CN101389715A - 官能化含硅烷粒状材料的系统与方法 - Google Patents

官能化含硅烷粒状材料的系统与方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101389715A
CN101389715A CNA2006800535541A CN200680053554A CN101389715A CN 101389715 A CN101389715 A CN 101389715A CN A2006800535541 A CNA2006800535541 A CN A2006800535541A CN 200680053554 A CN200680053554 A CN 200680053554A CN 101389715 A CN101389715 A CN 101389715A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silane
saccharoid
solvent
fluidizing
reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2006800535541A
Other languages
English (en)
Inventor
G·L·吉布森
K·Q·海耶斯
C·科拉尔
A·李维斯
R·L·塔布勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dow Silicones Corp
Original Assignee
Dow Corning Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dow Corning Corp filed Critical Dow Corning Corp
Publication of CN101389715A publication Critical patent/CN101389715A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/12—Treatment with organosilicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28—Compounds of silicon
    • C09C1/30—Silicic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28—Compounds of silicon
    • C09C1/30—Silicic acid
    • C09C1/3081—Treatment with organo-silicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/36—Compounds of titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/36—Compounds of titanium
    • C09C1/3607—Titanium dioxide
    • C09C1/3684—Treatment with organo-silicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

提供官能化粒状物的系统与方法。官能化粒状物的方法包括提供粒状物到反应器中，在基本上不存在溶剂的情况下流化粒状物；提供含硅烷的材料到流化的粒状物；和使含硅烷的材料与流化的粒状物反应以提供硅烷官能化的粒状物。硅烷官能化的粒状物可用于分离介质和其他工业应用中。

Description

官能化含硅烷粒状材料的系统与方法
本发明涉及官能化粒状物的方法与系统，和更具体地涉及在分离介质中使用的硅烷官能化的粒状物的生产方法。
官能化二氧化硅是已有的方法。大多数二氧化硅在“湿法”中处理。“湿法”是一种硅烷官能化的方法，该方法利用溶剂有效地淤浆化全部粒状物负载。被加工物料(它包括粒状物、添加剂和溶剂)重量的大部分由溶剂组成。设计高的溶剂浓度促进反应性添加剂，即硅烷和粒状物表面的密切接触，其目标是引发在添加剂和该表面上的一些反应性位点之间的反应。一般地，湿法要求相对长的间歇时间，典型地在高于环境温度的温度下范围为1-24小时，以完成反应。
此外，高溶剂浓度使得需要多步额外的洗涤步骤。一旦反应性添加剂附着到所述表面上，则必须除去溶剂和反应的副产物，使得粒状物回到有用的干燥状态。要求至少一步和通常多步溶剂洗涤步骤来除去未反应的硅烷。然而，每一额外的洗涤步骤将增加来自该工艺的废溶剂的量，从而产生处置问题。当工艺的生产能力增加时，溶剂的处置成本也将增加。
或者，可使用“干法”官能化二氧化硅。在干法中，提供硅烷添加剂到主要由将与所述添加剂反应的物料组成的混合物中，这与其中大部分被加工的物料是对与特定添加剂的反应呈惰性的溶剂的湿法相反。干法利用高粘度的聚合物，例如橡胶来配混粒状物。在这一情况下，添加剂拟使粒状物(例如粉末)和聚合物更加相容。这将促进聚合物和粒状物更好地混合，为的是扩大体积或流变学改性等目的。在干法中，硅烷和粒状物简单地配混在混合物内，且没有彼此强烈地附着或粘结。硅烷基本上用作喷射到聚合物和粒状物的预混物内以使粒状物与聚合物更加相容的简单添加剂。
