DE60124659T2 - Feinteilige Kieselsäure und ihre Herstellung - Google Patents

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Yoichi Tanifuji
Tomoyoshi Annaka Koike
Tomio Annaka Iwase
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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von teilchenförmigem Silicamaterial und das so hergestellte teilchenförmige Silicamateriel.
  • HINTERGRUND
  • Teilchenförmiges Silicamaterial, das durch das Flammenhydrolyseverfahren hergestellt wird, ist durch Feinheit, hohe Reinheit und hohe Dispergierfähigkeit gekennzeichnet und wird typischerweise als (1) Verdickungs-, Anti-Absetz- oder Dispergiermittel für Flüssigkeiten, (2) verstärkendes Füllmittel für Elastomere und Polymere und (3) Mittel zur Verhinderung des Verklumpens und zur Verbesserung der Fließfähigkeit von Pulvern eingesetzt.
  • Teilchenförmiges Silicamaterial ist insbesondere für Siliconharze unerlässlich, da die oben angeführten Eigenschaften voll zum Tragen kommen, wenn es mit Siliconharzen kombiniert wird.
  • Durch das Flammenhydrolyseverfahren hergestellte teilchenförmige Silicamaterial wird im Allgemeinen hergestellt, indem Tetrachlorsilan mit Wasserstoff und Luft vermischt wird und das Gemisch wie in JP-B 47-46274 offenbart verbrannt wird. Für den Siliconhersteller ist es angenehm, wenn das Verfahren von Organohalogensilanen, wie z.B. Methyltrichlorsilan, das ein Nebenprodukt der Synthese von Dimethyldichlorsilan ist, anstatt von Tetrachlorsilan ausgeht. EP-A 44903 erwähnt beide Ausgangsmaterialarten.
  • Die Synthese von teilchenförmigem Silicamaterial ausgehend von Organohalogensilanen ist aus JP-B 56-38526 (entspricht US-A 4.108.964), JP-B 58-54085 (entspricht GB-A 2.049.641) und dem Japanischen Patent Nr. 2889202 (entspricht EP 790213 A ) bekannt. Wie in diesen Patenten angemerkt, weist das von Organohalogensilan ausgehende Verfahren das Problem auf, dass das Silicamaterial durch Kohlenstoffrückstand geschwärzt wird, wenn die Bedingungen nicht streng kontrolliert werden.
  • EP-A 0706972 der Anmelder beschreibt die pyrogene Hydrolyse von Organohalogensilan mit einem brennbaren Gas (z.B. Wasserstoff), das beim Verbrennen Wasserdampf bildet, und einem Gas, das freien Sauerstoff enthält (z.B. Luft), wobei Silicamaterialien eine spezifische Oberfläche in einem Bereich von 100 bis 400 m2/g verliehen wird. Es wird ein Mehrrohrbrenner verwendet. Die Teilchengrößenverteilung wird nicht diskutiert.
  • Das Organohalogensilan selbst ist brennbar. Wenn sich die Flamme verlängert, besteht die Tendenz, dass die Flammentemperatur örtlich variiert, wodurch es zu deutlichen Größenvariationen der Silicamaterialteilchen und sogar zur Bildung von Riesenteilchen kommt. Die Erfinder merken an, dass es unerwarteterweise, wenn ein solches Silicamaterial als Füllstoff in Siliconkautschuk verwendet wird, nicht zu einer Beeinträchtigung der physikalischen Eigenschaften, wie z.B. Festigkeit von Kautschukformteilen, kommt. Jedoch wird die Transparenz der Kautschukformteile verschlechtert. Bei Siliconkautschuk ist die äußere Erscheinung, wie z.B. Transparenz, ein wichtiger Faktor für seinen Warenwert.
  • Die oben angeführten Patente beschreiben, dass teilchenförmiges Silicamaterial, das keine Schwärzung aufgrund von Kohlenstoffrückständen und eine spezifische Oberfläche von 100 bis 400 m2/g aufweist, aus Organohalogensilanen synthetisiert werden kann, beziehen sich aber nicht auf die Synthese von Silicamaterial mit einer spezifischen Oberfläche von 100 bis 400 m2/g und einer engen Teilchengrößenverteilung der Primärteilchen.
  • Das allgemeine Ziel hierin ist es, neue und zweckdienliche Verfahren zur Herstellung von teilchenförmigem Silicamaterial bereitzustellen, und zwar durch ein Verfahren, bei dem gasförmiges Organohalogensilan einer Flammenhydrolyse mit einem brennbaren Gas, das beim Verbrennen Wasserdampf bilden kann, und einem Gas, das freien Sauerstoff enthält, unterzogen wird. Ein bevorzugtes Ziel ist es insbesondere, in der Lage zu sein, teilchenförmiges Silicamaterial mit einer spezifischen Oberfläche von 100 bis 400 m2/g und einer engen Teilchengrößenverteilung der Primärteilchen, wie durch eine logarithmische Standardabweichung des Primärteilchendurchmessers von nicht mehr als 0,5 gezeigt, herzustellen, wodurch die Transparenz des mit diesem Material gefüllten Siliconkautschuks verbessert werden kann. Das teilchenförmige Silicamaterial selbst und Kautschuke, insbesondere Siliconkautschuke, die mit diesem gefüllt sind, stellen weitere Aspekte der Erfindung dar.
