化劑稀釋或濃縮；它的當量濃度可以在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