随着分离工艺的进展，需要改进生产在分离介质中使用的组分的方法，其中包括生产硅烷官能化的粒状物的改进方法。
根据本发明的一个实施方案，提供官能化粒状物的方法。该方法包括下述步骤：提供粒状物到反应器中，在基本上不存在溶剂的情况下流化该粒状物，提供含硅烷的材料到流化的粒状物中，和使含硅烷的材料与流化的粒状物反应，提供硅烷官能化的粒状物。
根据本发明的另一实施方案，提供官能化粒状物的系统。该系统包括可操作而产生并维持粒状物的流化床的反应器，含硅烷的材料的来源，和可操作而将含硅烷的材料喷射到粒状物的流化床上的喷射机构。
用本发明含硅烷的材料官能化粒状物的系统与方法的实施方案是有利的，特别地在使用分离介质的应用中。鉴于下述详细说明和附图，由所述系统和方法提供的这些和额外的特征与优点将更加充分地得到理解。
当结合本文所包括的附图阅读时，可最好地理解本发明具体实施方案的下述详细说明。附图页包括：
图1是根据本发明的一个或多个实施方案的流化床装置的示意图。
图2是描述根据本发明一个或多个实施方案的含硅烷的材料化学附着到粒状物上的示意图。
根据本发明的一个实施方案，提供官能化粒状物的方法。该方法包括下述步骤：提供粒状物到反应器中，在基本上不存在溶剂的情况下流化该粒状物，提供含硅烷的材料到流化的粒状物，和使含硅烷的材料与流化的粒状物反应以提供硅烷官能化的粒状物。
该粒状物可包括本领域的技术人员已知的许多材料。该粒状物可包括无定形二氧化硅，其中该无定形二氧化硅典型地源自生物来源。具体地，无定形二氧化硅可包括稻壳灰、燕麦麸灰、小麦壳灰或其组合。在可供选择的实施方案中，粒状物也可包括无机材料。该无机材料可包括硅藻土、高压液相色谱(HPLC)级二氧化硅、氧化钛、氧化锆及其组合。粒状物的其他实例可包括滑石、碳酸钙、二氧化硅干凝胶、二氧化硅水凝胶、热解法二氧化硅、硅灰、天然粘土、硅藻土，和本领域的技术人员已知的其他粒状物材料。粒状物的尺寸可以变化，然而，粒状物典型地包括最多约500微米，或者最多约250微米，或约10微米-200微米，或约5微米-75微米，或约25-50微米的粒度。粒状物也可包括以上所述的任何粒状物材料的混合物。
可在提供粒状物到反应器中使用本领域的技术人员已知的任何合适的供料方式。可手工，例如通过从容器中简单地倾倒，喂入粒状物。也可通过典型地朝向反应器上方的重力负载装置喂入粒状物。传输装置，例如气动传输、振动传输、螺旋或螺杆传输，和带式传输装置也可用作供料装置。另外的供料装置可包括密闭或开放的斜槽、斗式升降机，“plates on a rope”或类似装置。
反应器可包括适合于流化喂入到反应器内的粒状物且维持粒状物在所需条件下的任何装置。在一个实施方案中，反应器可包括图1所示的犁形桨式混合器10。犁形桨式混合器可操作以流化粒状物，同时最小化粒状物的磨损。参考图1，犁形桨式混合器10通过机械流化粒状物负载而工作，所述机械流化通过用搅拌器15搅拌粒状物负载进行，其方式使得它变为空气、其他气体和颗粒的流动物料。也可通过将空气或其他气体吹送经过颗粒床以实现流动物料，气动地实现流化；然而，优选机械流化。其他可能的流化装置包括
Figure A200680053554D00061
混合器(锥体内沿轨道运转的螺杆)、螺条混合器(水平螺旋浆叶片)、
Figure A200680053554D00062
混合器(双流化浆)、
Figure A200680053554D00063
(高速水平螺杆)或气动流化床。
含硅烷的材料可包括任何可行的有机基硅烷，或有机基硅烷的混合物。硅烷的结构为XaRbRcRdSi，其中X是选自卤素，优选氯、溴或碘，和更优选氯的可水解部分，选自带氢原子或带烃基的烷氧基、醇、酯、和胺中的可水解部分，所述烃基具有链长为约1-20、或约1-8、或约1-6、或约1-4的相同原子链(homo atom chain)或杂原子链，其中包括，但不限于甲基、甲氧基、乙酰氧基、乙基、乙氧基、丙基、丙氧基、异丙基、异丙氧基、丁基、异丁基、叔丁基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基和苯基。a的范围可以是约1-3，和在一些实施方案种，约为3。R可以选自具有链长为约1-100，或约1-30，约1-18，或约1-6的相同原子链或杂原子链的烃基，其中包括烷基、芳基、烷芳基、烷基烷基、烷基醚、芳基醚、烷基烷基醚、烷基芳基醚、烷基酯、芳基酯、烷基烷酯、烷芳基酯、烷基氨基、芳基氨基、烷基烷基氨基、烷芳基氨基，和更具体地包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基和苯基，其中a+b+c+d之和等于4，优选b+c+d等于1。
硅烷的实例包括乙酰氧基乙基二甲基氯代硅烷、乙酰氧基乙基甲基二氯硅烷、乙酰氧基乙基三氯硅烷、乙酰氧基甲基二甲基乙酰氧基硅烷、乙酰氧基甲基三乙氧基硅烷、乙酰氧基甲基三甲氧基硅烷、乙酰氧基丙基甲基二氯硅烷、乙酰氧基丙基三甲氧基硅烷、苄基二甲基氯代硅烷、苄基三氯硅烷、苄基三乙氧基硅烷、双(甲基二氯甲硅烷基)丁烷、双(甲基二氯甲硅烷基)乙烷、1，2-双(三氯甲硅烷基)乙烷、1，8-双(三氯甲硅烷基)己烷、1，9-双(三氯甲硅烷基)壬烷、双(3-三甲氧基甲硅烷基)己烷、双[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺、1，3-双(三甲基甲硅烷氧基)-1，3-二甲基硅氧烷、正丁基二甲基氯代硅烷、正丁基三氯硅烷、叔丁基三氯硅烷、10-(甲氧羰基)癸基二甲基氯代硅烷、2-(甲氧羰基)乙基甲基二氯硅烷、2-(甲氧羰基)乙基三氯硅烷、2-(甲氧羰基)乙基三氯硅烷、羧乙基硅烷三醇钠盐、3-氯代丙基甲基二氯硅烷、3-氯代丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯代丙基三氯硅烷、3-氯代丙基三乙氧基硅烷、3-氯代丙基三甲氧基硅烷、3-氰基丙基二异丙基氯代硅烷、3-氰基丙基二甲基氯代硅烷、3-氰基丙基二甲基氯代硅烷、3-氰基丙基三氯硅烷、3-氰基丙基三乙氧基硅烷、3-氰基丙基三甲氧基硅烷、正癸基二甲基氯代硅烷、正癸基甲基二氯硅烷、正癸基三氯硅烷、正癸基三乙氧基硅烷、二-正丁基二氯硅烷、二苯基甲基氯代硅烷、二苯基甲基乙氧基硅烷、二苯基二氯硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、1，7-二氯代八甲基四硅氧烷、1，5-二氯代六甲基三硅氧烷、1，3-二氯代四甲基二硅氧烷、(N，N-二甲基-3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、3-(2，4-二硝基苯基氨基)丙基-三乙氧基硅烷、二-正辛基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧基环己基乙基)三甲氧基硅烷、乙基二甲基氯代硅烷、乙基甲基二氯硅烷、乙基三氯硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、(3-环氧丙氧基丙基)三乙氧基硅烷、(3-环氧丙氧基丙基)三甲氧基硅烷、(十七氟-1，1，2，2-四氢癸基)二甲基氯代硅烷、(十七氟-1，1，2，2-四氢癸基)三氯硅烷、(十七氟-1，1，2，2-四氢癸基)三乙氧基硅烷、(十七氟-1，1，2，2-四氢癸基)甲基二氯硅烷、(3-七氟异丙氧基)丙基三氯硅烷、正庚基二甲基氯代硅烷、正庚基甲基二氯硅烷、正庚基三氯硅烷、正十六烷基三氯硅烷、正十六烷基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、己基甲基二氯硅烷、己基三氯硅烷、己基三乙氧基硅烷、2-羟基-4-(3-三乙氧基甲硅烷基丙氧基)-二苯基酮、异丁基二甲基氯代硅烷、异丁基三氯硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、3-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷、异丙基二甲基氯代硅烷、异丙基甲基二氯硅烷、巯甲基甲基二乙氧基硅烷、巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三氯硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(对甲氧基苯基)丙基三氯硅烷、3-甲氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基三氯硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、正十八烷基二异丁基(二甲基氨基)硅烷、正十八烷基二甲基氯代硅烷、正十八烷基二甲基(二甲基氨基)硅烷、正十八烷基二甲基甲氧基硅烷、正十八烷基二甲基(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)氯化铵、正十八烷基甲基二氯硅烷、正十八烷基甲基二乙氧基硅烷、正十八烷基三氯硅烷、正十八烷基三乙氧基硅烷、正十八烷基三甲氧基硅烷、正辛基二异丁基氯代硅烷、正辛基二异丙基氯代硅烷、正辛基二异丙基(二甲基氨基)硅烷、正辛基二甲基氯代硅烷、正辛基二甲基甲氧基硅烷、正辛基二甲基二甲基氨基硅烷、正辛基甲基二氯硅烷、正辛基甲基二乙氧基硅烷、正辛基三氯硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正辛基二异丙基氯代硅烷、全氟苯基二甲基氯代硅烷、全氟苯基丙基二甲基氯代硅烷、全氟苯基丙基三氯硅烷、全氟苯基丙基三甲氧基硅烷、戊基三氯硅烷、戊基三乙氧基硅烷、苯乙基二异丙基氯代硅烷、苯乙基二甲基氯代硅烷、苯乙基甲基二氯硅烷、苯乙基二甲基(二甲基氨基)硅烷、苯乙基三氯硅烷、苯乙基三甲氧基硅烷、3-苯氧基丙基二甲基氯代硅烷、3-苯氧基丙基三氯硅烷、苯基二甲基氯代硅烷、苯基甲基二氯硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、苯基甲基甲氧基硅烷、苯基丙基二甲基氯代硅烷、苯基丙基甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、正丙基二甲基氯代硅烷、正丙基甲基二氯硅烷、正丙基三氯硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、四氯硅烷、四乙氧基硅烷、2，2，5，5-四甲基-2，5-二硅杂-1-氮杂-环戊烷、三十烷基二甲基氯代硅烷、三十烷基三氯硅烷、(十三氟-1，1，2，2-四氢辛基)二甲基氯代硅烷、(十三氟-1，1，2，2-四氢辛基)甲基二氯硅烷、(十三氟-1，1，2，2-四氢辛基)三氯硅烷、(十三氟-1，1，2，2-四氢辛基)三乙氧基硅烷、三乙氧基甲硅烷基丙基乙基氨基甲酸酯、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)葡糖酰胺、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4-羟基-丁酰胺、N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)-O-聚环氧乙烷、3-(三乙氧基甲硅烷基丙基)琥珀酸酐、三乙基乙酰氧基硅烷、三乙基氯代硅烷、(3，3，3-三氟丙基)二甲基氯代硅烷、(3，3，3-三氟丙基)甲基二氯硅烷、(3，3，3-三氟丙基)三氯硅烷、(3，3，3-三氟丙基)三甲氧基硅烷、2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶、三甲基氯代硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三-正丙基氯代硅烷、十一烷基三氯硅烷、脲基丙基三乙氧基硅烷、脲基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二氯硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷。
本发明中处理二氧化硅最有用的硅烷优选具有选自下述组成的组中的一个或多个部分：烷氧基、季铵、芳基、环氧基、氨基、脲、甲基丙烯酸酯、咪唑、羧基、羰基、异氰基、异硫脲盐(isothiorium)、醚、膦酸酯、磺酸酯、氨基甲酸酯、脲基、硫氢基、羧酸酯、酰胺、羰基、吡咯、和离子。
具有烷氧基部分的硅烷的实例是单-、二-或三烷氧基硅烷，例如正十八烷基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷。具有季铵部分的硅烷的实例是3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基十八烷基二甲基氯化铵、N-三甲氧基甲硅烷基丙基-N，N，N-三甲基氯化铵或3-(N-苯乙烯基甲基-2-氨基乙基氨基)-丙基三甲氧基硅烷盐酸盐。具有芳基部分的硅烷的实例是3-(三甲氧基甲硅烷基)-2-(p，m-chlando甲基)-苯基乙烷、2-羟基-4-(3-三乙氧基甲硅烷基丙氧基)-二苯基酮、((氯代甲基)苯基乙基)三甲氧基硅烷和苯基二甲基乙氧基硅烷。具有环氧基部分的硅烷的实例是3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和2-(3，4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷。具有氨基部分的硅烷的实例是3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基丙基二亚乙基三胺、2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶、N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)吡咯、三甲氧基甲硅烷基丙基聚乙烯亚胺、双-(2-羟基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷和双(2-羟基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
具有脲部分的硅烷的实例是N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)脲和N-1-苯基乙基-N′-三乙氧基甲硅烷基丙基脲。具有甲基丙烯酸酯部分的硅烷的实例是3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯。具有硫氢基部分的硅烷的实例是3-巯丙基三乙氧基硅烷。具有咪唑部分的硅烷的实例是N-[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]咪唑和N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-4，5-二氢咪唑。离子型硅烷的实例是3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基-乙二胺三乙酸三钠盐；和3-(三羟基甲硅烷基)丙基甲基膦酸钠盐。具有羰基部分的硅烷的实例是3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基琥珀酸酐。具有异氰基部分的硅烷的实例是三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯和3-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷。具有醚部分的硅烷的实例是双[(3-甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基]-聚环氧丙烷和N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)-O-聚环氧乙烷氨基甲酸酯。具有磺酸酯部分的硅烷的实例是2-(4-氯代磺酰基苯基)-乙基三氯硅烷。具有异硫脲盐部分的硅烷的实例是三甲氧基甲硅烷基丙基氯化异硫脲。具有酰胺部分的硅烷的实例是三乙氧基甲硅烷基丙基乙基-氨基甲酸酯、N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-葡糖酰胺和N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)-4-羟基丁酰胺。具有氨基甲酸酯部分的硅烷的实例是N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)-O-聚环氧乙烷氨基甲酸酯和O-(炔丙基氧基)-N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)氨基甲酸酯。
