DE1939619B2 - Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion von SiO2.Teiichen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion von SiO2.TeiichenInfo
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Description
45
Das Hauptpatent 16 67 622 betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion von SiO2-TeH-chen
mit einem mittleren Durchmesser von mehr als A und einem Mol-Verhältnis SiO2: M2O, worin M *>
für ein Alkalimetallatom steht, im Endprodukt von nicht weniger als 50:1, wobei aus einer Dispersion von
SiO2-TeiIchen mit einem mittleren Durchmesser, der
größer als 500 A ist, in einer wäßrigen Alkalimetallsilikatlösung Wasser verdampft wird, durch Zugabe von
saurer wäßriger Kieselsäure in einer solchen Menge, daß das vorgelegte SiO2 nicht weniger als 1% des
Gehalts im Endprodukt beträgt, zu einer vorgelegten erwärmten Dispersion von SiO2-Teilchen mit einem
Mol-Verhältnis M2O : SiO2 von 1 :5 bis 1 :40. Μ
Kieselsäureaquasole, d. h. Dispersionen von Siliciumdioxid
kolloidaler Teilchengröße in wäßrigem Medium sind im Handel erhältliche Materialien. Es sind
verschiedene Produkte dieser Art bekannt, deren Erscheinungsform, Eigenschaften und Verwendung in ω
großem Ausmaß von der Durchschnittsteilchengröße des Siliciumdioxids abhängt. Die Durchschnittsteilchengröße
ist nun als unsymmetrischer Durchmesser definiert und wird in der Weise bestimmt, wie es von P.
Debye (J. Physical Chemistry 51 [1947] 18) und B. R.
Jennings und H. G. G e r r a r d (J. Colloid Science,
20 [1965] 448) beschrieben worden ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen
Dispersiomsn von SiO2-Teilchen mit solcher Teilchengröße
anzugeben, daß das Produkt »milchig« aussieht, im Gegensatz zu durchscheinenden oder klaren Solen,
die für Teilchen mit kleinerem Durchmesser typisch sind, und das einfacher durchgeführt werden kann, als
das Verfahren des Hauptpatents.
Es wurde nunmehr gefunden, daß Solen bzw. wäßrige Dispersionen von SiO2-Teilchen, die im wesentlichen
den »milchigen« Solen ähnlich sind, nach einem einfacheren Verfahren hergestellt werden können, bei
dem der Anfangsansatz an Stelle einer Dispersion von vorgeformten Siliciumdioxid-Teilchen eine wäßrige
Alkalimetallsilikatlösung darstellt.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine weitere Ausgestaltung bzw. Verbesserung des Verfahrens
gemäß Patent 16 67 622 der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß an Stelle der
Dispersion eine wäßrige Alkalimetallsilikatlösung vorgelegt wird, die eine Anfangskonzentration, ausgedrückt
als SiOrGehalt von 2,5 bis 10 Gew.-% aufweist, und die Menge der zugeführten wäßrigen Kieselsäure
so eingestellt ist, daß das Molverhältnis des als Kieselsäure zugeführten SiO2 zu dem M2O-Gehalt des
Alkalisilikats in dem Ansatz wenigstens 25 :1 beträgt.
In der Alkalimetallsilikatlösung kann das Molverhältnis
SiO2 zu M2O beispielsweise 1 :1 bis 4,5 :1 betragen
und liegt gewöhnlich im Bereich von 2:1 bis 4 :1. Die
Alkalimetallsilikatlösung des Ansatzes ist gewöhnlich Natriumsilikat Andere Alkalimetallsilikate, beispielsweise
Kaliumsilikat oder ein Gemisch von Alkalimetallsilikaten, können verwendet werden, aber ihre Verwendung
empfiehlt sich gewöhnlich nicht aus wirtschaftlichen Gründen.
