DE1467023C - Verfahren zur Inkorporierung von Wasser in feinstverteilter Kieselsäure - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inkorporierung von Wasser in feinstverteilter Kieselsäure, bei welchem ein System »Wasser in Kieselsäure« entsteht, das durch Druckeinwirkung zerstört werden kann, wobei das Wasser wieder freigegeben wird.

Es ist bekannt, feinstverteilte Oxide von Metallen oder Metalloiden, insbesondere des Siliciums, als Verdickungsmittel für Flüssigkeiten zu verwenden. Für viele Anwendungszwecke, insbesondere in der Pharmazie, hat sich die pyrogen gewonnene Kieselsäure als im hohen Maße geeignet erwiesen. Sie stellt ein koaguliertes Silicfumdioxid-Aerosol mit einer Primärteilchengröße von etwa 10 bis 40 ΐημ Durchmesser dar.

Es ist weiterhin bekannt, daß dieses Kieselsäureaerosol das Fließverhalten von Flüssigkeiten steuerbar beeinflußt, wobei schon mit 5 bis 8°/o dieses Aerosols ein Gel aufgebaut werden kann. Es läßt sich so z. B. eine wäßrige Dispersion feinstverteilter Kieselsäure herstellen, wobei dieses System je nach der zugegebenen SiO₂-Menge als Dispersion in flüssiger oder halbfester Form als Gel vorliegt und die Kieselsäufeteilchen vom Wasser benetzt sind.

Aus der Zeitschrift »Angewandte Chemie«, 72, 744 bis 750 (1960), ist auch bekannt, daß ein hochdisperses Siliciumdioxid, welches durch »Flammenhydrolyse« gewonnen ist, in Mehrschichtenadsorption bis über 40% seines Gewichtes an Wasser aufzunehmen vermag und dennoch den Habitus eines frei fließenden »trockenen« Pulvers behält; jedoch befindet sich hierbei das Wasser auf der SiO₂-Oberfläche, indem die SiO₂-Teilchen vom Wasser umhüllt und ~ ' ebenfalls benetzt sind. _·...,

Der Erfindung lag die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches die Einarbeitung von Wasser in feinstverteilter Kieselsäure derart ermöglicht, daß die Bildung einer Dispersion oder eines Gels im üblichen Sinne vermieden wird und die SiO₂-Teilchen nicht vom Wasser benetzt sind, wobei ein System gebildet werden soll, welches als Pseudo-Emulsion vom Typus W/ö bezeichnet werden könnte.

Das kennzeichnende der Erfindung ist darin zu sehen, daß Wasser im Gewichtsverhältnis von 5:1 bis" 10 :1, insbesondere 8 bis 9 :1, in pyrogen gewonnenes, feinverteiltes und durch Umsetzung mit einem -45 Halogensilan modifiziertes Siliciumdioxid durch intensives Schütteln und/oder Verdüsen in einer Zweistoffdüse inkorporiert wird.

Als hydrophobiertes Kieselsäureaerosol verwendet man vorteilhafterweise hierbei ein durch Umsetzung mit 10 % entsprechend 0,75 mMol Dimethyldichlorsilan gewonnene, hydrophobierte Kieselsäure mit einer Oberfläche nach BET von 150 m²/g und einem Kohlenstoffgehalt von 1,0 bis 1,5%.

Beispiel ^l

Ein nach der deutschen .Auslegeschrift 1163 784 gewonnenes hydrophobiertes Produkt wird mit Wasser im Gewichtsverhältnis von Füllstoff zu Wasser = 1:8 bis 1:10 zusammengegeben. Damit erhält man nach zwei- bis dreistündigem Schütteln auf der Schüttelmaschine (zylindrische Gefäße, Füllgrad nicht über 60 Volumprozent) und/oder nach kontinuierlicher Verdüsung beider Komponenten im entsprechenden Mischungsverhältnis in einer Zweistoffdüse mit nachfolgender geeigneter Abscheidung ein pulvriges einheitlich wirkendes System, wobei das Wasser scheinbar verschwunden ist.

Bringt man das Material in Kontakt mit, der Haut, so verspürt man eine Kühlwirkung, jedoch wird die Haut vom Wasseranteil nicht benetzt. Die Standfestigkeit der Emulsion ist außerordentlich (groß. Nur bei starken Temperaturschwankungen wird ein gewisses Ausschwitzen des Wassers beobachtet. Prüfungen zur Beständigkeit der Emulsion ergaben, daß beim Einfrieren eine relativ feste, weiße {Masse entsteht, welche sich mit einem Spatel noch zerteilen läßt. Nach Auftauen wird der Hauptteil Wasser irreversibel als zusammenhängende flüssige Phase ausgeschieden. Beim vorsichtigen Eintrocknen hinterbleibt ein homogenes, einwandfrei hydrophobes?' Produkt, wie es vor der Emulgierung vorgelegen hat. ■ ■

Bei Produkten mit minderer Hydrophobie gelingt keine einwandfreie Inkorporierung. Hierbei entstehen Bezirke größeren Ausmaßes, welche als echte Dispersion auftreten und zum Abtrennen einer zweiten Phase führen. ,

Hinweise auf die Natur des Vorganges ergeben sich auch aus den Mikrofotos gemäß der Fig. 1, 2 und 4. Die F i g. 3 dient zur Erläuterung des Größenbereiches der Emulsionsteilchen, wobei ein Teilstrich 0,01 mm bedeutet. Die Fig. 4 stellt eine Auflichtaufnahme dar. ■ - '"■:".

Durch das langdauernde Schütteln und/oder Verdüsen wird das Wasser in Tröpfchen von 2 bis 3 · 10~² mm zerrissen, und die sehr viel kleineren ■Sekundärteilchen des schwach agglomerierten hydrophoben SiO₂ legen sich auf die Oberfläche des Wassers wie eine Haut. Durch die hydrophoben Eigenschaften dieser Haut wird das Zusammenläufen der Tröpfchen verhindert, ähnlichstem Effekt bei schmutzigem Quecksilber. Durch Reibung oder starken Druck kann diese Pseudo-Emulsion zerstört werden, so daß das Wasser austritt und irgendeinem gewünschten Verwendungszweck zugeführt werden kann. Es ist auch möglich, zur Inkorporierung nicht nur reines Wasser, sondern wäßrige Lösungen geeigneter Stoffe, z. B. Pharmazeutika oder Kosmetika oder andere, zu verwenden, wobei in Betracht gezogen werden muß, daß solche Stoffe in wäßriger Lösung verwendet werden sollen, welche keine Störung des Systems eintreten lassen.

Das erfindungsgemäße System (Pseudo-Emulsion) kann beispielsweise auch als Feuerlöschmittel, in der Kautschuk- und Kunststoffertigung sowie in der Textil- und Papierindustrie zur Anwendung gelangen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Inkorporierung von Wasser in feinstverteilter Kieselsäure, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser im Gewichtsverhältnis 'von 5 :1 bis 10:1, insbesondere 8 bis 9:1, in pyrogen gewonnenes, feinstverteiltes und durch Umsetzung mit einem Halogensilan modifiziertes Siliciumdioxid durch intensives Schütteln und/oder Verdüsen in einer Zweistoffdüse inkorporiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Umsetzung mit