專利名稱：憎水超細二氧化硅粉末和憎水硅灰石粉末及其制法的制作方法
技術領域：
本發明涉及有機高分子化合物使用的無機物配合材料，具體地說，是用有機硅化合物預處理的配料。
超細二氧化硅粉末俗稱白炭黑，廣泛用作硅橡膠的補強填料或其他有機高分子的填料。用氣相燃燒法或液相沉淀法制得的超細SiO2粉末其表面均含有羥基，親水性強。用作填料時，它與硅橡膠分子的親和力和相容性差，不易均勻分散在硅橡膠中，使混煉時間加長，混煉好的膠料存放時會慢慢結構化而增加粘度，使用前需重新混煉。另外硅橡膠在高溫使用時，易被二氧化硅的羥基降解，降低硅橡膠的力學性能。為了克服這些缺點，需要設法將SiO2表面的羥基換成有機基因，這一過程通常稱為鈍化處理或憎水處理，處理后的超細二氧化硅就成為憎水超細二氧化硅粉末。目前憎水超細二氧化硅粉末都是用六甲基二硅氮烷，八甲基四硅氧烷，六甲基環三硅氧烷，或聚二甲基硅氮烷低聚體處理超細二氧化硅粉末得到，(參見李光亮《合成橡膠工業》1991，14(6)433—436；B.B.Boonstra Rub.Chem.and Tech.1975(48)588)，但這類憎水超細二氧化硅粉末或者因原料價格高或者原料用量大、處理方法繁雜而成本高，不易推廣使用。憎水硅灰石粉末也有類似的情況。
本發明的目的是提供成本低，制備容易，憎水性好的憎水超細二氧化硅粉末及憎水硅灰石粉末及其制造方法。
本發明的技術方案如下。
本發明的憎水超細二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末是用具有通式R′nSi(OR)4-n[n為1或2]或通式R′SiH(OR)2的有機硅化合物處理超細二氧化硅粉末或硅灰石粉末而成的憎水超細二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末，通式中R′為C1～C6的烴基，如甲基、乙基或苯基，R為C1～C4的烷基，如甲基或乙基。
本發明的憎水超細二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末的制備方法是將超細二氧化硅粉末或硅灰石粉末與具有通式R′nSi(OR)4-n[n為1或2]或R′Si(OR)2的有機硅化合物，及作為催化劑的揮發性堿混合，高速攪拌，隨后加熱除去揮發性堿和反應生成的低級醇，即制得作填料用的憎水超細二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末。作為催化劑的揮發性堿可以是低級有機胺或氨的水溶液，如甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、或氨的水溶液。當揮發性堿的水溶液濃度為20％(重量)時，超細二氧化硅粉末或硅灰石粉末與有機硅化合物及揮發性堿的優選重量比為100∶5～10∶5～10。
本發明的憎水超細二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末由于原料選用價格低廉的活性硅烷化合物，且用量少，制備又很簡易，因此成本低，而產品憎水性非常好，它們長時間放入水中，仍100％漂浮在水面上，即使將水煮沸也不下沉，它們與硅橡膠或其它高分子材料相容性好，易于混煉分散，補強效果優異，而它們的生產方法極簡單，只需將所有原料放在一高速攪拌混合器中攪拌、反應，整個過程只需20～60分鐘。
實施例1、取1kg沉淀超細SiO2細粉與80g二甲基二乙氧基硅烷(或二甲基二甲氧基硅烷)，80g的甲胺(或氨)的20％(重量)水溶液，在高速混合攪拌器中攪拌25分鐘，停止攪拌，取出后加熱烘去催化劑甲胺(或氨)、反應生成的乙醇(或甲醇)和水，即得增水超細二氧化硅粉末。
2、取1kg燃燒法的超細SiO2放入高速攪拌器中，依次加入100g二甲基二甲氧基硅烷、100g二甲胺的20％(重量)溶液，高速攪拌30分鐘，然后加熱烘去甲胺、甲醇及水，即得憎水超細二氧化硅粉末。