Wie oben ausgeführt, besteht ein Gegenstand des vorliegenden Verfahrens darin, daß es nicht erforderlich
ist, daß der Ansatz vorgeformte Siliciumdioxid-Partikel enthält. Andererseits beeinflußt das Vorhandensein
geringer Mengen solcher Teilchen den Ablauf des Verfahrens nicht nachteilig. Wo beispielsweise ein
Reaktionsgefäß verwendet wird, um eine Aufeinanderfolge von Sol-Ansätzen herzustellen, kann ein Ansatz
Spuren des Sols enthalten, die in dem Gefäß aus dem vorausgehenden Ansatz verblieben sind. Sofern Siliciumdioxid-Teilchen
vorhanden sind, sollte ihre Menge derart sein, daß das Molverhältnis Gesamt-SiO2 (d. h.
SiO2, das als Teilchen vorhanden ist plus dem, das als Alkalimetallsilikat vorhanden ist) zu M2O geringer als
5:1 ist, und weiterhin sollte die Konzentration des Silikats in der Lösung in dem angegebenen Bereich
gehalten werden. Vorzugsweise besteht der Ansatz im wesentlichen aus der wäßrigen Alkalimetallsilikatlösung,
womit ausgedrückt werden soll, daß er anfangs frei oder im wesentlichen frei von kolloidalen Siliciumdioxid-Teilchen
ist.
In der Praxis wird das erfindungsgemäße Verfahren gewöhnlich In einem Kessel durchgeführt, der mit einem
Rührwerk oder anderen Mitteln ausgestattet ist, um den Inhalt des Kessels in Bewegung zu halten, und man läßt
während der Zugabe von wenigstens einem Teil der Kieselsäurelösung Wasser verdampfen. Das Verfahren
wird gewöhnlich bei atmosphärischem Druck durchgeführt, und der Kesseiinhalt wird bei oder nahe dem
Siedepunkt gehalten, um eine Verfahrenstemperatur von ungefähr 100° C herzustellen. Erhöhte oder
reduzierte Drücke zur Bildung von Siedepunkten über oder unter 1000C können verwendet werden, jedoch
sollte vorzugsweise die Temperatur während der Zugabe der Kieselsäure nicht weniger als 90° C
betragen, und das Arbeiten unter ungefähr 80° C kann, wenigstens während der Zugabe, eine nachteilige
Wirkung auf das Produkt haben.
Die Menge und Konzentration der Kieselsäurelösung to und die relativen Verdampfungs- und Zugabeverhältnisse
sind gewöhnlich derart, daß das Volumen des Sols das der Anfangs-Alkalimetallsilikatlösung überschreitet.
Das Verhältnis der Volumerhöhung muß jedoch nicht konstant sein. Bei einer gegebenen Verdampfungsgeschwindigkeit
scheint eine Wechselbeziehung zwischen der Zugabegeschwindigkeit der Kieselsäure während
der frühen Stufen des Verfahrens und der Durchschnittsteilchengröße
des Produkts zu bestehen, wobei die Teilchen um so größer sind, je langsamer die
Zugabegeschwindigkeit ist Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, daß die Konzentration der Anfangs-Alkalimetallsilikatlösung
in dem Ansatz ein Hauptfaktor zur Bestimmung der Durchschnittspartikelgröße des Produkts ist, die mit der Konzentration der Lösung
zunimmt Es ist daher eine zu schnelle Verdünnung des Anfangsansatzes zu vermeiden, die dann auftritt, wenn
die Zugabegeschwindigkeit der Kieselsäure wesentlich größer ist als die Verdampfungsgeschwindigkeit, und in
einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Ausgleich zwischen den beiden Geschwindigkeiten
so eingestellt, daß die in Lösung in dem Kesselinhalt vorhandene Silikatkonzentration, als SiO2
ausgedrückt nicht unter 2,5 Gew.-% der Lösung (d. h. des Gesamtgewichts von Wasser und löslichem Siikc.)
fällt, bis das Molverhältnis SiO2, das als Kieselsäure zugeführt wird, zu dem M2O in Lösung wenigstens 20 :1
ist.
Das Verfahren der Erfindung ist von besonderem Wert zur Herstellung von Solen mit unsymmetrischen
Durchmessern von ungefähr 750 bis 1500 A, beispielsweise von ungefähr 1000 bis 1500 A, und zur Bildung des
Ansatzes haben die entsprechenden Alkalimetallsilikat-Iösungen Si02-Konzentrationen von 3 bis 5 Gew.-%.