  • Ein Aspekt ist, wie in Anspruch 1 dargelegt, ein Verfahren zur Herstellung von teilchenförmigem Silicamaterial durch das Einleiten eines Gemischs aus gasförmigem Organohalogensilan, wie z.B. Methylchlorsilan, typischerweise Methyltrichlorsilan, das ein Nebenprodukt der Synthese von Dimethyldichlorsilan aus metallischem Silicium und Methylchlorid ist, mit einem brennbaren Gas, das in der Lage ist, beim Verbrennen Wasserdampf zu bilden, typischerweise Wasserstoff, und einem Gas, das freien Sauerstoff enthält, typischerweise Luft, in eine Reaktionskammer durch einen Brenner, wobei das Organohalogensilan dabei einer Flammenhydrolyse und dann einer Oxidationsreaktion unterzogen wird. Die Erfinder haben festgestellt, dass man, wenn die Menge des eingeleiteten brennbaren Gases so ist, dass die Menge an aus der Verbrennung des brennbaren Gases resultierendem Wasserdampf der 1- bis 6fachen stöchiometrischen Menge für die Reaktion gemäß dem untenstehend dargestellten Schema (I) entspricht, ein Brenner verwendet wird, der eine Vielzahl an konzentrischen Rohren aufweist, und das Gasgemisch so in das zentrale Rohr des Brenners eingeleitet wird, dass seine lineare Geschwindigkeit am Auslass des zentralen Rohrs, berechnet im Standardzustand, 50 bis 120 m/s beträgt, ein teilchenförmiges Silicamaterial erhalten kann, das eine spezifische Oberfläche von 100 bis 400 m2/g und eine enge Teilchengrößenverteilung, wie durch eine logarithmische Standardabweichung des Primärteilchendurchmessers von bis zu 0,5 gezeigt, aufweist und die Transparenz von mit diesem gefüllten Siliconformteilen sicherstellt. Bessere Ergebnisse werden erzielt, wenn das freien Sauerstoff enthaltende Gas eine Sauerstoffmenge umfasst, die 1,0- bis 2,0-mal der Summe des für die Synthese von SiO2 aus R4-nSiXn (oder seinem Hydrolysat CiHjSiOn/2) erforderlichen Sauerstoffäquivalents und des für die Verbrennung des brennbaren Gases erforderlichen Sauerstoffäquivalents entspricht.
  • Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von teilchenförmigem Silicamaterial bereit, umfassend den Schritt des Einleitens eines Gasgemischs aus zumindest einem Organohalogensilan-Gas der Formel R4-nSiXn, worin R Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist, X ein Halogenatom ist und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, mit der Maßgabe, dass n = 3 ist, wenn R Phenyl ist, einem brennbaren Gas, das zur Bildung von Wasserdampf beim Verbrennen in der Lage ist, und einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas in eine Reaktionskammer, und zwar durch einen Brenner, wobei das Organohalogensilan einer Flammenhydrolyse gemäß Schema (I) unterzogen wird: R4-nSiXn + (n/2) H2O → R4-nSiXn/2 + n HX (I)worin R, X und n wie oben definiert sind, und dann einer Oxidationsreaktion gemäß Schema (II) unterzogen wird: CiHjSiOn/2 + {(2i + j/2)/2 + (2 – n/2)/2}O2 → i CO2 + (j/2) H2O + SiO2 (II)worin CiHj eine allgemeine Form von R4-n ist, sodass i im Bereich von 0 bis 6 variiert und j im Bereich von 1 bis 15 variiert, je nachdem, ob R Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist, und worin n wie oben definiert ist, mit der Maßgabe, dass n = 3 ist, wenn R Phenyl ist, wodurch teilchenförmiges Silicamaterial gebildet wird. Gemäß der Erfindung beträgt die Menge des eingeleiteten brennbaren Gases ½ bis 9 mol pro mol des Organohalogensilans und ist so ausgewählt, dass die Menge des aus der Verbrennung des brennbaren Gases resultierenden Wasserdampfes der 1- bis 6fachen stöchiometrischen Menge in Schema (I) entspricht. Der Brenner weist eine Reihe von konzentrischen Rohren, einschließlich eines zentralen Rohrs, und einen zu der Reaktionskammer hin offenen Auslass auf. Das Gasgemisch wird so in das zentrale Rohr des Brenners eingeleitet, dass es am Auslass des zentralen Rohrs eine lineare Geschwindigkeit von 50 bis 120 m/s, berechnet im Standardzustand, aufweist.
  • Die Erfindung stellt auch ein teilchenförmiges Silicamaterial bereit, das durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt wird und eine spezifische Oberfläche von 100 bis 400 m2/g und eine logarithmische Standardabweichung des Primärteilchendurchmessers von bis zu 0,5 aufweist.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines beispielhaften Vierrohrbrenners für die Verwendung in der praktischen Umsetzung der Erfindung.
  • 2 zeigt eine Mikroaufnahme mit einer Vergrößerung von 50.000 von in Beispiel 1 erhaltenen Silicateilchen.
  • 3 zeigt eine Mikroaufnahme mit einer Vergrößerung von 50.000 von in Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Silicateilchen.
  • 4 zeigt eine Mikroaufnahme mit einer Vergrößerung von 50.000 von in Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen Silicateilchen.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Das Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßem teilchenförmigem Silicamaterial umfasst das Vormischen eines gasförmigen Organohalogensilans mit einem brennbaren Gas, das beim Verbrennen zur Bildung von Wasserdampf in der Lage ist, und einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas und das Einleiten des Vorgemischs durch einen Brenner in eine Reaktionskammer, in der das Organohalogensilan einer Flammenhydrolyse unterzogen wird. Es ist wichtig, dass die eingeleitete Menge des brennbaren Gases, das beim Verbrennen zur Bildung von Wasserdampf in der Lage ist, die Anordnung des Brenners und die Eingaberate des vom Brenner abgegebenen Gasvorgemischs bestimmte Anforderungen erfüllen. Es wird empfohlen, dass die Sauerstoffmenge bezogen auf das brennbare Gas und die Anordnung des Brenners bestimmten Bereichen angepasst werden. Wenn diese Anforderungen bei der Herstellung von teilchenförmigem Silicamaterial unter Verwendung von Organohalogensilan als Rohmaterial erfüllt werden, kann ein teilchenförmiges Silicamaterial mit einer spezifischen Oberfläche von 100 bis 400 m2/g und einer engen Teilchengrößenverteilung der Primärteilchen erhalten werden, welches Siliconformteilen, die mit diesem gefüllt sind, eine gute Transparenz verleiht.