3、取1kg沉淀法超細SiO2，60g甲基三甲氧基硅烷和60g氨的20％(重量)水溶液，在高速攪拌器中攪拌1小時，放置1天后，烘去氨、生成的甲醇及水，即得憎水超細二氧化硅粉末。
用甲基三乙氧基硅烷和三甲胺代替甲基三甲氧基硅烷和氨進行試驗，得到相同的結果。
4、取1kg經過氣流粉碎的硅灰石細粉，放入高速攪拌器中，依次加入50g二甲基二甲氧基硅烷和50g氨的20％(重量)水溶液，攪拌30分鐘，取出后烘去氨、甲醇和水，即得憎水硅灰石粉末。
5、取超細Sio2粉末1kg與60g甲基二乙氧基硅烷[CH3SiH(OC2H5)2]，在60g氨的20％(重量)水溶液催化作用下，快速攪拌1小時，取出在高溫下烘去氧、醇和水，即得憎水超細二氧化硅粉末。
6、取1kg超細沉淀SiO2，50g二苯基二甲氧基硅烷，40g二甲基二甲氧基硅烷與80g氨的20％(重量)水溶液在高速混合器中攪拌40～50分鐘，室溫放置一天，然后烘去氨、甲醇及水，即得憎水的SiO2粉末。
用苯基三甲氧基硅烷代替二苯基二甲氧基硅烷，同樣處理，也得到同樣的憎水處理結果。
用此兩法處理的SiO2粉末適合作苯甲基硅橡膠的補強填料。
7、將例1中所得的憎水超細二氧化硅粉末與室溫硫化硅橡膠(端羥基聚二甲基硅氧烷，粘度9800cp)混合均勻，觀察填料量對硅橡膠粘度增加的影響，并用未處理的二氧化硅粉末作平行對照，結果見表1。
表1不同填料量的磚橡膠粘度(cp)
從上表可以看出，用本發明的憎水二氧化硅粉末作填料，硅橡膠的粘度增加較少，也就是說，達到同樣粘度，用本發明的憎水二氧化硅粉末作補強填料，就可加入更多的補強填料，而補強填料加入愈多，硫化后硅橡膠的強度就愈高，所以用本發明的憎水二氧化硅粉末，能大大提高室溫硫化硅橡膠的機械強度。
權利要求
1.一種作填料用的憎水超細二氧化硅粉末，它是由超細二氧化硅粉末用有機硅化合物進行憎水處理而成，其特征是有機硅化合物具有通式R′nSi(OR)4-n[n為1或2]或通式R′SiH(OR)2，其中R′為C1～C6的烴基，R為C1～C4的烷基。
2.一種作填料用的憎水硅灰石粉末，它是由硅灰石粉末用有機硅化合物進行憎處理而成，其特征是有機硅化合物具有通式R′nSi(OR)4-n[n為1或2]或通式R′SiH(OR)2，其中R′為C1～C6的烴基，R為C1～C4R的烷基。
3.根據權利要求1或2所述的憎水超細二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末，其特征是有機硅化合物的通式R′nSi(OR)4-n或R′SiH(OR)2中的R′可以是甲基、乙基或苯基，R可以是甲基或乙基。
4.根據權利要求1或2所述的憎水超細二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末的制備方法，其特征是將超細二氧化硅粉末或硅灰石粉末與具有通式R′nSi(OR)4-n或R′SiH(OR)2的有機硅化合物及作為催化劑的揮發性堿混合，高速攪拌，隨后加熱除去揮發性堿及反應生成的低級醇，即得能作填料用的憎水超細二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征是作為催化劑的揮發性堿可以是低級有機胺或氨的水溶液。
6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征是超細二氧化硅粉末或硅灰石粉末與有機硅化合物及揮發性堿的優選重量比為100∶5～10∶5～10。
全文摘要
一種用RnSi(OR)
文檔編號C09C3/12GK1126738SQ9411154
公開日1996年7月17日 申請日期1994年12月23日 優先權日1994年12月23日
發明者周慶立 申請人:南京大學