Das Molverhältnis des SiO2, das als wäßrige
Kieselsäure zugeführt wird, zu dem M2O, das im Ansatz vorhanden ist hat ebenso auf die Teilchengröße des
Produkts eine Wirkung. Je höher dieses Verhältnis ist, um so größer ist die Teilchengröße des Produkts. Das
Verhältnis sollte wenigstens 25 :1, beispielsweise von χ
25 :1 bis 500 :1 sein und ist vorzugsweise von 50 :1 bis
250 :1 und insbesondere von 100 :1 bis 200 :1. Die
bevorzugten Verhältnisse ergeben Sole mit pH-Werten bei 20° C im Bereich von 8,5 bis 11,0, im besonderen 8,7
bis 10,5.
Die nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Sole können jede gewünschte Konzentration von
Siliciumdioxid in weitem Bereich aufweise.;. Für bestimmte Verwendungen werden Sole mit einem
Siliciumdioxid-Gehalt von ungefähr 15 Gew.-% ge- M wünscht; gewöhnlich werden konzentriertere Produkte
bevorzugt, beispielsweise Sole mit einem Gehalt von wenigstens 20 Gew.-% Siliciumdioxid und vorzugsweise
von 30 bis 50 oder sogar mehr, beispielsweise bis zu 55
oder 60 oder sogar 65 Gew.-°/o Siliciumdioxid. Solche Sole können nach einem Verfahren erhalten werden, bei
dem die Verdampfungs- und Zugabegeschwindigkeiten so eingestellt werden, daß das Produkt nach Beendigung
der Zugabe die gewünschte Siliciumdioxidkonzentration aufweist. Nach einem anderen Herstellungsverfahren
für ein konzentriertes Kieselsäuresol wird das erfindungsgemäße Verfahren, wie oben definiert, zur
Herstellung eines verdünnten Kieselsäuresols bis zu 15%, beispielsweise von 4 bis 10% und insbesondere
von 5 bis 7 Gew.-% Siliciumdioxid verwendet Das verdünnte Kieselsäuresol wird dann ohne Zugabe
weiterer Kieselsäure verdampft, bis die gewünschte Konzentration an Siliciumdioxid in dem Rückstandsol
erreicht ist Das Sol bleibt während der Konzentration stabil, und die Partikelgröße ist im wesentlichen
unverändert. Es ist ebenso möglich, das verdünnte Sol unter reduziertem Druck bei Temperaturen zu verdampfen,
die unter denen liegen, wie sie zur Bildung des Sols aus Kieselsäure als wünschenswert in Betracht
kämen. Auf diese Weise kann eine Wirtschaftlichkeit des Arbeitsverfahrens erreicht werden, weil wirksamere
Verdampfer verwendet werden können.
Im allgemeinen besteht eine bevorzugte Minimalzeit der Erhitzung und demgemäß eine bevorzugte maximale
Verdampfungsgeschwindigkeit während der Solbildung. Diese hängen von einer Vielzahl von Faktoren,
einschließlich dem technischen Umfang der Arbeitsverfahren und der Wärmeübertragung des verwendeten
Kessels, ab. Es ist demgemäß eine Anzahl von Versuchen notwendig, um für den jeweiligen Fall
optimale Bedingungen zu ermitteln. Bei dem Versuch lieferte die Zugabe von Kieselsäure während einer
Zeitdauer von 3 bis 25 Stunden im allgemeinen zufriedenstellende Ergebnisse, wobei die optimale
Zeitdauer oftmals im Bereich von 6 bis 12 Stunden liegt.
Im Rahmen der angegebenen Verfahrensbedingungen haben die Mehrzahl der Siliciumdioxid-Teilchen in
dem Produkt Durchmesser, die innerhalb einem Bereich von möglicherweise 200 oder 300 A variieren, aber es
werden ebenso einige kleinere und größere Teilchen gebildet. Teilchen mit einem Durchmesser von 500 A bis
ungefähr 2500 A bleiben in einem wäßrigen Dispersionsmedium für meist unbegrenzte Zeit suspendiert,
während größere Teilchen dazu neigen, sich beim Stehenlassen in Form eines Sediments abzulagern.
Demgemäß kann das erfindungsgemäße Verfahren eine weitere Stufe beinhalten, bei der das Ausgangsprodukt
in Fraktionen entsprechend den unterschiedlichen Bereichen der Teilchengröße getrennt wird. Die
Abtrennung kann in einer einfachen Dekantierung eines überstehenden Sols von einem Sediment bestehen, das
sich nach Lagerung des Ausgangsprodukts in einem bestimmten Zeitraum gebildet hat, oder es kann das
Ausgangsprodukt zentrifugiert werden.
Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Kieselsäure dem Fachmann bekannt. Man kann wäßrige
Kieselsäure so ansehen, daß sie Siliciumdioxid in einer »aktiven« Form enthält, die leicht Polymerisationen
unterliegt. Demgemäß sind Zubereitungen wäßriger Kieselsäure relativ unstabil und bestehen im allgemeinen
in flüssiger Form nur bei geringen Konzentrationen von nicht mehr als ungefähr 4 oder 5 Gew.-%
Siliciumdioxid, obgleich unter bestimmten Bedingungen auch höhere Konzentrationen, beispielsweise bis zu 8%,
erreicht werden können.
Die im vorliegenden Falle bevorzugte wäßrige Kieselsäure wird dadurch erhalten, daß man eine
verdünnte Alkalimetallsilikatlösung, üblich Natriumsilikat, mit einem Kationenaustauscherharz in der Wasserstoff-Form,
wie beispielsweise in der britischen Patentschrift 6 45 703 beschrieben, in Kontakt bringt. Es wird
ein ausreichend hoher Teil der Alkalimetallionen aus diesem Produkt entfernt, so daß das Produkt einen
sauren pH erhält. So wird normalerweise die wäßrige Kieselsäure bei 15° C einen nicht höheren pH-Wert als 6
haben, und vorzugsweise liegt der pH-Wert bei 15°C im
Bereich von 2,5 bis 4,0. Eine Kieselsäure dieser Art hat eine begrenzte Lagerfähigkeit, und es ist daher
vorteilhaft, das Verfahren zur Herstellung der Kieselsäure
so mit dem erfindungsgemäßen Hauptverfahren zu schalten, daß nur eine minimale Verzögerung in der
Verwendung der Kieselsäure nach ihrer Herstellung eintritt Es ist wünschenswert, keine Kieselsäurelösung
zu verwenden, die mehr verdünnt als notwendig ist, und Lösungen mit SiO2-Konzentrationen von 3 bis 4
Gew.-% stellen einen zufriedenstellenden Kompromiß zwischen Konzentration und Stabilität dar. Zu der
Herstellung der Kieselsäure kann ebenso eine Behandlung mit einem Anionenaustauscherharz gehören, wobei
fremde Anionen, beispielsweise Chlorid und Sulfat, die gewöhnlich in kommerziellen Alkalimetallsilikatlösungen
vorhanden sind, entfernt werden. Eine Form der Behandlung zur Entfernung von Anionen oder zur
Verringerung der Anionenkonzentration auf eine annehmbare Höhe ist wesentlich, wenn die Kieselsäure
in einem Verfahren hergestellt wird, das die Herstellung von Anionen als Nebenprodukt beinhaltet, beispielsweise
durch die Hydrolyse von Siliciumtetrachlorid oder von Siliciumsulfid.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele erläutert. Die verwendete Kieselsäure wurde durch
Perkolieren einer verdünnten Lösung von Natriumsilikat durch eine Kolonne von Kationenaustauscherharz
in der Wasserstoffionenform und dann durch eine Kolonne von Anionenaustauscherharz in der Hydroxylionenform
erhalten.
