DE1939619C3 - Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion von SiO2.TeUchen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion von SiO2.TeUchenInfo
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Description
Das Hauptpatent 16 67 622 betrifft ein Verfahren zur
Herstellung einer wäßrigen Dispersion von SiOrTeilchen 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-Teilchen mit einem mittleren Durchmesser, der
größer als 500 Ä 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 SiOi-Teilchen mit einem
Mol-Verhältnis MjO : 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 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
Dispersioneit 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 SiOrTeilchen, 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 Anfangsko-jzentration, ausgedrückt als SiO2-Gehalt 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 kanu 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 Verwen dung empfiehlt sich gewöhnlich nicht aus wirtschaft
chen 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, «ollte ihre Menge derart sein, daß das Molverhältnis Gesamt-SiO2 (d. h.
SiOj, 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 öder anderen Mitteln ausgestaltetest) um den
Inhalt des Kessels in Bewegung zu halten, und man läßt
Während der Zugabe Vofi wenigstens einem Teil der
Kieselsäurelösüng Wasser verdampfen. Das Verfahren wird gewöhnlich bei atmosphärischem Druck durchgeführt,
und der Kesselinhalt wird bei oder nahe dem
10
15
20
30
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 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 Durchschnktsteilchengröße
des Produkts zu bestehen, wobei die Teilchen um so größer sind, je langsamer die
Zugabegeschwinu'gkeit ist. Dies ist der Tatsache
zuzuschreiben, dar? die Konzentration der Anfangs-Alkalimetallsilikatlösung
in dem Ansatz ein Hauptfaktor zur Bestimmung der Durchschnittspartikelgröße des Produkts ist, die mit der Konzentration der Lösung
zunimmL 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 GewAo der Lösung (d. h.
des Gesamtgewichts von Wasser und löslichem Silikat) fällt, bis das Molverhältnis SiO2, da- 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 Ä, beispielsweise von ungefähr 1000 bis 1500 A, und zur Bildung des
Ansatzes haben die entsprechenden Alkalimetallsilikatlösungen SiO2-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 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 200C 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 aufweisen. Für bestimmte Verwendungen werden Sole mit einem
Siiiciumdioxid-Gehalt von ungefähr 15 Gew.-% gewünscht;
gewöhnlich werden konzentriertere Produkte bevorzugt, beispielsweise Sole mit einem Gehalt von
wenigstens 20 GeW^1Vo Siliciumdioxid und vorzugsweise
Von 30 bis 50 oder sogar mehr, beispielsweise bis ZU 55 oder 60 oder sogar 65 Gew.-% Siliciumdioxid, Solche
Sole können nach einem Verfahren erhalten werden, bei dem die Verdampfungs- und Zugabegeschwindigkeiten
so eingestellt werden, daß das Produkt nach Beendigung
40
45
50
55
60 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 Kieselsäuresol bis zu
15%, beispielsweise von 4 bis 10% und insbesondere von 5 bis 7 G(>w.-% Siliciumdioxid verwendet Das
verdünnte Kieselsäuresol wird dann ohne Zugabe weitere; Kieselsäure verdampft, bis die gewünschte
Konzentration an Siliciumdioxid in dem Rückshtndsol
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 iiegen, 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 Bedingung«, 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 Sed-nients 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 Wasser^
stoff-Form, wie beispielsweise in der britischen Patent' schrift 6 45 703 beschrieben, in Kontakt bringt. Es w\rA
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 schalttii, 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 SiOj-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 Kieselsäurt 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.
30
35
43,8% GewyGew.
0,0594% Gew7Gew.
8,82
7,6 cP
68nvVgSiOi
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 SiC>2
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 '2 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 allmäh'ich auf ungefähr 300 ml erhöhte. Das Produkt wurde dann in einen 1-l-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, daP das Volumen sich auf ungefähr 250 ml erhöhte, wobei man 330 g milchiges Sol mit den
nachfolgenden Eigenschaften erhielt:
Siliciumdioxid-Konzentration:
NasO-Konzentration (durch
Titrieren mit Cäure auf pH 3,5):
pH bei 200C:
Viskosität bei 21 °C (Redwood):
Wirksame Oberfläche
(durch Titrieren):
Unsymmetrischer Durchmesser
der Teilchen
(durch Lichtstreuung): 1200 Ä
Molverhältnis als Kieselsäure
zugeführtes SiO2 zu Na2O
im Ansatz =166:1
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 333 Gew.-%, wurde
in einem 1-l-Kolben gekocht ^d gerührt 824 g einer
wäßrigen Lösung von Kieselsäure iiiit 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 ve ;i 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 51OmI.
255 ml des Zwischensols wurden in einem 2-I-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:
Na2O- Konzentration (durch
Titrieren mit Säure auf pH 3,5):
pH bei 200C:
Na2O- Konzentration (durch
Titrieren mit Säure auf pH 3,5):
pH bei 200C:
Spezifische wirksame Oberfläche
(durch Titrieren):
Molarverhältnis als
Kieselsäure zugeführtes SiO2
zu Na2O im Ansatz
Unsymmetrische Durchmesser
der Teilchen
(durch Titrieren):
Molarverhältnis als
Kieselsäure zugeführtes SiO2
zu Na2O im Ansatz
Unsymmetrische Durchmesser
der Teilchen
14,8% GewVGew.