也可用大于一种硅烷处理二氧化硅过滤介质，所述硅烷例如是N-三甲氧基甲硅烷基丙基-N，N，N-三甲基氯化铵和双(2-羟基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷；3-氨基丙基三甲氧基硅烷和N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)-O-聚环氧乙烷氨基甲酸酯；3-三氢甲硅烷基丙基甲基膦酸钠盐和N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)-O-聚环氧乙烷氨基甲酸酯；N-三甲氧基甲硅烷基丙基-N，N，N-Cl、三甲基氯化铵和(3-环氧丙氧基丙基)三甲氧基硅烷；3-三氢甲硅烷基丙基甲基膦酸钠盐和双-(2-羟基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷；3-(N-苯乙烯基甲基-2-氨基乙基氨基)-丙基三甲氧基硅烷盐酸盐和N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)-O-聚环氧乙烷氨基甲酸酯；2-(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶和N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-葡糖酰胺；N-三甲氧基甲硅烷基丙基-N，N，N-Cl、三甲基氯化铵和N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-葡糖酰胺；N-三甲氧基甲硅烷基丙基-N，N，N-Cl、三甲基氯化铵和2-羟基-4-(3-三乙氧基甲硅烷基丙氧基)-二苯基酮；3-巯丙基三乙氧基硅烷和N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)-O-聚环氧乙烷氨基甲酸酯；3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基琥珀酸酐和N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)-O-聚环氧乙烷氨基甲酸酯；三甲氧基甲硅烷基丙基-乙二胺三乙酸三钠盐，和N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)-O-聚环氧乙烷氨基甲酸酯；2-(4-氯代磺酰基苯基)-乙基三氯硅烷和N-(三乙氧基甲硅烷基丙基)-O-聚环氧乙烷氨基甲酸酯；和2-(4-氯代磺酰基苯基)-乙基三氯硅烷和双-(2-羟基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
可通过本领域的技术人员已知的任何有效的供料机构，提供含硅烷的材料。在一个实施方案中，采用气溶胶喷雾器，例如以雾或气载液滴形式将含硅烷的材料喷射在流化的粒状物上。在一个实施方案中，硅烷液滴可具有与单独的粒状物基本上相同的液滴尺寸。这使得这两种材料之间能快速和密切接触与反应。液滴和流化的粒状物彼此接触且该液体涂布颗粒表面并与其反应。典型地，流化的粒状物和硅烷液滴均匀地彼此结合。在一个实施方案中，硅烷的配体可键合到粒状物受体上，形成硅烷官能化的粒状物。另外，在实现均匀的混合物和涂布之前，通过使用流化的粒状物，液滴与粒状物密切接触而不是在常规的间歇混合方法中遇到的延迟。含硅烷的材料可与流化的粒状物接触而保持使用者所需的任何持续时间。在一个实施方案中，硅烷可与粒状物接触最多1天，或约6小时，或约3小时，或约1小时，或约30分钟。这些温度范围可以是25℃-150℃，优选80℃-110℃。典型地，等于粉末负载的液体物料可被喷射到反应器内，优选30％的液体(相对于全部负载)，或20％或10％，和更优选5％或1％。
在该方法的另一实施方案中，含硅烷的材料可任选地包括溶剂，例如乙醇；然而，最小化溶剂的用量为有效地防止喷射机构堵塞的用量。适合于本发明的溶剂包括乙醇、甲醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇和其他较高沸点的烷醇，甲苯、二甲苯和其他芳族溶剂，甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、乙醚、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷和其他较高沸点的烃溶剂，四氢呋喃，呋喃，或本领域的技术人员已知的其他溶剂。与现有技术的湿法不同，不要求使用溶剂来加速硅烷与粒状物表面的反应，因此根据一个实施方案，在全部加工的负载内包括零溶剂。根据一个实施方案，对于气溶胶配方来说，溶剂可占全部加工负载的最多约50％，或最多约10％，或最多约5％，其中全部加工负载包括含硅烷的材料、流化的粒状物和溶剂。溶剂可包括以上所述的溶剂的混合物。一般地，溶剂对含硅烷的材料呈惰性。
该方法是有利的，因为可在没有添加溶剂、橡胶或其他额外的材料的情况下发生粒状物与含硅烷的材料之间的反应。以前的干法在使用橡胶或粘稠聚合物的情况下配混颗粒。在本发明方法的实施方案中，在没有使用橡胶的情况下，含硅烷的材料直接接触粒状物表面并与之反应，形成硅烷官能化的粒状物，其特征在于化学附着硅烷到粒状物表面上。另外，流化所述颗粒将有效地促进粒状物与硅烷的反应，从而使得不需要添加任何催化剂。
在另一实施方案中，该方法也可包括使进行反应的流化的粒状物与含硅烷的材料加热到有效地挥发和/或除去醇、溶剂和/或反应副产物的温度。该方法也可通过工艺通风口选择性地蒸发任何溶剂。由于在该反应中所使用的溶剂量被最小化，因此涉及除去溶剂的额外的加工步骤也可最少化。加热也可加速硅烷与粒状物的附着反应。这些温度范围可以是约25-150℃，或在一个例举的实施方案中，为约80-110℃。
参考图1，根据本发明提供官能化粒状物的系统1。系统1包括可操作而产生并维持粒状物流化床(未示出)的反应器，例如犁形桨式混合器10，含硅烷的材料40的来源20，和可操作以喷射含硅烷的材料30到粒状物流化床上的喷射机构30。系统1也可包括原料端口5用以提供粒状物到犁形桨式混合器10中。犁形桨式混合器10也可包括搅拌器15，用以典型地通过循环，流化混合器内部的粒状物和硅烷。犁形桨式混合器10也可包括出口50用以传输硅烷官能化的粒状物产物离开混合器，加热器(未示出)用以加热进行反应的粒状物和硅烷，和工艺通风口(未示出)用以除去任何残留的挥发性溶剂或副产物。此外，该系统也可包括可操作以从喷射机构30中冲刷含硅烷的材料的冲刷剂源，例如溶剂物质。
下述实施例阐述根据本发明的实施方案，产生硅烷官能化的粒状物的数种方法。实施例拟阐述说明且不应当解释为限制本发明到所使用的特定的方法和装置上。
实施例1
1.负载71bs.的RiceSil (稻壳灰)RHA到Littleford Day M-20犁形桨式混合器中。
2.打开搅拌器到全速(220RPM)并加热到158℉。
3.通过来自氮气加压容器的双流体喷嘴，添加138gDow Corning
Figure A200680053554D00141
 Z-6020硅烷到在混合器内的RHA上。流化气体是氮气。
4.用200g乙醇冲刷硅烷原料体系到批料内。
5.保持该批料在160℉下20分钟，完成反应并驱逐醇。
6.关闭搅拌器并排放处理过的RHA到容器中。
实施例2
1.负载61bs的RiceSil 100  RHA到LittlefordDay 
Figure A200680053554D00143
 M-20犁形桨式混合器中。
2.打开搅拌器到全速(220RPM)并加热到157℉。
3.通过来自氮气加压容器的双流体喷嘴，添加508gDow Corning
Figure A200680053554D00144
 5700硅烷到在混合器内的RHA中。流化气体是氮气。
4.用200g乙醇冲刷硅烷原料体系到批料内。
5.保持该批料在160℉下10分钟，完成反应并驱逐醇。
6.关闭搅拌器并排放处理过的RHA到容器中。
实施例3
1.负载61bs的RiceSil 100 
Figure A200680053554D00145
 RHA到Littleford Day 
Figure A200680053554D00146
 M-20犁形桨式混合器中。
2.打开搅拌器到全速(220RPM)并加热到157℉。
3.通过来自氮气加压容器的两个流体喷射喷嘴，添加504gDowCorning 
Figure A200680053554D00147
 Z-6032硅烷到在混合器内的RHA中。流化气体是氮气。
4.用200g乙醇冲刷硅烷原料体系到批料内。
5.保持该批料在160℉下10分钟，完成反应并驱逐醇。
6.关闭搅拌器并排放处理过的RHA到容器中。
上述实施例制得硅烷官能化的粒状物，其中硅烷和粒状物被化学附着。化学附着防止在溶剂洗涤过程中，将硅烷添加剂从硅烷官能化的粒状物中除去。此外，如图2所示，红外光谱数据表明在RHA表面上的游离硅烷醇含量在处理之后下降，从而证明发生了化学附着。
注意例如术语“具体地”，“优选地”，“通常”和“典型地”和类似术语此处不用于限制要求保护的发明的范围，或者暗含一些特征是对要求保护的发明的结构或功能是关键、根本或甚至重要的。相反，这些术语仅仅打算强调替代或额外的特征，这些特征可以或可以不在本发明方法的特定实施方案中使用。还注意类似“基本上”和“约”之类的术语用于表示固有的不确定性程度，这种不确定性可归因于任何定量的比较、数值、测量或其他表示法。
在详细地和通过参考具体实施方案的基础上描述了本发明，但显而易见的是，在没有脱离所附权利要求定义的本发明的范围的情况下，各种改性和变化是可能的。更具体地，尽管本发明的一些方面被鉴定为优选或尤其有利，但认为本发明不必限制到本发明的这些优选方面上。

Claims (22)

1.一种官能化粒状物的方法，该方法包括：
提供粒状物到反应器中；
在基本上不存在溶剂的情况下流化粒状物；
提供含硅烷的材料至流化的粒状物；和
使含硅烷的材料与流化的粒状物反应以提供硅烷官能化的粒状物。
2.权利要求1的方法，进一步包括加热进行反应的流化的粒状物和含硅烷的材料到有效地挥发和/或除去醇、溶剂、和/或其他副产物的温度。
3.权利要求2的方法，进一步包括通过工艺通风口，选择性地蒸发任何溶剂。
4.权利要求1的方法，其中含硅烷的材料和流化的粒状物通过使含硅烷的材料的配体与粒状物受体附着而反应。
5.权利要求1的方法，其中粒状物具有最多约500微米的粒度。
6.权利要求1的方法，其中粒状物包括无定形二氧化硅、无机材料、或其组合。
7.权利要求6的方法，其中无定形二氧化硅源自生物来源。
8.权利要求7的方法，其中无定形二氧化硅包括稻壳灰、燕麦麸灰、小麦壳灰、或其组合。
9.权利要求6的方法，其中无机材料包括硅藻土、高压液相色谱(HPLC)级二氧化硅、氧化钛、氧化锆、及其组合。
10.权利要求1的方法，其中含硅烷的材料包括烷氧基硅烷。
11.权利要求1的方法，其中含硅烷的材料以气溶胶形式被喷射到流化的粒状物上。
12.权利要求1的方法，其中含硅烷的材料包括液滴尺寸基本上与单独的粒状物相同的液滴。
13.权利要求1的方法，其中含硅烷的材料包括对含硅烷的材料呈惰性的适量溶剂。
14.权利要求13的方法，其中溶剂占全部加工负载的最多约5％，其中全部加工负载包括含硅烷的材料、流化的粒状物和溶剂。
15.权利要求1的方法，其中含硅烷的材料与流化的粒状物反应最多约3小时。
16.一种官能化粒状物的系统，该系统包括：
可操作以产生并维持粒状物的流化床的反应器；
含硅烷的材料的来源；和
可操作以喷射含硅烷的材料到粒状物的流化床上的喷射机构。
17.权利要求16的系统，其中反应器包括犁形桨式混合器。
18.权利要求16的系统，进一步包括可操作以从喷射机构中冲刷含硅烷的材料的冲刷剂源。
19.权利要求16的系统，进一步包括加热器，其可操作以加热含粒状物和硅烷的混合物到有效地除去醇副产物、溶剂、或其组合的温度，且进一步可操作以加速硅烷和粒状物的反应。
20.权利要求16的系统，进一步包括可操作以从反应器中转移任何蒸发性溶剂或副产物的工艺通风口。
21.权利要求16的系统，进一步包括入口端口和出口端口，其中可操作所述入口端口以提供粒状物到反应器，可操作所述出口端口以传输含硅烷官能化的粒状物的产物离开反应器。
22.权利要求16的系统，进一步包括通过搅拌可操作以流化反应器内的粒状物的搅拌器。
CNA2006800535541A 2006-01-19 2006-12-28 官能化含硅烷粒状材料的系统与方法 Pending CN101389715A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US76006506P 2006-01-19 2006-01-19
US60/760,065 2006-01-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101389715A true CN101389715A (zh) 2009-03-18

Family

ID=38288088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006800535541A Pending CN101389715A (zh) 2006-01-19 2006-12-28 官能化含硅烷粒状材料的系统与方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20090030222A1 (zh)
EP (1) EP1979422A2 (zh)
JP (1) JP2009523690A (zh)
KR (1) KR20080093133A (zh)
CN (1) CN101389715A (zh)
WO (1) WO2007084245A2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102939343A (zh) * 2010-05-20 2013-02-20 萨克特本化学有限责任公司 官能化颗粒及其使用
CN112625431A (zh) * 2020-12-21 2021-04-09 宁波高新区卓尔化工科技有限公司 Pa包装材料

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5258318B2 (ja) * 2008-02-12 2013-08-07 豊田通商株式会社 メソポーラスシリカの表面処理方法、樹脂添加用スラリー組成物、樹脂用充填剤及び樹脂組成物の製造方法
JP2010150408A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Sumika Color Kk 熱可塑性樹脂組成物およびそれがコーティングされている表面白色シート
DE102012203826A1 (de) * 2012-03-12 2013-09-12 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Oberflächenmodifikation von partikulären Feststoffen
US20150037496A1 (en) 2013-01-09 2015-02-05 Imerys Pigments, Inc. Treatments for non-caking mine rock dust
PL2943651T3 (pl) * 2013-01-09 2021-11-29 Imerys Usa, Inc. Obróbka dla niezbrylającego kopalnianego pyłu kamiennego
CN106268387B (zh) * 2016-09-12 2018-11-23 青岛大学 一种细微颗粒物加料装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2513608C2 (de) * 1975-03-27 1982-08-05 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur Hydrophobierung von Kieselsäuren und Silikaten mit Organosilanen
US4743344A (en) * 1986-03-26 1988-05-10 Union Carbide Corporation Treatment of wastes from high purity silicon process
DE4419234A1 (de) * 1994-06-01 1995-12-07 Wacker Chemie Gmbh Verfahren zur Silylierung von anorganischen Oxiden
DE10260323A1 (de) * 2002-12-20 2004-07-08 Wacker-Chemie Gmbh Wasserbenetzbare silylierte Metalloxide
US7494636B2 (en) * 2002-12-27 2009-02-24 Nippon Aerosil Co., Ltd. Highly dispersible fine hydrophobic silica powder and process for producing the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102939343A (zh) * 2010-05-20 2013-02-20 萨克特本化学有限责任公司 官能化颗粒及其使用
CN102939343B (zh) * 2010-05-20 2014-11-19 萨克特本化学有限责任公司 官能化颗粒及其使用
CN112625431A (zh) * 2020-12-21 2021-04-09 宁波高新区卓尔化工科技有限公司 Pa包装材料

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007084245A3 (en) 2007-10-04
JP2009523690A (ja) 2009-06-25
EP1979422A2 (en) 2008-10-15
US20090030222A1 (en) 2009-01-29
KR20080093133A (ko) 2008-10-20
WO2007084245A2 (en) 2007-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101389715A (zh) 官能化含硅烷粒状材料的系统与方法
CN1326861C (zh) 水可润湿的甲硅烷基化金属氧化物
ES2198807T3 (es) Cargas modificadas superficialmente, procedimiento para su produccion, asi como su uso.
CA2536441C (en) Surface-modified nanoparticles, their preparation and use
US7585993B2 (en) Organosilane-modified polysiloxanes and their use for surface modification
EP1554221B1 (en) Aqueous silica dispersion
AU2010223304B2 (en) Aqueous silanized silica dispersion
CN1051747C (zh) 二氧化硅的甲硅烷基化方法以及由此制得的产品及其应用
CN1934186B (zh) 高度填充的聚烯烃复合物
JP4688895B2 (ja) シリカのシラノール基含有率が低いシリカ
US7553888B2 (en) Aqueous dispersion
JP4177330B2 (ja) 有機シリコン化合物、および、シリカを処理するための配合物
KR0159835B1 (ko) 무기산화물의 실릴화 방법
US20040077768A1 (en) Colloidal silica composition
CN101568603B (zh) 金属氧化物上的有机官能硅树脂层
KR101870057B1 (ko) 표면-개질된 미립자 산화금속
JP4235169B2 (ja) 水性分散液
CN101522821B (zh) 用聚硅氧烷表面改性的颗粒和其生产方法
CN103965658A (zh) 二氧化硅复合颗粒及其制备方法
JP4499563B2 (ja) シリカを処理するためのクロロシラン配合物
KR101787686B1 (ko) 미립자 고체의 표면 개질 방법
CN102348485B (zh) 从乳酸发酵液中除去邻二醇的方法
US20190055406A1 (en) Treated inorganic particulate material for improving performance of construction and assembly compounds

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090318