Eine Lösung von 13 g Natriumsilikat (mit einem Gehalt von 3 g Natriumoxid und 10 g Siliciumdioxid) in
237 g Wasser, d. h. eine Lösung mit einer als SiO2 ausgedrückten Konzentration von 4 Gew.-%, wurde
gekocht und in einem 500-ml- Kolben gerührt. Zu dieser Lösung wurden 2559 g wäßrige Lösung von Kieselsäure
mit einer Siliciumdioxid-Konzentration von 3,82 Gew.-% und einem pH von 3,12 mit einer konstanten
Geschwindigkeit während 3,5 Std. zugegeben. Aus dem Gemisch wurde Wasser mit einer solchen Geschwindigkeit
verdampft, daß das Volumen des Gemischs in dem Kolben sich allmählich auf ungefähr 300 ml erhöhte. Das so
Produkt wurde dann in einen 1-I-Kolben überführt und
während Kochen und Rühren fortgesetzt wurden, wurden weitere 3583 g der wäßrigen Lösung von
Kieselsäure mit einer konstanten Geschwindigkeit während 4 Std. zugegeben. Aus dem gerührten Gemisch
wurde Wasser mit einer solchen Geschwindigkeit verdampft, daß das Volumen des Gemischs sich
allmählich auf ungefähr 709 ml erhöhte, wodurch man 850 g Sol mit einer Siliciumdioxid-Konzentration von
29,2 Gew.-% erhielt.
250 g dieses Sols wurden in einem 500-ml-Kolben
gekocht und weitere 1914 g der wäßrigen Lösung von Kieselsäure mit einer konstanten Geschwindigkeit
während 3,75 Std. zugegeben. Wasser wurde dann aus dem Gemisch mit einer solchen Geschwindigkeit
verdampft, daß das Volumen sich auf ungefähr 250 ml erhöhte, wobei man 330 g milchiges Sol mit den
nachfolgenden Eigenschaften erhielt:
| Siliciumdioxid-Konzentration: | 43,8% GewVGew. |
| Na20-Konzentration (durch | |
| Titrieren mit Säure auf pH 3,5): | 0,0594% GewVGew. |
| pH bei 200C: | 8,82 |
| Viskosität bei 21 "C (Redwood): | 7,6 cP |
| Wirksame Oberfläche | |
| (durch Titrieren): | 68m2/gSi02 |
| Unsymmetrischer Durchmesser | |
| der Teilchen | |
| (durch Lichtstreuung): | 1200 A |
| Molverhältnis als Kieselsäure | |
| zugeführtes SiO2 zu Na2O | |
| im Ansatz | = 166 f1 |
Eine Lösung von 7,17 g Natriumsilikat (mit einem Gehalt von 1,67 g Natriumoxid und 5,5 g Siliciumdioxid)
in 148,4 g Wasser, d. h. eine Lösung mit einer als SiO2
ausgedrückten Konzentration von 3,33 Gew.-%, wurde in einem 1-1-Kolben gekocht und gerührt. 824 g einer
wäßrigen Lösung von Kieselsäure mit einer Siliciumdioxid-Konzentration von 3,36 Gew.-% und einem pH
von 3,0 wurden mit einer konstanten Geschwindigkeit während 4 Std. der kochenden und gerührten Lösung
von Natriumsilikat zugegeben, und während dieser Zeit wurde eine Gesamtmenge von 430 g Wasser aus dem
Gemisch mit einer konstanten Geschwindigkeit verdampft. Das Volumen dieses Zwischensols betrug
510 ml.
255 ml des Zwischensols wurden in einem 2-1-Kolben
gekocht und gerührt. 1647 g wäßrige Lösung von Kieselsäure wurden mit einer konstanten Geschwindigkeit
während 4 Std. und danach weitere 893 g wäßrige Lösung von Kieselsäure mit einer konstanten Geschwindigkeit
während der nächsten 4 Std. zugegeben. Eine Gesamtmenge von 1542 g Wasser wurde aus dem
Gemisch mit einer konstanten Geschwindigkeit während 8 Std., d. h. der Zugabe der Kieselsäure, verdampft.
Zuletzt wurden zusätzliche 570 g Wasser verdampft, wodurch man 690 g milchiges Sol mit nachfolgenden
Eigenschaften erhielt:
Siliciumdioxid-Konzentration: 14,8% Gew7Gew.