0,071% Ge w7Gew. 10,4
103m2/gSiO2
= 123:1
510Ä
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 f58 g Natriumoxid und 5,21 g Siliciumdioxid)
in 148,5 3 Wasser, d. h. eine Lösung mit einer als SiO2 ausgedrückten Konzentratiort von 3,35 Gew.-%
wurde in einem Η-Kolben gekocht und gerührt 824 g wäßriee Kieselsäurelösune mit einer Siliciumdioxid-
Konzentration von 3,36 Gew.-D/o und mit einem pH von
3,0 wurden mil einer konstanten Geschwindigkeit während 4 Sld. und danach weitere 403 g der wäßrigen
Kieselsäurelösung mit einer konstanten Geschwindigkeit während der nächsten 4 Std. zugegeben. Eine
Gesamtmenge von 798 g Wasser würde aus dem Gemisch mit einer konstanten Geschwindigkeit während
der 8 Std. der Kieselsäurezügabe verdampft, Das Volumen dieses Zwischenprodukt-Sols betrüg 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 Kieselsäurezugäbe verdampft. Zuiei/.'i würden Zusätzlich 490 g
Wasser verdampft, wodurch man 676 g milchiges Sol mit den nachfolgenden Eigenschaften erhielt:
15,0%Gew7Gew.
Siliciumdioxid-Konzentration:
Na2O-Konzentration (durch
Titrieren mit Säure auf pH 3,5):
PHbei20°C:
Spezifische wirksame Oberfläche
(durch Titrieren): 97 nWg SiO2
Molarverhältnis des als
Kieselsäure zugeführten SiO2
zu Na2O im Ansatz = 164 :1
Unsymmetrische Durchmesser
der Teilchen 586 A
0,0432% Gew^Gew.
9.92
9.92
10
15
20
25
30
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 SiO2 ausgedrückten
Konzentration von 3,58 Gew.-%, wurde in einem 1-1-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 würde; 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:
| Siliciurndiöxfd-Köfizerttrattön; | 15,0%GewyÖew, | Sj |
| Na2O-K0nzentration (durch | ||
| Titrieren mit Säure auf pH 3,5): | 0,0362% Gew./Gew> | Ϊ |
| pH bei 200C: | 9,9 | I |
| Spezifische wirksame Oberfläche | il | |
| (durch Titrieren): | i | |
| 71 m Vg SiO2 | I | |
| Molarverhältnis als | ρ | |
| kieselsäure zugeführles SiO2 | I | |
| zu Na2O in dem Ansatz | = 164:1 | I |
| Unsymmetrische Durchmesser | ι | |
| der Teilchen | 922 Ä | ti |
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 SiO2 ausgedrückten Konzentralion von 4.0
!l h d
%t wurde in einem 5-!-Kf
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
be trug 3c 40 ml.
668 ml des Zwischenprodukt-Sols und 172 g Wasser wurden gekocht und in einem 5-1-Kolben gerührt. 7344 g
wäßrige Lösung von Kieselsäure wurden mit einer konstanten Geschwindigkeit während S 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:
Na2O- Konzentration (durch
Titrieren mit Säure auf pH 3,5): 0,0398% Gew7Gew.
pH bei 200C: 10,2
Spezifische wirksame Oberfläche
(durch Titrieren): 63m2/gSi02
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 S^der
nachfolgenden Eigenschaften erhielt:
Siliciumdioxid-Konzentration:
pHbei20°C:
Viskosität (Ferranti) bei 210C:
Unsymmetrische Durchmesser
der Teilchen
50,3% Gew7Gew.
10,0
14,8 cP
1047 Ä
909 613/61
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion von SiOrTeilchen mit einem mittleren
Durchmesser von mehr als 500 Ä 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 Ä 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-TeiIchen mit einem Molverhältnis M2O : SiO2 von 1 :5 bis 1 :40
gemäß Patent 16 67 622, dadurch gekennzeichnet,
daß anstelle der Dispersion eine wäßrige Alkalimetallsilikatlösung vorgelegt wird,
die eine Anfangskonzentration, ausgedrückt als SiOj-Gehalt, von 25 bis 10 Gew.-°/o aufweist, und die
Menge der zugeführten wäßrigen Kieselsäure so eingestellt ist, daß das Molverhältnis des als
Kieselsäure zugeführten SiO2 zu dem M2O-GehaIt
des Alkalisilikats in dem Ansatz wenigstens 25 :1 beträgt
2. Verfahren nach Anspruch I1 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 Geschwindigkeiten
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.-°/o 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 |
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|---|---|
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| DE1939619B2 DE1939619B2 (de) | 1978-06-01 |
| DE1939619C3 true 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 |
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| DE (1) | DE1939619C3 (de) |
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- 1969-08-07 FR FR6927165A patent/FR2016894A6/fr not_active Expired
- 1969-08-08 BE BE737273D patent/BE737273A/xx unknown
Also Published As
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| ES370240A2 (es) | 1971-07-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |