用于制备沉淀二氧化硅的新颖方法,新颖的沉淀二氧化硅及其用途,尤其用于增强聚合物的制作方法
【专利说明】用于制备沉淀二氧化硅的新颖方法，新颖的沉淀二氧化硅 及其用途，尤其用于増强聚合物
[0001] 本发明涉及一种用于制备沉淀二氧化硅的新颖方法，涉及新颖的沉淀二氧化硅并 且涉及它们的应用，如增强聚合物。
[0002] 在聚合物、尤其弹性体中使用增强白色填充剂（诸如像沉淀二氧化硅）是已知的。
[0003] 本发明的目的是具体地提供一种用于聚合物组合物的替代填充剂，该替代填充剂 在保持它们的机械特性的同时，有利地为它们提供了它们的粘度的减小以及它们的动态特 性的改进。因此，它有利地使得滞后/增强折中的改进成为可能。
[0004] 本发明首先提供了一种在崩解操作期间或之后使用多元羧酸的混合物用于制备 沉淀二氧化硅的新颖方法。
[0005] 通常，沉淀二氧化硅的制备通过以下方式进行：一种硅酸盐（如一种碱金属硅酸 盐（例如硅酸钠））与一种酸化剂（例如硫酸）的沉淀反应，然后通过过滤进行分离，其中 获得所获得的沉淀二氧化硅的滤饼，随后崩解所述滤饼并且最后干燥（通常通过雾化）。该 二氧化硅可以以任何方式沉淀：具体地，将酸化剂添加到一种硅酸盐容器底料中，或者将酸 化剂和硅酸盐全部或部分同时添加到一种水或硅酸盐的容器底料中。
[0006] 本发明的主题之一是一种用于制备沉淀二氧化硅的新颖方法，其中
[0007] -使至少一种硅酸盐与至少一种酸化剂反应，以便获得沉淀二氧化硅的悬浮液，
[0008]-将所获得的沉淀二氧化硅的悬浮液过滤，以便获得滤饼，
[0009]-使在该过滤结束后获得的滤饼经受一种包括添加铝化合物的崩解操作，
[0010] -在该崩解操作之后，优选地进行干燥阶段（通常通过雾化），
[0011] 其特征在于在该崩解操作期间或之后，将多元羧酸的混合物添加到该滤饼中。
[0012] 根据本发明，使该滤饼经受一种崩解操作，在该崩解操作期间引入一种铝化合物 和多元羧酸的混合物或者在该崩解操作之后引入多元羧酸的混合物。将然后获得的混合物 (沉淀二氧化硅的悬浮液）随后优选地干燥（通常通过雾化）。
[0013]崩解操作是一个流化或液化操作，其中使滤饼成为液体，沉淀二氧化硅重新出现 在悬浮液中。
[0014] 在本发明的两种第一替代形式中，这种崩解操作通过使该滤饼经受一种化学作用 来进行，通过添加一种铝化合物（例如铝酸钠）、以及添加多元羧酸的混合物，优选结合一 种机械作用（例如，借助于通过一个连续搅拌槽或通过一个胶体类型的研磨机），该机械作 用通常带来悬浮二氧化硅的粒度的减小。崩解后获得的悬浮液（特别是水性悬浮液）表现 出相对低的粘度。
[0015] 在第一替代形式中，在该崩解操作期间，将该铝化合物和该多元羧酸的混合物同 时添加（共添加）到该滤饼中。
[0016] 在第二替代形式中，在该崩解操作期间，在添加该多元羧酸的混合物之前将该铝 化合物添加到该滤饼中。
[0017] 在一种第三替代形式中，这种崩解操作通过使该滤饼经受一种化学作用来进行， 通过添加一种铝化合物（例如铝酸钠）、优选结合一种机械作用（例如，借助于通过一个连 续搅拌槽或通过一个胶体类型的研磨机），该机械作用通常带来悬浮二氧化硅的粒度的减 小。
[0018] 在这种第三替代形式中，在该崩解操作之后将多元羧酸的混合物添加，也就是说， 到该已崩解的二氧化硅饼中。
[0019] 必须经受该崩解操作的滤饼可以由若干种滤饼的混合物组成，所述饼中的每一种 是通过将以上获得的沉淀二氧化硅的悬浮液的一部分过滤获得的。
[0020] 根据本发明，该多元羧酸的混合物优选是二羧酸和/或三羧酸的混合物，特别地 是至少两种、优选至少三种二羧酸和/或三羧酸的混合物，尤其是三种二羧酸和/或三羧酸 的混合物。
[0021] 优选地，这些二羧酸和三羧酸选自己二酸、丁二酸、乙基丁二酸、戊二酸、甲基戊二 酸、草酸或柠檬酸。
[0022] 优选地，该多元羧酸的混合物是二羧酸的混合物，特别地是至少三种二羧酸的混 合物，尤其是三种二羧酸的混合物。
[0023] 根据本发明的一种优选的替代形式，在本发明中使用的多元羧酸的混合物包含以 下酸：己二酸、戊二酸和丁二酸。例如，该多元羧酸的混合物包含按重量计从15%至35%的 己二酸、按重量计从40%至60%的戊二酸以及按重量计从15%至25%的丁二酸。
[0024] 根据本发明的这种优选的替代形式的多元羧酸的混合物可以产生自一种用于制 造己二酸的方法。
[0025] 根据本发明的另一种优选的替代形式，在本发明中使用的多元羧酸的混合物包含 以下酸：甲基戊二酸、乙基丁二酸和己二酸。例如，该多元羧酸的混合物包含按重量计从 60 %至96 %的甲基戊二酸、按重量计从3. 9 %至20 %的乙基丁二酸以及按重量计从0. 05 % 至20%的己二酸。
[0026] 同样，根据本发明的这种优选的替代形式的多元羧酸的混合物可以产生自一种用 于制造己二酸的方法。
[0027] 有利地，根据本发明的这种优选的替代形式的多元羧酸的混合物可以通过甲基戊 二腈、乙基琥珀腈和己二腈的混合物的酸解、优选通过碱水解获得，该混合物产生自用于通 过丁二烯的氢氰化制造己二腈的方法，己二腈是一种在己二胺的合成中重要的中间体。
[0028] 根据本发明所使用的混合物的这些多元羧酸、特别地这些二羧酸和/三羧酸的一 部分或全部可以呈酸酐、酯、碱金属（例如钠或钾）盐（羧酸盐）或铵盐（羧酸盐）的形式。
[0029] 例如，该多元羧酸的混合物可以是包含以下各项的混合物：
[0030]-甲基戊二酸（特别地按重量计从60%至96%，例如按重量计从90%至95. 5% )，
[0031] -乙基丁二酸酐（特别地按重量计从3. 9 %至20%，例如按重量计从3. 9 %至 9. 7% ),
[0032] -己二酸（特别地按重量计从0.05%至20%，例如按重量计从0. 1 %至0.3%)。
[0033] 该多元羧酸的混合物还可以是包含以下各项的混合物：
[0034]-甲基戊二酸（特别地按重量计从10%至50%，例如按重量计从25%至40% )，
[0035] -甲基戊二酸酐（特别地按重量计从40%至80%，例如按重量计从55%至70%)，
[0036] -乙基丁二酸酐（特别地按重量计从3. 9%至20%，例如从3. 9%至9. 7%)，
[0037] -己二酸（特别地按重量计从0.05%至20%，例如按重量计从0. 1 %至0.3%)。
[0038] 根据本发明所使用的混合物可任选地包括杂质。
[0039] 在本发明中使用的这些多元羧酸在它们被添加到该滤饼中之前可以任选地被预 中和（具体地通过使用一种例如氢氧化钠或氢氧化钾类型的碱预处理它们）。这使得特别 地有可能修改所获得的二氧化硅的pH。
[0040] 这些多元羧酸可以一种水溶液的形式使用。
[0041] 优选地，该铝化合物是选自碱金属铝酸盐。具体地，该铝化合物是铝酸钠。
[0042] 根据本发明，所使用的铝化合物（具体地铝酸钠）的量总体上是使得铝化合物与 存在于该滤饼中的二氧化硅的量（以Si02表示）的比率是按重量计在0. 20%与0. 50%之 间，优选地按重量计在0. 25%与0. 45%之间。
[0043] 所使用的多元羧酸的混合物的量总体上是使得多元羧酸的混合物与存在于该滤 饼（在添加该多元羧酸的混合物的时候）中的二氧化硅的量（以Si02表示）的比率是按重 量计在0. 75%与2%之间，优选地按重量计在1 %与1. 75%之间，特别地按重量计在1. 1% 与1. 5%之间。
[0044] 在本发明中，可以任选地洗涤该滤饼。
[0045] 随后地干燥在该崩解操作之后由此获得的沉淀二氧化硅。可以通过任何本身已知 的手段进行此干燥操作。
[0046] 优选地，这种干燥操作通过雾化进行。为此目的，可以使用任何类型的适合的雾化 器，特别是一个旋转式、喷嘴、液压或双流体雾化器。一般而言，当使用一个压滤器进行该过 滤时，使用一