Na2O-Konzentration (durch
Titrieren mit Säure auf pH 3,5): 0,071 % GewVGew.
pH bei 200C: 10,4
Spezifische wirksame Oberfläche
(durch Titrieren): 103 mVg SiO2
Molarverhältnis als
Kieselsäure zugeführtes SiO2
zu Na2O im Ansatz = 123 :1
Unsymmetrische Durchmesser
der Teilchen 510 A
Das zur Bestimmung der spezifischen wirksamen Oberflächen der Produkte der Beispiele verwendete
Titrierungsverfahren ist bei Sears, Analytical Chemistry, 1956,28,1981 angegeben.
Eine Lösung von 6,79 g Natriumsilikat (mit einem Gehalt von 1,58 g Natriumoxid und 5,21 g Siliciumdioxid)
in 148,5 g Wasser, d. h. eine Lösung mit einer als SiO2 ausgedrückten Konzentration von 3,35 Gew.-%
wurde in einem 1-l-Kolben gekocht und gerührt. 824 g
wäßrige Kieseisäureiösung mit einer Siliciumdioxid-
Konzentration von 3,36 Gew.-% und mit einem pH von 3,0 wurden mit einer konstanten Geschwindigkeit
während 4 Std. und danach weitere 403 g der wäßrigen Kieselsäurelösung mit einer konstanten Geschwindigkeit
während der nächsten 4 Std. zugegeben. Eine Gesamtmenge von 798 g Wasser wurde aus dem
Gemisch mit einer konstanten Geschwindigkeit während der 8 Std. der Kieselsäurezugabe verdampft. Das
Volumen dieses Zwischenprodukt-Sols betrug 550 ml.
220 ml des Zwischensols und 80 g Wasser wurden in einem 2-l-Kolben zum Sieden gebracht und gerührt.
1642 g wäßrige Kieselsäurelösung wurden mit einer konstanten Geschwindigkeit während 4 Std. und danach
weitere 857 g wäßrige Kieselsäurelösung mit einer konstanten Geschwindigkeit während der nächsten 4
Std. zugegeben. Eine Gesamtmenge von 1642 g Wasser wurde aus dem Gemisch mit einer konstanten
Geschwindigkeit während der 8 Std. der Kieselsäurezugabe verdampft. Zuletzt wurden zusätzlich 490 g
Wasser verdampft, wodurch man 676 g milchiges Sol mit den nachfolgenden Eigenschaften erhielt:
Siliciumdioxid-Konzentration: 15,0% Gew./Gew.
Na20-Konzentration (durch
Titrieren mit Säure auf pH 3,5): 0,0432% Gew./Gew.
pH bei 20-C: 9,92
Spezifische wirksame Oberfläche
(durch Titrieren): 97 mVg SiO2
Molarverhältnis des als
Kieselsäure zugeführten S1O2
zu Na2O im Ansatz = 164 : 1
Unsymmetrische Durchmesser
der Teilchen 586 Ä
35
Eine Lösung von 6,79 g Natriumsilikat (1,58 g Natriumoxid und 5,21 g Siliciumdioxid) in 138,5 g
Wasser, d. h. eine Lösung mit einer als S1O2 ausgedrückten
Konzentration von 3,58 Gew.-%, wurde in einem 1-l-Kolben gekocht und gerührt. 1248 g einer wäßrigen
Kieselsäurelösung mit einer Siliciumdioxid-Konzentration von 3,4 Gew.-% und einem pH von 3,0 wurden mit
einer konstanten Geschwindigkeit während 8 Std. der kochenden und gerührten Lösung von Natriumsilikat
zugegeben, und während dieser Zeit wurde eine Gesamtmenge von 800 g Wasser aus dem Gemisch mit
einer konstanten Geschwindigkeit verdampft. Das Volumen dieses Zwischenprodukt-Sols betrug 585 ml.
235 ml dieses Zwischenprodukt-Sols und 60 g Wasser wurden zum Sieden gebracht und in einem 2-l-Kolben
gerührt. 2461 g wäßrige Lösung von Kieselsäure wurden mit einer konstanten Geschwindigkeit während 8 Std.
zugegeben, und während dieser Zeit wurde eine Gesamtmenge von 1612 g Wasser aus dem Gemisch
verdampft. Zuletzt wurden zusätzliche 405 g Wasser unter Bildung von 690 g milchigem Sol verdampft,
wobei dieses die folgenden Eigenschaften aufwies:
Siliciumdioxid-Konzentration: 15,0% Gew./Gew.
Na2O-Konzentration (durch
Titrieren mit Säure auf pH 3,5): 0,0362% Gew./Gew.
pH bei 200C: 9,9
Spezifische wirksame Oberfläche
(durch Titrieren):
7ImVgSiO2
Molarverhältnis als
Kieselsäure zugeführtes SiO2
zu Na2O in dem Ansatz =164:1
Kieselsäure zugeführtes SiO2
zu Na2O in dem Ansatz =164:1
Unsymmetrische Durchmesser
der Teilchen 922 Ä
der Teilchen 922 Ä
Eine Lösung von 45,62 g Natriumsilikat (mit einem Gehalt von 10,61 g Natriumoxid und 35,01 g
Siliciumdioxid) in 829,7 g Wasser, d. h. eine Lösung mit einer als S1O2 ausgedrückten Konzentration von 4,0
Gew.-%, wurde in einem 5-l-Kolben gekocht und gerührt. 7344 g einer wäßrigen Lösung von Kieselsäure
mit einer Siliciumdioxid-Konzentration von 3,4 Gew.-% und einem pH von 3,0 wurden mit einer konstanten
Geschwindigkeit während 8 Std. der kochenden und gerührten Lösung von Natriumsilikat zugegeben, und
während dieser Gesamtzeit wurden 4809 g Wasser aus dem Gemisch mit einer konstanten Geschwindigkeit
verdampft. Das Volumen dieses Zwischenprodukt-Sols betrug 3340 ml.
668 ml des Zwischenprodukt-Sols und 172 g Wasser wurden gekocht und in einem 5-l-Kolben gerührt. 7344 g
wäßrige Lösung von Kieselsäure wurden mit einer konstanten Geschwindigkeit während 8 Std. zugegeben,
und während dieser Zeit wurde eine Gesamtmenge von 4800 g Wasser aus dem Gemisch mit einer konstanten
Geschwindigkeit verdampft. Zuletzt wurden weitere 1114 g Wasser verdampft, wodurch man 2130 g
milchiges Sol mit den nachfolgenden Eigenschaften erhielt:
Siliciumdioxid-Konzentration: 14,2% Gew./Gew.
Na2O-Konzentration (durch
Titrieren mit Säure auf pH 3,5): 0,0398% Gew./Gew.
pH bei 2O0C: 10,2
Spezifische wirksame Oberfläche
(durch Titrieren): 63 m2/g SiO2
Molverhältnis als Kieselsäure
zugeführtes SiO2 zu Na2O
in dem Ansatz =141 :1
Es wurden 1414 g Wasser aus 1970 g des 14,2%igen Sols verdampft, wodurch man 556 g milchiges Sol der
nachfolgenden Eigenschaften erhielt:
Siliciumdioxid-Konzentration:
pH bei 200C:
pH bei 200C:
Viskosität (Ferranti) bei 21-C:
Unsymmetrische Durchmesser
der Teilchen
Unsymmetrische Durchmesser
der Teilchen
50,3% Gew./Gew.
10,0
14,8 cP
1047 Ä
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion von SiO2-Teilchen mit einem mittleren
Durchmesser von mehr als 500 A und einem Molverhältnis SiO2 : M2O, worin M für ein Alkalimetallatom
steht, im Endprodukt von nicht weniger als 50 :1, wobei aus einer Dispersion von SiO2-Teilchen
mit einem mittleren Durchmesser, der größer als 500 A ist, in einer wäßrigen Alkalimetallsilikatlösung
Wasser verdampft wird, durch Zugabe von saurer wäßriger Kieselsäure in einer solchen Menge, daß
das vorgelegte SiO2 nicht weniger als 1% des Gehalts im Endprodukt beträgt, zu einer vorgelegten
erwärmten Dispersion von SiO2-Teilchen mit
einem Molverhältnis M2O : SiO2 von 1 :5 bis 1 :40
gemäß Patent 1667622, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Dispersion eine
wäßrige Alkalimetallsilikatlösung vorgelegt wird, die eine Anfangskonzentration, ausgedrückt als
SiO2-Gehalt, von 2,5 bis ί 0 Gew.-% aufweist, und die
Menge der zugeführten wäßrigen Kieselsäure so eingestellt ist, daß das Molverhältnis des als
Kieselsäure zugeführten SiO2 zu dem M2O-Gehalt
des Alkalisilikats in dem Ansatz wenigstens 25 :1 beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Geschwindigkeiten der
Zugabe der wäßrigen Kieselsäure und der Verdampfung von Wasser derart ausgewählt werden, daß
nach Beendigung der Zugabe die Dispersion 4 bis 10 Gew.-% Siliciumdioxid enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Geschwindigkei- M
ten der Zugabe der wäßrigen Kieselsäure und der Verdampfung von Wasser derart ausgewählt werden,
daß die Silikatkonzentration der Lösung, ausgedrückt als SiO2, nicht unter 2,5 Gew.-% der
Lösung abfällt, bis das Molverhältnis des als *° Kieselsäure zugeführten Siliciumdioxids zu dem
M2O in der Lösung wenigstens 20 :1 beträgt.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB37837/68A GB1244334A (en) | 1968-08-08 | 1968-08-08 | Production of silica sols |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1939619A1 DE1939619A1 (de) | 1971-03-18 |
| DE1939619B2 true DE1939619B2 (de) | 1978-06-01 |
| DE1939619C3 DE1939619C3 (de) | 1979-03-29 |
Family
ID=10399356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1939619A Expired DE1939619C3 (de) | 1968-08-08 | 1969-08-04 | Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion von SiO2.TeUchen |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3607774A (de) |
| BE (1) | BE737273A (de) |
| DE (1) | DE1939619C3 (de) |
| ES (1) | ES370240A2 (de) |
| FR (1) | FR2016894A6 (de) |
| GB (1) | GB1244334A (de) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5815022A (ja) * | 1981-07-13 | 1983-01-28 | Asahi Denka Kogyo Kk | シリカゾルの製造方法 |
| BR9812563A (pt) | 1997-09-30 | 2000-08-01 | Nalco Chemical Co | Borossilicato sintético, composição de borossilicato sintético, borossilicato coloidal, e, processos para a preparação deste, para a preparação de uma folha celulósica, para aumentar a drenagem de um suprimento de preparação de papel em uma máquina de preparação de papel, para aumentar a velocidade de drenagem de água dos componentes sólidos de um suprimento de fábrica de papel, de floculação dos componentes de um suprimento de fábrica de papel em um sistema de preparação de papel em uma folha celulósica, e para aumentar a retenção de finos e de cargas sobre uma folha celulósica e aumentar a velocidade de drenagem de lìquido de uma folha celulósica |
| US6841609B2 (en) | 1998-07-09 | 2005-01-11 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Formulation suitable for ink receptive coatings |
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-
1968
- 1968-08-08 GB GB37837/68A patent/GB1244334A/en not_active Expired
-
1969
- 1969-07-30 US US846232A patent/US3607774A/en not_active Expired - Lifetime
- 1969-08-04 DE DE1939619A patent/DE1939619C3/de not_active Expired
- 1969-08-05 ES ES370240A patent/ES370240A2/es not_active Expired
- 1969-08-07 FR FR6927165A patent/FR2016894A6/fr not_active Expired
- 1969-08-08 BE BE737273D patent/BE737273A/xx unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2016894A6 (de) | 1970-05-15 |
| BE737273A (de) | 1970-02-09 |
| US3607774A (en) | 1971-09-21 |
| DE1939619C3 (de) | 1979-03-29 |
| DE1939619A1 (de) | 1971-03-18 |
| ES370240A2 (es) | 1971-07-01 |
| GB1244334A (en) | 1971-08-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |