CN1126738A - 憎水超细二氧化硅粉末和憎水硅灰石粉末及其制法 - Google Patents
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Abstract
一种用RnSi(OR)4-n或R′SiH(OR)2处理的憎水二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末，它们的憎水性好，在水中能100％的长期漂浮，即使煮沸也不下沉，它们制造方法简易，成本低，用作补强填料，能大大提高室温硫化硅橡胶的机械强度。
Description
本发明涉及有机高分子化合物使用的无机物配合材料，具体地说，是用有机硅化合物预处理的配料。
超细二氧化硅粉末俗称白炭黑，广泛用作硅橡胶的补强填料或其他有机高分子的填料。用气相燃烧法或液相沉淀法制得的超细SiO2粉末其表面均含有羟基，亲水性强。用作填料时，它与硅橡胶分子的亲和力和相容性差，不易均匀分散在硅橡胶中，使混炼时间加长，混炼好的胶料存放时会慢慢结构化而增加粘度，使用前需重新混炼。另外硅橡胶在高温使用时，易被二氧化硅的羟基降解，降低硅橡胶的力学性能。为了克服这些缺点，需要设法将SiO2表面的羟基换成有机基因，这一过程通常称为钝化处理或憎水处理，处理后的超细二氧化硅就成为憎水超细二氧化硅粉末。目前憎水超细二氧化硅粉末都是用六甲基二硅氮烷，八甲基四硅氧烷，六甲基环三硅氧烷，或聚二甲基硅氮烷低聚体处理超细二氧化硅粉末得到，(参见李光亮《合成橡胶工业》1991，14(6)433—436；B.B.Boonstra Rub.Chem.and Tech.1975(48)588)，但这类憎水超细二氧化硅粉末或者因原料价格高或者原料用量大、处理方法繁杂而成本高，不易推广使用。憎水硅灰石粉末也有类似的情况。
本发明的目的是提供成本低，制备容易，憎水性好的憎水超细二氧化硅粉末及憎水硅灰石粉末及其制造方法。
本发明的技术方案如下。
本发明的憎水超细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为1或2]或通式R′SiH(OR)2的有机硅化合物处理超细二氧化硅粉末或硅灰石粉末而成的憎水超细二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末，通式中R′为C1～C6的烃基，如甲基、乙基或苯基，R为C1～C4的烷基，如甲基或乙基。
本发明的憎水超细二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末的制备方法是将超细二氧化硅粉末或硅灰石粉末与具有通式R′nSi(OR)4-n[n为1或2]或R′Si(OR)2的有机硅化合物，及作为催化剂的挥发性碱混合，高速搅拌，随后加热除去挥发性碱和反应生成的低级醇，即制得作填料用的憎水超细二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末。作为催化剂的挥发性碱可以是低级有机胺或氨的水溶液，如甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、或氨的水溶液。当挥发性碱的水溶液浓度为20％(重量)时，超细二氧化硅粉末或硅灰石粉末与有机硅化合物及挥发性碱的优选重量比为100∶5～10∶5～10。
本发明的憎水超细二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末由于原料选用价格低廉的活性硅烷化合物，且用量少，制备又很简易，因此成本低，而产品憎水性非常好，它们长时间放入水中，仍100％漂浮在水面上，即使将水煮沸也不下沉，它们与硅橡胶或其它高分子材料相容性好，易于混炼分散，补强效果优异，而它们的生产方法极简单，只需将所有原料放在一高速搅拌混合器中搅拌、反应，整个过程只需20～60分钟。
实施例：
1、取1kg沉淀超细SiO2细粉与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，在高速混合搅拌器中搅拌25分钟，停止搅拌，取出后加热烘去催化剂甲胺(或氨)、反应生成的乙醇(或甲醇)和水，即得增水超细二氧化硅粉末。
2、取1kg燃烧法的超细SiO2放入高速搅拌器中，依次加入100g二甲基二甲氧基硅烷、100g二甲胺的20％(重量)溶液，高速搅拌30分钟，然后加热烘去甲胺、甲醇及水，即得憎水超细二氧化硅粉末。
3、取1kg沉淀法超细SiO2，60g甲基三甲氧基硅烷和60g氨的20％(重量)水溶液，在高速搅拌器中搅拌1小时，放置1天后，烘去氨、生成的甲醇及水，即得憎水超细二氧化硅粉末。
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进行试验，得到相同的结果。
4、取1kg经过气流粉碎的硅灰石细粉，放入高速搅拌器中，依次加入50g二甲基二甲氧基硅烷和50g氨的20％(重量)水溶液，搅拌30分钟，取出后烘去氨、甲醇和水，即得憎水硅灰石粉末。
5、取超细Sio2粉末1kg与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，快速搅拌1小时，取出在高温下烘去氧、醇和水，即得憎水超细二氧化硅粉末。
6、取1kg超细沉淀SiO2，50g二苯基二甲氧基硅烷，40g二甲基二甲氧基硅烷与80g氨的20％(重量)水溶液在高速混合器中搅拌40～50分钟，室温放置一天，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，同样处理，也得到同样的憎水处理结果。
用此两法处理的SiO2粉末适合作苯甲基硅橡胶的补强填料。
7、将例1中所得的憎水超细二氧化硅粉末与室温硫化硅橡胶(端羟基聚二甲基硅氧烷，粘度9800
cp)混合均匀，观察填料量对硅橡胶粘度增加的影响，并用未处理的二氧化硅粉末作平行对照，结果见表1。
表1不同填料量的砖橡胶粘度(
cp)
| SiO2名称 | 每100份端羟基聚二甲基硅氧烷加入SiO2重量份 | ||||||||
| 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | ||
| 沉淀SiO2 | 未处理 | 30000 | 300000 | 800000 | ＞1000000 | ||||
| 憎水处理 | 21000 | 28000 | 39000 | 52000 | 58000 | 95000 | 360000 | 500000 | |
| 超细沉淀SiO2 | 未处理 | 27000 | 530000 | ＞1000000 | |||||
| 憎水处理 | 19000 | 29000 | 41000 | 56000 | 74000 | 320000 | 380000 | 600000 | |
从上表可以看出，用本发明的憎水二氧化硅粉末作填料，硅橡胶的粘度增加较少，也就是说，达到同样粘度，用本发明的憎水二氧化硅粉末作补强填料，就可加入更多的补强填料，而补强填料加入愈多，硫化后硅橡胶的强度就愈高，所以用本发明的憎水二氧化硅粉末，能大大提高室温硫化硅橡胶的机械强度。
Claims (6)
1、一种作填料用的憎水超细二氧化硅粉末，它是由超细二氧化硅粉末用有机硅化合物进行憎水处理而成，其特征是有机硅化合物具有通式R′nSi(OR)4-n[n为1或2]或通式R′SiH(OR)2，其中R′为C1～C6的烃基，R为C1～C4的烷基。
2、一种作填料用的憎水硅灰石粉末，它是由硅灰石粉末用有机硅化合物进行憎处理而成，其特征是有机硅化合物具有通式R′nSi(OR)4-n[n为1或2]或通式R′SiH(OR)2，其中R′为C1～C6的烃基，R为C1～C4R的烷基。
3、根据权利要求1或2所述的憎水超细二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末，其特征是有机硅化合物的通式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、根据权利要求1或2所述的憎水超细二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末的制备方法，其特征是将超细二氧化硅粉末或硅灰石粉末与具有通式R′nSi(OR)4-n或R′SiH(OR)2的有机硅化合物及作为催化剂的挥发性碱混合，高速搅拌，随后加热除去挥发性碱及反应生成的低级醇，即得能作填料用的憎水超细二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末。
5、根据权利要求4所述的制备方法，其特征是作为催化剂的挥发性碱可以是低级有机胺或氨的水溶液。
6、根据权利要求4所述的制备方法，其特征是超细二氧化硅粉末或硅灰石粉末与有机硅化合物及挥发性碱的优选重量比为100∶5～10∶5～10。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C01 | Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| REG | Reference to a national code |
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