DD248348B1

DD248348B1 - Verfahren zur hydrophobierung von pyrogener und gefaellter kieselsaeure

Info

Publication number: DD248348B1
Application number: DD28943786A
Authority: DD
Inventors: Rainer Schnabel; Ottomar Ruehl; Volkmar Schulze; Gerhard Roewer; Ernst-Otto Reher; Heinz Behrens
Original assignee: Tech Hochschule C Schorlemmer
Priority date: 1986-04-21
Filing date: 1986-04-21
Publication date: 1989-04-26
Also published as: DD248348A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modifizierung, insbesondere der Hydrophobierung von Siliziumdioxid (z B pyrogene Kieselsaure) fur den Einsatz als Additiv, Verdickungsmittel oder Inertstoff in Flussigkeiten.wie ζ B Lacken Farben Harzen Polymeren und Pulvern sowie Emulsionen u dgl

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

In vielen Gebieten der Technik werden ζ B nach dem Aerosilverfahren (DE PS 762723,830786,1156910 US-PS 2871140,

3103495) erzeugte pyrogene Kieselsauren angewendet, die naturgemäß einen hydrophilen Charakter aufweisen Die Hydrophihe schrankt die Anwendungsbreite dieser Kieselsauren ein, da sie fur spezielle Anwendungsbeispiele, wie die Verdickung von wasserbeständigen Systemen, den Einsatz in Korrosionsschutzfarben usw nachteilig ist Deshalb sind Verfahren bekannt, die es gestatten, aus hydrophilen hydrophobe Kieselsauren zu erzeugen in dem die Anzahl der zur Wasserstoff-Bruckenbindung fähigen, sich an der Oberflache der Kieselsäure-Teilchen befindlichen Silanolgruppen (SiOH Gruppen) gezielt vermindert wird

Nach einem ersten Verfahren (Stohr, W , Bauer, G Thomas, K LiebigsAnn Chem 604 104 [1957]) wird die Anzahl der Silanolgruppen durch Umsetzung mit Alkylchlorsilanen oder Alkoholen verringert Die die Hydrophobie hervorrufenden Gruppen sind beim Einsatz in Flussigkeiten/Flussigkeitsgemischen oft störend, da sie selbst unerwünschte Wirkungen wie ζ Β durch chemische Reaktionen mit den Flüssigkeiten oder Komponenten der Gemische eingehen Außerdem geht bei diesem Verfahren der hydrophile Charakter der Kieselsaure oft ganz verloren, was gleichfalls nachteilig sein

In einem zweiten Verfahren wird durch eine Kondensation von OH-Gruppen, die durch eine thermische Behandlung der hydrophilen Kieselsaure erreicht wird, die Anzahl der Silanolgruppen verringert Dieses Verfahren ist energetisch aufwendig und schwer reproduzierbar zu steuern

In weiteren Verfahren wird eine Ionisation der OH-Gruppen durch eine Erhöhung des pH-Wertes der Flussigkeit/des Flussigkeitsgemisches mit der hydrophilen Kieselsaure erreicht Diese sind fur solche Anwendungen nicht geeignet, bei denen eine pH-Wert Änderung der Suspension unerwünschte Wirkungen infolge chemischer N eben reaktionen hervorruft oder die aus dem lonenzusatz resultierenden Fremdionen stören

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat zum Ziel, die Hydrophobierung von ansonsten hydrophilen Siliziumoxid so zu ermöglichen, daß die hydrophilen Eigenschaften beseitigt bzw teilweise vermindert und die Nachteile der bekannten Verfahren aufgehoben werden

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Hydrophobierung von ansonsten hydrophilen Siliziumdioxid zu schaffen das dessen hydrophilen Charakter einfach und effektiv ganz bzw teilweise beseitigt und es gestattet, spezielle anwendungstechnische Eigenschaften wie ζ B das Fließ und Benetzungsverhalten von Suspensionen einzustellen Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß das hydrophile Siliziumoxid 1 Minute bis 6 Stunden der Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise von Ultraviolett- oder Röntgenstrahlung ausgesetzt wird Als Strahlungsquellen werden vorzugsweise folgende eingesetzt

UV Strahler (Wellen)angenbereich 200—400nm) und Röntgen Strahler (gefilterte und ungefilterte Strahlung) Die ganzflachige Bestrahlung der amorphen Kieselsaure wird dadurch erreicht, daß entweder diese in a η sich bekannten Vorrichtungen durch eine Strömung an der Strahlungsquelle kontinuierlich vorbeigefuhrt wird oder die amorphe Kieselsaure stetig oder periodisch gemischt wird, so daß ihre gesamte Oberflache mit der elektromagnetischen Strahlung in Wechselwirkung treten kann Überraschend wurde gefunden, daß sich die Silanolgruppendichte, die die an der Oberflache der amorphen Kieselsaure verteilten Silanolgruppen kennzeichnet, in Abhängigkeit von der Strahlungsdauer und/oder Strahlungsintensität verringert Das Verfahren findet Anwendung sowohl fur nicht vorbehandelte pyrogene Kieselsauren (produktionsfrische oder gealterte Produkte) als auch fur thermisch vorbehandelte Proben

Die thermische Vorbehandlung kann dabei bekanntermaßen ζ B als Entwässerung der pyrogenen Kieselsaure bei Temperaturen bis 200⁰C bei Normaldruck oder unter Vakuum erfolgen Die Bestrahlung der pyrogenen nicht vorbehandelten oder vorbehandelten Kieselsauren kann sowohl in Anwesenheit von Luftsauerstoff als auch unter Inertgasatmosphare durchgeführt werden Diese Kieselsauren können dabei unter Normaltemperatur oder bei erhöhter Temperatur bis 200⁰C bestrahlt werden

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an Ausfuhrungsbeispielen erläutert werden

Als hydrophile pyrogene Kieselsaure wurde Aerosil A 200 verwendet Die Bestrahlung der unvorbehandelten und vorbehandelten Proben wurde bei Normaltempertur (25⁰C) und bei Anwesenheit von Luftsauerstoff vorgenommen Verwendet wurde zum einen Cu-K^-Rontgenstrahlung und zum anderen die UV-Strahlung einer Quecksilbermitteldrucklampe HBO 200 Die Bestrahlungsdauer betrug 100 Minuten Die Proben wurden 6 Stunden bei 133,3Pa und 200°C thermisch vorbehandelt

Nach der Behandlung wurde experimentell die Konzentration der OH-Gruppen auf der Aerosiioberflache durch die Umsetzung mit der Grignard-Verbindung CH₃MgI und Messung des freigesetzten Methangasvolumens ermittelt Es ist repräsentativ fur die an der Oberflache vorhandenen Silanolgruppen

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse die die deutliche Wirkung der ultravioletten Strahlung ausweisen

Tabelle 1	Vorbehandlung	Bestrahlung	[0H]mmol/g	OH-Gruppen pro nm'
/	/	0,672	2,02
133,3 Pa/200 ⁰C	/	0 508	1,53
/	Röntgen	0,679	2,04
133,3 Pa/200 °C	Röntgen	0,577	1,73
/	UV	0,334	1,01
133,3 Pa/200 ⁰C	UV	0,338	1,01

Claims

1. Verfahren zur Hydrophobierung von pyrogener und gefällter Kieselsaure, gekennzeichnet dadurch, daß sowohl thermisch unvorbehandeltes als auch thermisch vorbehandeltes amorphes Siliziumdioxid, das bei Temperaturen bis 200⁰C unter Normaldruck oderVakuum entwassert wurde, 1 bis 360 Minuten einer elektromagnetischen Strahlung unter Normaltemperatur oder im Temperaturbereich bis 200⁰C unter O₂- oder Inertgasatmosphare ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als elektromagnetische Strahlung vorzugsweise UV-Strahlung im Wellenlangenbereich von 200-400 nm angewendet wird.