  • Das hierin verwendete Organohalogensilan hat folgende Formel: R4-nSiXn worin R Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist, X ein Halogenatom, wie z.B. Chlor, ist, n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, mit der Maßgabe, das n = 3 ist, wenn R Phenyl ist, während es sonst keine Einschränkungen gibt. Das Organohalogensilan sollte vorzugsweise einen Siedepunkt von 250°C oder darunter aufweisen, damit es gasförmig in den Brenner eingeleitet werden kann. Beispielhafte Organohalogensilane sind Methyltrichlorsilan, Methyldichlorsilan, Trimethylchlorsilan und Dimethyldichlorsilan. Das Organohalogensilan, das für die Erfindung von großem Interesse ist, ist Methyltrichlorsilan, das z.B. ein Nebenprodukt der Synthese von Dimethyldichlorsilan aus metallischem Silicium und Methylchlorid ist.
  • Das brennbare Gas, das beim Verbrennen zur Bildung von Wasserdampf (H2O) in der Lage ist, ist besonders bevorzugt Wasserstoff, obwohl Methan, Propan und gasförmiges Methanol auch verwendet werden können.
  • Luft ist als das freien Sauerstoff enthaltende Gas aus ökonomischer Sicht zu bevorzugen.
  • Für die Flammenhydrolyse des Halogensilans wird ein Mehrrohrbrenner, d.h. ein Brenner mit einer Reihe von konzentrischen Rohren, verwendet.
  • In 1 wird ein Vierrohrbrenner dargestellt, der ein zentrales Rohr 1, ein zweites Rohr 2, ein drittes Rohr 3 und ein viertes Rohr 4 umfasst, die konzentrisch von innen nach außen angeordnet sind. In das zentrale Rohr 1 wird ein Gemisch aus Organohalogensilan-Gas, brennbarem Gas, das beim Verbrennen zur Bildung von Wasserdampf in der Lage ist, und freien Sauerstoff enthaltendem Gas eingeleitet. In das zweite Rohr 2 wird das freien Sauerstoff enthaltende Gas eingeleitet. In das dritte Rohr 3 wird das brennbare Gas eingeleitet. In das vierte und äußerste Rohr 4 wird das freien Sauerstoff enthaltende Gas eingeleitet. Es ist klar, dass ein Dreirohrbrenner, den man durch das Weglassen des vierten Rohrs 4 aus der oben beschriebenen Anordnung erhält, und ein Zweirohrbrenner, der durch das weitere Weglassen des dritten Rohrs 3 erhalten werden kann, ebenfalls verwendet werden können. Der Brenner, und somit auch jedes Rohr, endet in einem Auslass, der zur Reaktionskammer hin offen ist.
  • Wie oben angemerkt, ist das durch das zweite Rohr eingeleitete, freien Sauerstoff enthaltende Gas vorzugsweise Luft; das durch das dritte Rohr eingeleitete brennbare Gas ist vorzugsweise Wasserstoff; und das durch das vierte Rohr eingeleitete, freien Sauerstoff enthaltende Gas ist vorzugsweise Luft.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Gasgemisch aus dem Organohalogensilan-Gas, dem brennbaren Gas, das beim Verbrennen zur Bildung von Wasserdampf in der Lage ist, und das freien Sauerstoff enthaltende Gas durch einen Brenner in eine Reaktionskammer eingeleitet, wobei das Organohalogensilan einer Flammenhydrolyse gemäß Schema (I) unterzogen wird: R4-nSiXn + (n/2) H2O → R4-nSiOn/2 + n HX (I)worin R, X und n wie oben definiert sind, und dann einer Oxidationsreaktion gemäß Schema (II) unterzogen wird: CiHjSiOn/2 + {(2i + j/2)/2 + (2 – n/2)/2}O2 → i CO2 + (j/2) H2O + SiO2 (II) worin CiHj eine allgemeine Form von R4-n ist, sodass i im Bereich von 0 bis 6 variiert und j im Bereich von 1 bis 15 variiert, je nachdem, ob R Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist, und worin n wie oben definiert ist, wodurch teilchenförmiges Silicamaterial gebildet wird.
  • Um teilchenförmiges Silicamaterial zu erhalten, das ermöglicht, dass damit gefüllter Siliconkautschuk transparent bleibt, muss das Gasgemisch so in das zentrale Rohr des Mehrrohrbrenners eingeleitet werden, dass es am Auslass des zentralen Rohrs beim Eintritt in die Reaktionskammer eine lineare Geschwindigkeit von 50 bis 120 m/s, gemessen im Standardzustand, aufweist.
  • Diese lineare Gasgeschwindigkeit ist bei weitem höher als die bekannten Geschwindigkeiten, die bei der Synthese von teilchenförmigem Silicamaterial ausgehend von Organohalogensilanen gemäß dem Stand der Technik verwendet wurden. Das bereits oben zitierte JP-B 56-38526 beschreibt beispielsweise in den Beispielen 1, 2, 3 und 4 jeweils eine lineare Geschwindigkeit von 17,6 m/s, 0,6 m/s, 9,5 m/s und 10,5 m/s, berechnet im Standardzustand.
  • Vermutlich stellt die erhöhte lineare Gasgeschwindigkeit am Auslass des Brenners ein gesteigertes Geschwindigkeitsgefälle im Strömungsfeld, eine gesteigerte Turbulenz und eine reduzierte Wirbelskala bereit. Die gesteigerte Turbulenz vergrößert den Flammenausbreitungsbereich und die Verbrennungsgeschwindigkeit. Das fördert die Hydrolyse des Organohalogensilans in der Flamme, wobei ein Silicamaterial mit einer engen Teilchengrößenverteilung synthetisiert wird.
  • Für das Betreiben des Mehrrohrbrenners ist es zu bevorzugen, dass ein Geschwindigkeitsgefälle zwischen dem aus dem zentralen Rohr ausgestoßenen Gasgemisch und dem aus dem zweiten, das zentrale Rohr umgebenden Rohr ausgestoßenen, freien Sauerstoff enthaltenden Gas (typischerweise Luft) bereitgestellt wird. Das bedeutet, dass die lineare Gasgeschwindigkeit am Auslass des zweiten Rohrs vorzugsweise bei einem Wert von 10 bis 80% der linearen Gasgeschwindigkeit am Auslass des zentralen Rohrs festgelegt wird.
  • Es wurde herausgefunden, dass die Synthese unter diesen beschränkten Bedingungen ein Silicamaterial mit einer spezifischen Oberfläche von 100 bis 400 m2/g und einer engen Teilchengrößenverteilung, wie durch eine logarithmische Standardabweichung des Primärteilchendurchmessers von bis zu 0,5 zeigt, ergibt. Es wird angemerkt, dass die spezifische Oberfläche mittels des BET-Verfahrens bestimmt wird.
  • Der Durchmesser und die Teilchengrößenverteilung der Primärteilchen werden unter Verwendung einer Mikroaufnahme unter einem Elektronenmikroskop bestimmt. Es ist bekannt, dass bei Pulverteilchen eine Häufigkeitsverteilungskurve, die durch die Darstellung des Logarithmus der Teilchendurchmesser gezeichnet wird, im Wesentlichen eine Normalverteilung wird. Eine geringere logarithmische Standardabweichung (σ), die sich aus folgender Gleichung ergibt, weist auf einheitlichere Teilchendurchmesser hin.
  • Figure 00090001
  • Darin ist X ein Teilchendurchmesser und n ist die Zahl der Teilchen.
  • Die andere Anforderung der Erfindung ist, dass der Anteil des brennbaren Gases (das bei Verbrennen zur Bildung von Wasserdampf in der Lage ist) bezogen auf das Organohalogensilan so ausgewählt ist, dass die molare Menge des aus der Verbrennung des brennbaren Gases resultierenden Wasserdampfes der 1,0- bis 6,0fachen, und vorzugsweise der 1,0- bis 2,0fachen, stöchiometrischen Menge (n/2) in Schema (I) entspricht. R4-nSiXn + (n/2) H2O → R4-nSiOn/2 + n HX (I)
  • Wie aus Schema (I) hervorgeht bedeutet das, dass der aus dem brennbaren Gas resultierende Wasserdampf in einer Menge eingeleitet werden sollte, die ausreicht, damit das Organohalogensilan hydrolysiert. Das stöchiometrische Schema für die Synthese von Silicamaterial aus Organohalogensilan wird untenstehend beschrieben, wobei das Organohalogensilan Methyltrichlorsilan ist. CH3SiCl3 + 2 O2 → SiO2 + CO2 + 3 HCl
  • Dieses Schema deutet darauf hin, dass der Wasserdampf nicht stöchiometrisch für die Synthese von Silicamaterial aus Methyltrichlorsilan erforderlich ist. Tatsächlich ist allein für die Synthese von Silicamaterial das brennbare Gas, das wie durch Schema (I) dargestellt eine ausreichende Wasserdampfmenge erzeugt, nicht erforderlich. Um jedoch teilchenförmiges Silicamaterial mit einer minimierten Variation des Primärteilchendurchmessers zu erhalten, ist die Menge an Wasserdampf, die für Hydrolyse von Organohalogensilan erforderlich ist, erforderlich. Der Grund davon ist vermutlich folgender. Es kommt zur Vergrößerung von Teilchen, weil der aus der Verbrennung von Kohlenwasserstoff oder dergleichen, welche die funktionelle Gruppe an dem Organohalogensilan darstellen, resultierende Wasserdampf wahrscheinlich nicht zu der Hydrolyse des Organohalogensilans beiträgt, da hierbei eine geringe Verbrennungsgeschwindigkeit vorliegt, und umgekehrt ausgedrückt, da für die Hydrolyse erforderlicher Wasserdampf in der Nähe des Brennerauslasses erschöpft wird. Es ist demnach vorteilhaft, Wasserstoff in Kombination mit einer hohen Verbrennungsgeschwindigkeit zu verwenden. Der Wasserdampf trägt auch dazu bei, der Silicamaterialoberfläche aktive OH-Gruppen zu verleihen. Zusätzlich dazu unterstützt die Gegenwart des brennbaren Gases die Bildung einer stabilen Flamme.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das freie Sauerstoff enthaltende Gas, das in das Gemisch eingeleitet wird, eine Sauerstoffmenge, die 1,0- bis 2,0-mal der Summe aus dem Sauerstoffäquivalent, das zur Synthese von SiO2 aus R4-nSiOn/2, das bedeutet aus CiHjSiOn/2, erforderlich ist, und dem Sauerstoffäquivalent entspricht, das für die Verbrennung des brennbaren Gases erforderlich ist.
  • Der Grund dafür ist vermutlich folgender. Wie weitgehend bekannt ist, muss ein freien Sauerstoff enthaltendes Gas in einer ausreichenden Menge beigemischt werden, um zu verhindern, dass der Kohlenstoff, der aus dem Organohalogensilan stammt, zurückbleibt. Zusätzlich dazu spielt das freien Sauerstoff enthaltende Gas eine Rolle bei der Anpassung der Flammentemperatur. Es ist bekannt, dass die spezifische Oberfläche von teilchenförmigem Silicamaterial mit der Flammentemperatur korreliert. Die Flammentemperatur wird durch die Menge der durch die Verbrennung des Organohalogensilans und des brennbaren Gases freigesetzten Wärme sowie durch die Menge des freien Sauerstoff enthaltenden Gases, typischerweise Luft, so angepasst, dass das teilchenförmige Silicamaterial mit der erwünschten spezifischen Oberfläche synthetisiert werden kann.
  • Solange die oben beschriebenen wesentlichen und bevorzugten Anforderungen erfüllt werden, kann jedes herkömmliche Verfahren zur Durchführung der Flammenhydrolyse von Organohalogensilan zur Herstellung von teilchenförmigem Silicamaterial eingesetzt werden. Die Bedingungen für die Flammenhydrolyse können unter Einsatz des herkömmlichen Fachwissens, z.B. anhand bekannter Parameter, ausgewählt werden.
  • Das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte teilchenförmige Silicamaterial wird für jede beliebige Anwendung eingesetzt, die auch für teilchenförmiges Silicamaterial nach dem bisherigen Stand der Technik in Betracht gezogen werden. Es wird besonders vorteilhaft als Füllstoff eingesetzt, da mit diesem gefüllte Siliconformteile äußerst transparent sind.
  • Bei der Herstellung von teilchenförmigem Silicamaterial aus Organohalogensilan als Ausgangsmaterial stellt die Erfindung erfolgreich teilchenförmiges Silicamaterial her, das eine spezifische Oberfläche von 100 bis 400 m2/g und eine enge Teilchengrößenverteilung der Primärteilchen aufweist und die Transparenz der mit diesem gefüllten Siliconformteile sicherstellt. Während die Entsorgung des Nebenprodukts Methyltrichlorsilan bei der Synthese von Dimethyldichlorsilan aus metallischem Silicium und Methylchlorid problematisch für Siliconhersteller ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren das Nebenprodukt effektiv einsetzen, um teilchenförmiges Silicamaterial herzustellen, das dahingehende verbesserte Eigenschaften aufweist, dass mit diesem gefüllte Siliconformteile mit hoher Transparenz erhalten werden können.
  • BEISPIEL
  • Beispiele für die Erfindung werden untenstehend zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung angeführt. Alle Teile entsprechen Gewichtsteilen.
  • Beispiel 1
  • Ein Vierrohrbrenner, wie in 1 dargestellt, wurde verwendet.
  • Ein Gasgemisch aus 45 kg/h Methyltrichlorsilan, 15 Nm3/h Wasserstoff und 124 Nm3/h trockener Luft wurde in das zentrale Rohr 1 des Brenners eingeleitet. Es ist anzumerken, dass das Methyltrichlorsilan in einem Verdampfer erhitzt worden war, bevor es als Gas eingeleitet wurde. Das Gasgemisch wurde von dem Auslass mit einer linearen Geschwindigkeit von 82 m/s, berechnet im Standardzustand, in die Reaktionskammer eingespritzt.
  • In das Lufteinleitungsrohr 2 wurde trockene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. In das Wasserstoffeinleitungsrohr 3 wurde Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von 6,6 Nm3/h eingeleitet. In das Lufteinleitungsrohr 4 wurde trockene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. Zusätzliche trockene Luft wurde in die Reaktionskammer mit einer Geschwindigkeit von 99,8 Nm3/h eingeleitet.
  • Teilchenförmiges Silicamaterial wurde mit einer Ausbeute von 18 kg/h erzeugt. Das teilchenförmige Silicamaterial wies eine durch das BET-Verfahren bestimmte spezifische Oberfläche von 210 m2/g auf. 2 zeigt eine Mikroaufnahme dieses teilchenförmigen Silicamaterials. Der Durchmesser der Primärteilchen wurde auf der Mikroaufnahme gemessen, und eine Teilchengrößenverteilung und eine logarithmische Standardabweichung wurden davon ausgehend berechnet. Die Teilchengrößenverteilung wird in Tabelle 2 angeführt. Die logarithmische Standardabweichung betrug 0,33.
  • Unter Verwendung des teilchenförmigen Silicamaterials wurde eine Siliconkautschukzusammensetzung gemäß der folgenden Rezeptur hergestellt. Ein Methylvinylpolysiloxangummi aus 99,85 Mol-% (CH3)2SiO-Einheiten und 0,15 Mol-% (CH3)(CH2=CH)SiO-Einheiten, endblockiert mit (CH2=CH)(CH3)2SiO1/2-Einheiten und einen Polymerisationsgrad von 7.000 aufweisend, wurde eingefüllt. In einem Kneter wurden 100 Teile Methylvinylpolysiloxangummi als Organopolysiloxankomponente, 40 Teile des oben synthetisierten teilchenförmigen Silicamaterials als verstärkender Füllstoff und 8 Teile Dimethylpolysiloxan mit einer Hydroxylgruppe an jedem Ende seiner Molekülkette und einem Polymerisationsgrad von 10 als Dispergiermittel innig vermischt und danach 2 h lang bei 170°C hitzebehandelt.
  • Zu der Siliconkautschukzusammensetzung wurden 0,5 Teile 2,5-Bis(t-btuylperoxy)-2,5-dimethylhexan als Härtungsmittel zugesetzt. Unter Verwendung einer Pressplatte wurde die Siliconkautschukzusammensetzung 10 min lang bei 170°C zu einem Formteil in der Form einer 10 mm dicken Bahn pressvulkanisiert.
  • Der Formteil wurde in Bezug auf Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich durch ein automatisches Spektrophotometer, Model U-3400 von Hitachi Ltd., untersucht.
    500 nm 22%
    600 nm 36%
    700 nm 47%
  • Der Siliconformteil war transparent.
  • Beispiel 2
  • Ein Vierrohrbrenner, wie in 1 dargestellt, wurde verwendet.
  • Ein Gasgemisch aus 50 kg/h Methyltrichlorsilan, 11,3 Nm3/h Wasserstoff und 125 Nm3/h trockener Luft wurde in das zentrale Rohr 1 des Brenners eingeleitet. Es ist anzumerken, dass das Methyltrichlorsilan in einem Verdampfer erhitzt worden war, bevor es als Gas eingeleitet wurde. Das Gasgemisch wurde von dem Auslass mit einer linearen Geschwindigkeit von 50 m/s, berechnet im Standardzustand, in die Reaktionskammer eingespritzt.
  • In das Lufteinleitungsrohr 2 wurde trockene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. In das Wasserstoffeinleitungsrohr 3 wurde Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von 6,6 Nm3/h eingeleitet. In das Lufteinleitungsrohr 4 wurde trockene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. Zusätzliche trockene Luft wurde in die Reaktionskammer wie in Beispiel 1 eingeleitet.
  • Teilchenförmiges Silicamaterial wurde mit einer Ausbeute von 20 kg/h erzeugt. Das teilchenförmige Silicamaterial wies eine durch das BET-Verfahren bestimmte spezifische Oberfläche von 215 m2/g auf. Die Teilchengrößenverteilung und eine logarithmische Standardabweichung wurden wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Teilchengrößenverteilung wird in Tabelle 2 angeführt. Die logarithmische Standardabweichung betrug 0,45.
  • Durch dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 wurde ein Siliconkautschukformteil in der Form einer 10 mm dicken Bahn erhalten. Der Formteil wurde auf die gleiche Weise in Bezug auf seine Durchlässigkeit untersucht.
    500 nm 18%
    600 nm 33%
    700 nm 46%
  • Die Transparenz der Siliconkautschukzusammensetzung entsprach im Wesentlichen der aus Beispiel 1.
  • Beispiel 3
  • Ein Vierrohrbrenner, wie in 1 dargestellt, wurde verwendet.
  • Ein Gasgemisch aus 38 kg/h Methyldichlorsilan, 11,3 Nm3/h Wasserstoff und 140 Nm3/h trockener Luft wurde in das zentrale Rohr 1 des Brenners eingeleitet. Es ist anzumerken, dass das Methyldichlorsilan in einem Verdampfer erhitzt worden war, bevor es als Gas eingeleitet wurde. Das Gasgemisch wurde von dem Auslass mit einer linearen Geschwindigkeit von 90 m/s, berechnet im Standardzustand, in die Reaktionskammer eingespritzt.
  • In das Lufteinleitungsrohr 2 wurde trockene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. In das Wasserstoffeinleitungsrohr 3 wurde Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von 6,6 Nm3/h eingeleitet. In das Lufteinleitungsrohr 4 wurde trockene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. Zusätzliche trockene Luft wurde in die Reaktionskammer wie in Beispiel 1 eingeleitet.
  • Teilchenförmiges Silicamaterial wurde mit einer Ausbeute von 20 kg/h erzeugt. Das teilchenförmige Silicamaterial wies eine durch das BET-Verfahren bestimmte spezifische Oberfläche von 215 m2/g auf. Die Teilchengrößenverteilung und eine logarithmische Standardabweichung wurden wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Teilchengrößenverteilung wird in Tabelle 2 angeführt. Die logarithmische Standardabweichung betrug 0,41.
  • Durch dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 wurde ein Siliconkautschukformteil in der Form einer 10 mm dicken Bahn erhalten. Der Formteil wurde auf die gleiche Weise in Bezug auf seine Durchlässigkeit untersucht.
    500 nm 20%
    600 nm 36%
    700 nm 45%
  • Die Transparenz der Siliconkautschukzusammensetzung entsprach im Wesentlichen der aus Beispiel 1.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Ein Vierrohrbrenner, wie in 1 dargestellt, wurde verwendet.
  • Ein Gasgemisch aus 50 kg/h Methyltrichlorsilan, 15 Nm3/h Wasserstoff und 128 Nm3/h trockener Luft wurde in das zentrale Rohr 1 des Brenners eingeleitet. Es ist anzumerken, dass das Methyltrichlorsilan in einem Verdampfer erhitzt worden war, bevor es als Gas eingeleitet wurde. Das Gasgemisch wurde von dem Auslass mit einer linearen Geschwindigkeit von 21 m/s, berechnet im Standardzustand, in die Reaktionskammer eingespritzt.
  • In das Lufteinleitungsrohr 2 wurde trockene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. In das Wasserstoffeinleitungsrohr 3 wurde Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von 6,6 Nm3/h eingeleitet. In das Lufteinleitungsrohr 4 wurde trockene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. Zusätzliche trockene Luft wurde um den Brenner mit einer Geschwindigkeit von 95,8 Nm3/h eingeleitet.
  • Teilchenförmiges Silicamaterial wurde mit einer Ausbeute von 20 kg/h erzeugt. Das teilchenförmige Silicamaterial wies eine durch das BET-Verfahren bestimmte spezifische Oberfläche von 215 m2/g auf. 3 zeigt eine Mikroaufnahme dieses teilchenförmigen Silicamaterials. Die Teilchengrößenverteilung und eine logarithmische Standardabweichung wurden wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Teilchengrößenverteilung wird in Tabelle 2 angeführt. Die logarithmische Standardabweichung betrug 0,60. Es wird deutlich, dass ein höherer Anteil an groben Teilchen vorhanden war als auf dem Photo in 2.
  • Durch dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 wurde ein Siliconkautschukformteil in der Form einer 10 mm dicken Bahn erhalten. Der Formteil wurde auf die gleiche Weise in Bezug auf seine Durchlässigkeit untersucht.
    500 nm 6%
    600 nm 15%
    700 nm 26%
  • Die Transparenz dieser Siliconkautschukzusammensetzung war geringer als jene aus Beispiel 1.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Ein Vierrohrbrenner, wie in 1 dargestellt, wurde verwendet.
  • Ein Gasgemisch aus 50 kg/h Methyltrichlorsilan, 7,5 Nm3/h Wasserstoff und 97,8 Nm3/h trockener Luft wurde in das zentrale Rohr 1 des Brenners eingeleitet. Es ist anzumerken, dass das Methyltrichlorsilan in einem Verdampfer erhitzt worden war, bevor es als Gas eingeleitet wurde. Das Gasgemisch wurde von dem Auslass mit einer linearen Geschwindigkeit von 64 m/s, berechnet im Standardzustand, in die Reaktionskammer eingespritzt.
  • In das Lufteinleitungsrohr 2 wurde trockene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. In das Wasserstoffeinleitungsrohr 3 wurde Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von 6,6 Nm3/h eingeleitet. In das Lufteinleitungsrohr 4 wurde trockene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. Zusätzliche trockene Luft wurde um den Brenner mit einer Geschwindigkeit von 164,8 Nm3/h eingeleitet.
  • Teilchenförmiges Silicamaterial wurde mit einer Ausbeute von 20 kg/h erzeugt. Das teilchenförmige Silicamaterial wies eine durch das BET-Verfahren bestimmte spezifische Oberfläche von 220 m2/g auf. 4 zeigt eine Mikroaufnahme dieses teilchenförmigen Silicamaterials. Die Teilchengrößenverteilung und eine logarithmische Standardabweichung wurden wie in Bespiel 1 bestimmt. Die Teilchengrößenverteilung wird in Tabelle 2 angeführt. Die logarithmische Standardabweichung betrug 0,77. Es wird deutlich, dass ein höherer Anteil an groben Teilchen vorhanden war als auf dem Photo in 2 und dass Riesenteilchen vorhanden waren.
  • Durch dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 wurde ein Siliconkautschukformteil in der Form einer 10 mm dicken Bahn erhalten. Der Formteil wurde auf die gleiche Weise in Bezug auf seine Durchlässigkeit untersucht.
    500 nm 1%
    600 nm 3%
    700 nm 10%
  • Die Transparenz dieser Siliconkautschukzusammensetzung war deutlich geringer als jene aus Beispiel 1.
  • Beispiel 4
  • Ein Vierrohrbrenner, wie in 1 dargestellt, wurde verwendet.
  • Ein Gasgemisch aus 50 kg/h Methyltrichlorsilan, 15 Nm3/h Wasserstoff und 132 Nm3/h trockener Luft wurde in das zentrale Rohr 1 des Brenners eingeleitet. Es ist anzumerken, dass das Methyltrichlorsilan in einem Verdampfer erhitzt worden war, bevor es als Gas eingeleitet wurde. Das Gasgemisch wurde von dem Auslass mit einer linearen Geschwindigkeit von 87 m/s, berechnet im Standardzustand, in die Reaktionskammer eingespritzt.
  • In das Lufteinleitungsrohr 2 wurde trockene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. In das Wasserstoffeinleitungsrohr 3 wurde Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von 6,6 Nm3/h eingeleitet. In das Lufteinleitungsrohr 4 wurde trockene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. Zusätzliche trockene Luft wurde um den Brenner mit einer Geschwindigkeit von 91,8 Nm3/h eingeleitet.
  • Teilchenförmiges Silicamaterial wurde mit einer Ausbeute von 20 kg/h erzeugt. Das teilchenförmige Silicamaterial wies eine durch das BET-Verfahren bestimmte spezifische Oberfläche von 305 m2/g auf. Die Teilchengrößenverteilung und eine logarithmische Standardabweichung wurden wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Teilchengrößenverteilung wird in Tabelle 2 angeführt. Die logarithmische Standardabweichung betrug 0,45.
  • Durch dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 wurde ein Siliconkautschukformteil in der Form einer 10 mm dicken Bahn erhalten. Der Formteil wurde auf die gleiche Weise in Bezug auf seine Durchlässigkeit untersucht.
    500 nm 42%
    600 nm 52%
    700 nm 58%
  • Beispiel 5
  • Um den Einfluss einer größeren Synthesemenge zu untersuchen, wurde die Synthese unter Verwendung einer Vorrichtung mit Maßstabsvergrößerung durchgeführt.
  • Ein Vierrohrbrenner, wie in 1 dargestellt, wurde verwendet.
  • Ein Gasgemisch aus 125 kg/h Methyltrichlorsilan, 37,4 Nm3/h Wasserstoff und 320 Nm3/h trockener Luft wurde in das zentrale Rohr 1 des Brenners eingeleitet. Es ist anzumerken, dass das Methyltrichlorsilan in einem Verdampfer erhitzt worden war, bevor es als Gas eingeleitet wurde. Das Gasgemisch wurde von dem Auslass mit einer linearen Geschwindigkeit von 50 m/s, berechnet im Standardzustand, in die Reaktionskammer eingespritzt.
  • In das Lufteinleitungsrohr 2 wurde trockene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. In das Wasserstoffeinleitungsrohr 3 wurde Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von 9,4 Nm3/h eingeleitet. In das Lufteinleitungsrohr 4 wurde tro ckene Luft mit einer Geschwindigkeit von 13,7 Nm3/h eingeleitet. Zusätzliche trockene Luft wurde in die Reaktionskammer wie in Beispiel 1 eingeleitet.
  • Teilchenförmiges Silicamaterial wurde mit einer Ausbeute von 50 kg/h erzeugt. Das teilchenförmige Silicamaterial wies eine durch das BET-Verfahren bestimmte spezifische Oberfläche von 205 m2/g auf. Die Teilchengrößenverteilung und eine logarithmische Standardabweichung wurden wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Teilchengrößenverteilung wird in Tabelle 2 angeführt. Die logarithmische Standardabweichung betrug 0,30.
  • Durch dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 wurde ein Siliconkautschukformteil in der Form einer 10 mm dicken Bahn erhalten. Der Formteil wurde auf die gleiche Weise in Bezug auf seine Durchlässigkeit untersucht.
    500 nm 22%
    600 nm 37%
    700 nm 48%
  • Die Transparenz der Siliconkautschukzusammensetzung entsprach im Wesentlichen der aus Beispiel 1, was darauf hindeutet, dass die Eigenschaften von synthetisiertem teilchenförmigem Silicamaterial nicht durch eine Vergrößerung der Größe der Vorrichtung beeinflusst wurde.
  • Die Parameter und Ergebnisse aus den Beispielen und Vergleichsbeispielen sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
  • Tabelle 1
    Figure 00210001
  • Tabelle 2
    Figure 00210002
  • Die Japanische Patentanmeldung Nr. 2000-369466 ist hierin durch Verweis aufgenommen.
  • Obwohl bestimmte Ausführungsformen dieser Erfindung detailliert zu Veranschaulichungszwecken beschrieben wurden, können verschiedene Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden, ohne von den allgemeinen Lehren hierin abzuweichen.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung von teilchenförmigem Silicamaterial, umfassend den Schritt des Einleitens eines Gasgemischs aus (i) zumindest einem Organohalogensilan-Gas der Formel R4-nSiXn, worin R Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist, X ein Halogenatom ist und n = 1 bis 3 ist, mit der Maßgabe, dass n = 3 ist, wenn R Phenyl ist, (ii) einem brennbaren Gas, das zur Bildung von Wasserdampf beim Verbrennen in der Lage ist, und (iii) einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas in eine Reaktionskammer, und zwar durch einen Brenner mit mehreren, ein zentrales Rohr umfassenden, konzentrischen Rohren, der einen zur Reaktionskammer hin offenen Auslass aufweist, wodurch das Organohalogensilan einer Flammenhydrolyse gemäß Schema (I): R4-nSiXn + (n/2)H2O → R4-nSiOn/2 + n HX (I)[worin R, X und n wie oben definiert sind] und einer anschließenden Oxidationsreaktion gemäß Schema (II) unterzogen wird, wodurch teilchenförmiges Silicamaterial gebildet wird: CiHjSiOn/2 + {(2i + j/2)/2 + (2 – n/2)/2}O2 → iCO2 + (j/2)H2O + SiO2 (II)[worin CiHj eine allgemeine Form von R4-n ist, sodass i im Bereich von 0 bis 6 variiert und j im Bereich von 1 bis 15 variiert, je nachdem, ob R Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist, und worin n wie oben definiert ist]; dadurch gekennzeichnet, dass die eingeleitete Menge des brennbaren Gases 1/2 bis 9 mol pro mol des Organohalogensilans beträgt und so ausgewählt ist, dass die aus der Verbrennung des brennbaren Gases resultierende Menge Wasserdampf dem 1- bis 6fachen der stöchiometrischen Menge für die Reaktion gemäß Schema (I) entspricht, und das Gasgemisch so in das zentrale Rohr des Brenners eingeleitet wird, dass seine Lineargeschwindigkeit am Auslass des zentralen Rohrs, berechnet im Normalzustand, 50 bis 120 m/s beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die eingeleitete Menge des freien Sauerstoff enthaltenden Gases, berechnet als Sauerstoff, dem 1,0- bis 2,0fachen der Summe aus (i) dem Sauerstoffäquivalent, das zur Synthese von SiO2 aus CiHjSiOn/2 in der Reaktion gemäß Schema (II) erforderlich ist, und (ii) dem Sauerstoffäquivalent, das für die Verbrennung des brennbaren Gases theoretisch erforderlich ist, entspricht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin das Organohalogensilan ein Methylchlorsilan ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, worin das Organohalogensilan ein Methyltrichlorsilan-Nebenprodukt bei der Synthese von Dimethyldichlorsilan aus metallischem Silicium und Methylchlorid ist.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das brennbare Gas Wasserstoff ist.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das freien Sauerstoff enthaltende Gas Luft ist.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Wasserdampfmenge dem 1,0- bis 2,0fachen der stöchiometrischen Menge für die Reaktion gemäß Schema (I) entspricht.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Brenner ein Vierrohrbrenner mit einem zentralen, einem zweiten, einem dritten und einem vierten Rohr ist, die konzentrisch von innen nach außen angeordnet sind; das Gasgemisch in das zentrale Rohr eingeleitet wird; weiters freien Sauerstoff enthaltendes Gas in das zweite Rohr eingeleitet wird; weiters brennbares Gas in das dritte Rohr eingeleitet wird; und weiters freien Sauerstoff enthaltendes Gas in das vierte Rohr eingeleitet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin der Brenner ein Dreirohrbrenner mit einem zentralen, einem zweiten und einem dritten Rohr ist, die konzentrisch von innen nach außen angeordnet sind; das Gasgemisch in das zentrale Rohr eingeleitet wird; weiters freien Sauerstoff enthaltendes Gas in das zweite Rohr eingeleitet wird; und weiters brennbares Gas in das dritte Rohr eingeleitet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin der Brenner ein Zweirohrbrenner mit einem zentralen und einem zweiten Rohr ist, welches das zentrale Rohr umgibt; das Gasgemisch in das zentrale Rohr eingeleitet wird; und weiters freien Sauerstoff enthaltendes Gas in das zweite Rohr eingeleitet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, worin die Lineargeschwindigkeit des Gases am Auslass des zweiten Rohrs 10 bis 80% der Lineargeschwindigkeit des Gases am Auslass des zentralen Rohrs beträgt.
  12. Verfahren zur Herstellung von mit teilchenförmigem Silicamaterial gefülltem Siliconkautschuk, umfassend die anfängliche Herstellung von teilchenförmigem Silicamaterial nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
  13. Teilchenförmiges Silicamaterial mit einer spezifischen Oberfläche von 100 bis 400 m2/g und gekennzeichnet durch eine logarithmische Standardabweichung des Primärteilchendurchmessers von nicht mehr als 0,5, das durch ein Verfahren hergestellt ist, das aus dem Einleiten eines Gasgemischs aus (i) zumindest einem Organohalogensilan-Gas der Formel R4-nSiXn, worin R Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist, X ein Halogenatom ist und n = 1 bis 3 ist, mit der Maßgabe, dass n = 3 ist, wenn R Phenyl ist, (ii) einem brennbaren Gas, das zur Bildung von Wasserdampf beim Verbrennen in der Lage ist, und (iii) einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas in eine Reaktionskammer besteht, und zwar durch einen Brenner mit. mehreren, ein zentrales Rohr umfassenden, konzentrischen Rohren, der einen zur Reaktionskammer hin offenen Auslass aufweist, wodurch das Organohalogensilan einer Flammenhydrolyse gemäß Schema (I): R4-nSiXn + (n/2)H2O → R4-nSiOn/2 + n HX (I)[worin R, X und n wie oben definiert sind] und einer anschließenden Oxidationsreaktion gemäß Schema (II) unterzogen wird, wodurch teilchenförmiges Silicamaterial gebildet wird: CiHjSiOn/2 + {(2i + j/2)/2 + (2 – n/2)/2}O2 → iCO2 + (j/2)H2O + SiO2 (II)[worin CiHj eine allgemeine Form von R4-n ist, sodass i im Bereich von 0 bis 6 variiert und j im Bereich von 1 bis 15 variiert, je nachdem, ob R Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist, und worin n wie oben definiert ist]; worin die eingeleitete Menge des brennbaren Gases 1/2 bis 9 mol pro mol des Organohalogensilans beträgt und so ausgewählt ist, dass die aus der Verbrennung des brennbaren Gases entstehende Menge Wasserdampf dem 1- bis 6fachen der stöchiometischen Menge für die Reaktion gemäß Schema (I) entspricht, und das Gasgemisch so in das zentrale Rohr des Brenners eingeleitet wird, dass seine Lineargeschwindigkeit am Auslass des zentralen Rohrs, berechnet im Normalzustand, 50 bis 120 m/s beträgt.
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8381 Inventor (new situation)

Inventor name: NISHIMINE, MASANOBU, CHIYODA, JP

Inventor name: UENO, SUSUMU, ANNAKA, GUNMA, JP

Inventor name: TANIFUJI, YOICHI, TOKYO, JP

Inventor name: KOIKE, TOMOYOSHI, ANNAKA, GUNMA, JP

Inventor name: IWASE, TOMIO, ANNAKA, GUNMA, JP

Inventor name: SEZAI, MICHIAKI, ANNAKA, GUNMA, JP

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