ES2353505T3 - Polvo de dióxido de silicio preparado por vía pirógena y dispersión del mismo. - Google Patents
Polvo de dióxido de silicio preparado por vía pirógena y dispersión del mismo. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2353505T3 ES2353505T3 ES05005929T ES05005929T ES2353505T3 ES 2353505 T3 ES2353505 T3 ES 2353505T3 ES 05005929 T ES05005929 T ES 05005929T ES 05005929 T ES05005929 T ES 05005929T ES 2353505 T3 ES2353505 T3 ES 2353505T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- silicon dioxide
- dioxide powder
- silicon
- sicl
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
- C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
- C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
- C01B33/141—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions
- C01B33/1415—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions by suspending finely divided silica in water
- C01B33/1417—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions by suspending finely divided silica in water an aqueous dispersion being obtained
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
- C01B33/181—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by a dry process
- C01B33/183—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by a dry process by oxidation or hydrolysis in the vapour phase of silicon compounds such as halides, trichlorosilane, monosilane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
- Y10T428/2991—Coated
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
- Y10T428/2991—Coated
- Y10T428/2993—Silicic or refractory material containing [e.g., tungsten oxide, glass, cement, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
- Y10T428/2991—Coated
- Y10T428/2998—Coated including synthetic resin or polymer
Abstract
Polvo de dióxido de silicio preparado por vía pirógena en forma de grupos de partículas primarias, caracterizado porque - posee una superficie según BET de 90 ± 15 m2/g y los grupos presentan - una superficie media de 10000-20000 nm2, - un diámetro del círculo equivalente (ECD = Equivalent Circle Diameter) medio de 90-130 nm y - una circunferencia media de 1000-1400 nm.
Description
Polvo de dióxido de silicio preparado por vía
pirógena y dispersión del mismo.
La invención se refiere a polvo de dióxido de
silicio preparado por vía pirógena, a su preparación y uso. La
invención se refiere, además, a una dispersión que contiene el polvo
de dióxido de silicio preparado por vía pirógena.
La hidrólisis a la llama para la preparación de
dióxido de silicio es un procedimiento conocido desde hace tiempo y
llevado a cabo a gran escala. En este procedimiento, un halogenuro
de silicio hidrolizable, vaporizado o gaseoso, se mezcla con una
llama que se ha formado por combustión de un combustible formador de
agua y con contenido en hidrógeno y un gas con contenido en oxígeno.
La llama de combustión proporciona con ello agua para la hidrólisis
del halogenuro de silicio y suficiente calor para la reacción de
hidrólisis. El polvo de dióxido de silicio arrastrado en los gases
residuales de la reacción se somete a procesos de refrigeración y de
separación de sólidos habituales. Habitualmente, se emplea
tetracloruro de silicio. Sin embargo, también es conocido emplear
diclorosilano o triclorosilano. En el caso de utilizar materias
primas con contenido en carbono, tales como, por ejemplo,
metiltriclorosilano, dimetildiclorosilano, metildiclorosilano,
dibutildiclorosilano, etiltriclorosilano, propiltriclorosilano,
tiene lugar adicionalmente un proceso de oxidación para la
transformación del carbono en dióxido de carbono.
Como consecuencia, un polvo de dióxido de
silicio que se forma en un procedimiento en el que discurren los dos
tipos de reacción, a saber hidrólisis a la llama y oxidación, se
denomina un dióxido de silicio preparado por vía pirógena.
En la reacción se forman primeramente partículas
primarias muy dispersas y no porosas, las cuales se desarrollan
conjuntamente en el posterior transcurso de la reacción para formar
grupos y éstos se acumulan adicionalmente para formar aglomerados.
La superficie según BET de estas partículas primarias se encuentra,
por norma general, entre 5 y 600 m^{2}/g. El polvo presenta sobre
su superficie grupos hidroxilo libres.
El documento EP 1 486 461 da a conocer un
"Procedimiento para la producción de un polvo de dióxido de
silicio, el cual se caracteriza porque al menos un precursor de
dióxido de silicio en forma de vapor se calcina en presencia de un
gas con contenido en oxígeno libre, un gas de combustión y vapor de
agua" (véase la página 3, líneas 3-5).
El documento DE 102 58 857 da a conocer un polvo
de dióxido de silicio preparado por vía pirógena con una superficie
según BET de 30 a 90 m^{2}/g y una superficie media del grupo de
menos de 25000 nm^{2}.
Además, el documento WO 2005/095503 describe el
uso de dióxido de silicio preparado por vía pirógena, con una
superficie según BET de 90 +/-15 m^{2}.
El polvo de dióxido de silicio, así preparado,
encuentra utilización en muchos sectores de aplicación. De
particular importancia es el uso como abrasivo en dispersiones
acuosas para el pulimentado químico-mecánico de
superficies. En este caso, un factor de costos esencial es el tiempo
que se requiere para la incorporación en el medio líquido. Se ha
demostrado que para polvos de dióxido de silicio según el estado
conocido de la técnica, a pesar de que se prepararon según el mismo
tipo de reacción y que también presentan parámetros iguales o
similares a los indicados habitualmente para la caracterización,
tales como, por ejemplo, la superficie según BET, son necesarios muy
largos tiempos de incorporación en medios líquidos.
Por lo tanto, es misión de la invención
proporcionar un polvo de dióxido de silicio que se pueda incorporar
rápidamente en medios líquidos.
Es misión de la invención, además, proporcionar
un procedimiento para la preparación de este polvo.
Además, es misión de la invención proporcionar
una dispersión de este polvo. Ésta debe conducir, en particular en
el caso de un pulimentado químico-mecánico, a una
minimización de los arañazos sobre la superficie a pulimentar.
Objeto de la invención es un polvo de dióxido de
silicio preparado por vía pirógena en forma de grupos de partículas
primarias, que
- -
- posee una superficie según BET de 90 \pm 15 m^{2}/g y en el que los grupos presentan,
- -
- una superficie media de 10000-20000 nm^{2},
- -
- un diámetro del círculo equivalente (ECD = Equivalent Circle Diameter) medio de 90-130 nm y
- -
- una circunferencia media de 1000-1400 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
En este caso, la superficie según BET se
determina según la norma DIN 66131.
Los tamaños de los grupos se determinan mediante
el análisis de la imagen por medio de un aparato TEM de la razón
social Hitachi H 7500 y una cámara de CCD MegaView II, de la razón
social SIS. La ampliación de la imagen para la evaluación asciende a
30000:1 a una densidad de pixeles de 3,2 nm. El número de las
partículas evaluadas es mayor que 1000. La preparación tiene lugar
conforme a ASTM 3849-89. El límite del valor umbral
inferior en relación a la detección se encuentra en 50 pixeles.
La superficie según BET puede ser,
preferiblemente, 90 \pm 10 m^{2}/g y, de manera particularmente
preferida,
90 \pm 5 m^{2}/g.
90 \pm 5 m^{2}/g.
Además, puede preferirse un polvo de dióxido de
silicio preparado por vía pirógena, de acuerdo con la invención, en
el que los grupos presenten
- -
- una superficie media de 12000-18000 nm^{2},
- -
- un diámetro del círculo equivalente medio de 100-125 nm y
- -
- una circunferencia media de 1100-1300 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
Además, puede preferirse un polvo de dióxido de
silicio preparado por vía pirógena, de acuerdo con la invención, en
el que el diámetro máximo del grupo oscile entre 200 y 250 nm y el
diámetro mínimo del grupo oscile entre 100 y 155 nm.
Además, puede preferirse un dióxido de silicio
preparado por vía pirógena, de acuerdo con la invención, en el que
el contenido en cloruro sea menor que 250 ppm. Se prefiere
particularmente un contenido en cloruro de menos de
50 ppm.
50 ppm.
Además, puede preferirse un dióxido de silicio
preparado por vía pirógena, de acuerdo con la invención, en el que
el contenido en carbono sea menor que 100 ppm. Se prefiere
particularmente un contenido en carbono menor que
25 ppm.
25 ppm.
Otro objeto de la invención es un procedimiento
para la preparación del polvo de dióxido de silicio de acuerdo con
la invención, en el que
- -
- se vaporiza una mezcla a base de compuestos de silicio, por separado o conjuntamente, los vapores se transfieren, por medio de un gas de soporte, a una cámara de mezcladura, con
- -
- SiCl_{4} como primer componente en una proporción de 60 a 95% en peso referido a la mezcla y
- -
- un segundo componente seleccionado del grupo que comprende H_{3}SiCl, H_{2}SiCl_{2}, HSiCl_{3}, CH_{3}SiCl_{3}, (CH_{3})_{2}SiCl_{2}, (CH_{3})_{3}SiCl, (n-C_{3}H_{7})SiCl_{3}, con una proporción de 5 a 40% en peso referido a la mezcla,
- -
- y, separado de ello, un gas de combustión, aire primario, que puede estar eventualmente enriquecido con oxígeno y/o precalentado, se transfiere a la cámara de mezcladura,
- -
- la mezcla a base del vapor de los cloruros de silicio, gas de combustión y aire primario se enciende en un quemador y la llama se quema en una cámara de reacción,
- -
- aire secundario, que rodea a la llama, se incorpora en la cámara de reacción, encontrándose la relación de aire secundario/aire primario en un intervalo de 0,1 a 3, preferiblemente 0,25 a 2,
- -
- a continuación, el sólido se separa de las sustancias gaseosas y, seguidamente, el sólido se trata con vapor de agua,
en donde
- -
- la cantidad total de oxígeno es al menos suficiente para la combustión completa del gas de combustión y de los compuestos de silicio y
- -
- la cantidad de las materias primas consistentes en compuestos de silicio, gas de combustión, aire primario y aire secundario se elige de manera que resulta una temperatura adiabática de llama T_{ad} de 1800 a 1880ºC,
- siendo T_{ad} = temperatura de las materias primas + suma de las entalpías de reacción de las reacciones parciales/capacidad calorífica de las sustancias que abandonan la cámara de reacción, que comprenden dióxido de silicio, agua, cloruro de hidrógeno, dióxido de carbono, oxígeno, nitrógeno y, eventualmente, del gas de soporte cuando éste no sea aire u oxígeno,
basándose la capacidad calorífica específica de
estas sustancias en 1000ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Las capacidades caloríficas específicas pueden
determinarse, por ejemplo, con ayuda del atlas de calor VDI
(capítulos 7.1 a 7.3 y 3.7, 8ª edición).
La reacción de los compuestos de silicio en
presencia de oxígeno y de un gas de combustión proporciona dióxido
de silicio, agua, ácido clorhídrico y, en el caso de compuestos de
silicio con contenido en carbono y/o gases de combustión con
contenido en carbono, dióxido de silicio. Las entalpías de reacción
de estas reacciones pueden calcularse por medio de obras
convencionales conocidas por el experto en la materia.
En la Tabla 1 se indican algunos valores
elegidos de entalpías de reacción de la reacción de compuestos de
silicio en presencia de hidrógeno y oxígeno.
De manera particularmente preferida, pueden
emplearse metiltriclorosilano (MTCS, CH_{3}SiCl_{3}),
triclorosilano (TCS, SiHCl_{3}) y/o diclorosilano (DCS,
SiH_{2}Cl_{2}).
Como gases de combustión se adecuan hidrógeno,
metano, etano, propano y/o gas natural, prefiriéndose el
hidrógeno.
La temperatura de las materias primas no está
limitada, siempre que se encuentre por encima de la temperatura de
ebullición del compuesto de silicio de mayor punto de ebullición. Se
ha manifestado ventajosa una temperatura de las materias primas de
90ºC \pm 40ºC.
Además, puede ser ventajoso que la velocidad de
salida de la mezcla de reacción de la cámara de mezcladura a la
cámara de reacción sea de 10 a 80 m/s.
Otro objeto de la invención es el uso del polvo
de dióxido de silicio preparado por vía pirógena, de acuerdo con la
invención, como material de carga en caucho, caucho de silicona y
plásticos, para el ajuste de la reología en pinturas y barnices, y
como soporte para catalizadores.
Otro objeto de la invención es una dispersión
que contiene el polvo de dióxido de silicio preparado por vía
pirógena, de acuerdo con la invención. La fase líquida puede
consistir en agua, disolventes orgánicos o mezclas homogéneas a base
de agua y disolventes orgánicos, prefiriéndose dispersiones acuosas,
por ejemplo en el caso del pulimentado
químico-mecánico.
La dispersión de acuerdo con la invención puede
presentar preferiblemente un contenido en dióxido de silicio entre 5
y 60% en peso.
El valor del pH de la dispersión de acuerdo con
la invención puede oscilar preferiblemente en un intervalo entre 3 y
12. Particularmente preferidos pueden ser intervalos entre 3 y 5 y
entre 8 y 11.
La dispersión de acuerdo con la invención puede
estabilizarse mediante la adición de bases o ácidos.
En calidad de bases pueden emplearse amoníaco,
hidróxido de amonio, hidróxido de tetrametilamonio, aminas orgánicas
primarias, secundarias o terciarias, lejía de sosa o lejía de
potasa.
En calidad de ácidos, pueden encontrar
aplicación ácidos inorgánicos, ácidos orgánicos o mezclas de los
antes mencionados.
En calidad de ácidos inorgánicos pueden
encontrar aplicación, en particular, ácido fosfórico, ácido
fosforoso, ácido nítrico, ácido sulfúrico, mezclas de ellos, y sus
sales de reacción ácida.
Como ácidos orgánicos encuentran aplicación,
preferiblemente, ácidos carboxílicos de la fórmula general
C_{n}H_{2n+1}
CO_{2}H, con n = 0-6 o n = 8, 10, 12, 14, 16, o ácidos dicarboxílicos de la fórmula general HO_{2}C(CH_{2})_{n}CO_{2}H, con n = 0-4, o ácidos hidroxicarboxílicos de la fórmula general R_{1}R_{2}C(OH)CO_{2}H, con R_{1} = H, R_{2} = CH_{3}, CH_{2}CO_{2}H, CH(OH)CO_{2}H, o ácido ftálico o ácido salicílico, o sales de reacción ácida de los ácidos antes mencionados o mezclas de los ácidos antes mencionados y sus sales.
CO_{2}H, con n = 0-6 o n = 8, 10, 12, 14, 16, o ácidos dicarboxílicos de la fórmula general HO_{2}C(CH_{2})_{n}CO_{2}H, con n = 0-4, o ácidos hidroxicarboxílicos de la fórmula general R_{1}R_{2}C(OH)CO_{2}H, con R_{1} = H, R_{2} = CH_{3}, CH_{2}CO_{2}H, CH(OH)CO_{2}H, o ácido ftálico o ácido salicílico, o sales de reacción ácida de los ácidos antes mencionados o mezclas de los ácidos antes mencionados y sus sales.
De manera particularmente ventajosa la
estabilización de la dispersión de acuerdo con la invención puede
ser por hidróxido de tetrametilamonio.
Eventualmente, la dispersión puede contener
además otros aditivos. Estos pueden contener, por ejemplo, agentes
oxidantes tales como peróxido de hidrógeno o perácidos, activadores
de la oxidación, cuya finalidad es aumentar la velocidad de
oxidación, inhibidores de la corrosión, tales como, por ejemplo,
benzotriazol. Además, a la dispersión de acuerdo con la invención
pueden añadirse sustancias tensiactivas que son de tipo no iónico,
catiónico, aniónico o anfótero.
Además, puede ser ventajoso que la dispersión de
acuerdo con la invención presente un diámetro medio del grupo en
dispersión menor que 200 nm. Particularmente ventajoso puede ser un
diámetro medio del grupo de menos de
100 nm.
100 nm.
Para la preparación de la dispersión de acuerdo
con la invención se adecuan los métodos conocidos por el experto en
la materia, tales como, por ejemplo, disolvedores, molinos de bolas,
motores de rotor-estator, amasadoras planetarias o
molinos de alta energía. Los molinos de alta energía pueden
emplearse ventajosamente siempre que se deban preparar dispersiones
con diámetros del grupo particularmente pequeños.
\vskip1.000000\baselineskip
La superficie según BET se determina según la
norma DIN 66131.
Determinación del tiempo de empapamiento: A 15 g
de polvo de dióxido de silicio se agregan 50 g de agua y se agita a
500 rpm mediante un disolvedor a 23ºC. Se mide el tiempo que tarda
en humectarse el polvo. La determinación tiene lugar
visualmente.
La viscosidad de las dispersiones se determina
con un reómetro de rotación de la razón social Physika Modelo 300 y
la probeta graduada CC 27 a 25ºC. El valor de la viscosidad se
determina a una velocidad de cizalla de 10 l/s. Esta velocidad de
cizalla se encuentra en un intervalo en el que la viscosidad de las
dispersiones producidas es prácticamente independiente de la
solicitación de la cizalla.
El tamaño de partículas presente en la
dispersión se determina mediante dispersión de la luz dinámica. Se
utiliza el aparato Zetasizer 3000 HSa (Malvern Instruments, Reino
Unido). Se indica el valor de la mediana, ponderado en volumen, del
análisis de los picos.
\vskip1.000000\baselineskip
95 kg/h de tetracloruro de silicio y 5 kg/h de
triclorosilano (TCS) se vaporizan y se transfieren, mediante
nitrógeno, a la cámara de mezcladura de un quemador. Al mismo
tiempo, se añaden 34 Nm^{3}/h (1,5 kmol/h) de hidrógeno y 70
Nm^{3}/h (3,1 kmol/h) de aire primario en la cámara de mezcladura.
La mezcla presenta una temperatura de 90ºC. Se enciende y se quema
en una llama en una cámara de reacción. La velocidad de salida de la
mezcla del quemador asciende a 25,8 m/s. Adicionalmente, se
incorporan en la cámara de reacción 24 Nm^{3}/h (1,1 kmol/h) de
aire secundario que rodea a la llama. La relación de aire secundario
a aire primario asciende a 0,34.
Los gases de la reacción y el dióxido de silicio
resultante se aspiran a través de un sistema de refrigeración
mediante la aplicación de una depresión y, con ello, se enfrían a
valores entre 100 y 160ºC. En un filtro o ciclón, el sólido se
separa de la corriente de gas de escape y, seguidamente, se trata
con vapor de agua a una temperatura de 555ºC.
Los Ejemplos 2 a 11 se llevan a cabo de forma
análoga.
La Tabla 2 reproduce las materias primas y
cantidades de los Ejemplos 1 a 11.
La Tabla 3 muestra los valores calculados para
la entalpía de reacción, capacidad calorífica y temperatura
adiabática de llama.
La Tabla 4 muestra datos analíticos del polvo de
dióxido de silicio preparado, así como de dos polvos de dióxido de
silicio preparados por vía pirógena, comercialmente disponibles
(Ejemplos 12 y 13).
Los Ejemplos 1 a 5 proporcionan polvos de
acuerdo con la invención. Los Ejemplos 5 a 10 son Ejemplos
Comparativos.
En el Ejemplo 2, se emplean tres componentes de
silicio.
En los Ejemplos 3 y 4, se emplean proporciones
altas o bien bajas del primer componente de silicio, tetracloruro de
silicio.
En el Ejemplo 5, se ajusta, dentro del intervalo
reivindicado, una elevada relación de aire secundario/aire
primario.
En los Ejemplos 6 y 7 se eligen ajustes que
conducen a una temperatura adiabática de llama fuera del intervalo
reivindicado.
En el Ejemplo 8 se emplea solamente un compuesto
de silicio (SiCl_{4}).
En el Ejemplo 9, la relación de tetracloruro de
silicio a los otros compuestos de silicio se encuentra fuera del
intervalo reivindicado.
En el Ejemplo 10, no se aporta aire secundario
alguno.
En el Ejemplo 11, la relación de aire
secundario/aire primario se encuentra fuera del intervalo
reivindicado.
Los ejemplos demuestran que el polvo de dióxido
de silicio de acuerdo con la invención de los Ejemplos 1 a 5
presenta tiempos de empapamiento claramente menores que los modelos
de los Ejemplos Comparativos.
Además, los Ejemplos demuestran que la
superficie media del grupo, el ECD medio, la circunferencia media
del grupo, el diámetro máximo medio del grupo y el diámetro mínimo
medio del grupo de los polvos de dióxido de silicio de acuerdo con
la invención son menores que los correspondientes valores de los
Ejemplos Comparativos.
Los Ejemplos 1 a 5, muestran además, cómo un
determinado intervalo estrecho de la temperatura adiabática de
llama, en este caso de 1821 a 1851ºC, puede obtenerse mediante
variación de las cantidades de las materias primas.
Además, los Ejemplos Comparativos 6 y 7
demuestran que en el caso de la misma composición de los compuestos
de silicio que en el Ejemplo 1, no se obtienen polvos de dióxido de
silicio de acuerdo con la invención. Los polvos obtenidos presentan
superficies según BET fuera del intervalo reivindicado. En los
Ejemplos Comparativos 6 y 7, las temperaturas adiabáticas de llama
se encuentran fuera del intervalo reivindicado.
En los Ejemplos Comparativos 8 a 10, las
temperaturas adiabáticas de llama se encuentran ciertamente dentro
del intervalo reivindicado, pero no se obtienen polvos de dióxido de
silicio de acuerdo con la invención alguno:
En los Ejemplos 8 y 9, la composición de los
compuestos de silicio se encuentra fuera del intervalo reivindicado.
En el Ejemplo 10, no se añade aire secundario alguno. Como se puede
deducir de la Tabla 4, se obtienen polvos, cuyas superficies medias
del grupo, el ECD medio, las circunferencias medias del grupo,
diámetros máximos medios del grupo y los diámetros mínimos medios
del grupo son mayores que los de los polvos de dióxido de silicio de
acuerdo con la invención.
En el Ejemplo 11, la relación de aire
secundario/aire primario se encuentra, con 4,11, por fuera del
intervalo reivindicado. El polvo de dióxido de silicio obtenido
presenta una superficie según BET muy por fuera del intervalo
reivindicado.
\vskip1.000000\baselineskip
En un recipiente de preparación de acero fino de
60 l se disponen 36 kg de agua desmineralizada. A continuación, con
ayuda de la manguera de aspiración del equipo Ystral
Conti-TDS 3 se aspiran, bajo condiciones de cizalla,
6,4 kg del polvo de dióxido de silicio del Ejemplo 1 y, después de
finalizar la aspiración, se continúa con la cizalla todavía a 3000
rpm durante 15 min.
\vskip1.000000\baselineskip
En un recipiente de preparación de acero fino de
60 l se disponen 35,5 kg de agua desmineralizada y 52 g de una
disolución al 30% de KOH. A continuación, con ayuda de la manguera
de aspiración del equipo Ystral Conti-TDS 3 se
aspiran, bajo condiciones de cizalla, 6,4 kg del polvo de dióxido de
silicio del Ejemplo 1 y, después de finalizar la aspiración, se
continúa con la cizalla todavía a 3000 rpm durante 15 min. Durante
esta dispersión durante 15 minutos, el valor del pH se ajusta y se
mantiene en un valor del pH de 10,4 mediante la adición de
disolución de KOH adicional. En este caso, se utilizaron otros 43 g
de disolución de KOH y, mediante la adición de 0,4 kg de agua, se
ajustó una concentración de sólidos de 15% en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
En un recipiente de preparación de acero fino de
60 l, 35,5 kg de agua desmineralizada se ajustan con disolución de
hidróxido de tetrametilamonio (al 25%) a un valor del pH de 11. A
continuación, con ayuda de la manguera de aspiración del equipo
Ystral Conti-TDS 3 se aspiran, bajo condiciones de
cizalla, 37 kg del polvo de dióxido de silicio del Ejemplo 1 y,
después de finalizar la aspiración, se continúa con la cizalla
todavía a 3000 rpm durante 15 min. Durante esta dispersión durante
15 minutos, el valor del pH se ajusta y se mantiene en un valor del
pH entre 10 y 11 mediante la adición de disolución de hidróxido de
tetrametilamonio. Mediante la adición de la cantidad de agua
necesaria restante se ajusta una concentración de sólidos de 50% en
peso. La dispersión tampoco presenta, después de un tiempo de
almacenamiento de 6 meses, espesamiento o sedimentación alguno.
Los parámetros físico-químicos
de las dispersiones se reproducen en la Tabla 5.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Claims (9)
1. Polvo de dióxido de silicio preparado por vía
pirógena en forma de grupos de partículas primarias,
caracterizado porque
- -
- posee una superficie según BET de 90 \pm 15 m^{2}/g y los grupos presentan
- -
- una superficie media de 10000-20000 nm^{2},
- -
- un diámetro del círculo equivalente (ECD = Equivalent Circle Diameter) medio de 90-130 nm y
- -
- una circunferencia media de 1000-1400 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Polvo de dióxido de silicio preparado por vía
pirógena según la reivindicación 1, caracterizado porque los
grupos presentan
- -
- una superficie media de 12000-18000 nm^{2},
- -
- un diámetro del círculo equivalente (ECD = Equivalent Circle Diameter) medio de 100-125 nm y
- -
- una circunferencia media de 1100-1300 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Polvo de dióxido de silicio preparado por vía
pirógena según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado
porque el diámetro máximo del grupo se encuentra entre 200 y 250 nm
y el diámetro mínimo del grupo se encuentra entre 100 y 155 nm.
4. Polvo de dióxido de silicio preparado por vía
pirógena según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado
porque el contenido en cloruro es menor que 250 ppm.
5. Polvo de dióxido de silicio preparado por vía
pirógena según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado
porque el contenido en carbono es menor que 100 ppm.
6. Procedimiento para la preparación del polvo
de dióxido de silicio de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque
- -
- se vaporiza una mezcla a base de compuestos de silicio, por separado o conjuntamente, los vapores se transfieren, por medio de un gas de soporte, a una cámara de mezcladura, con
- -
- SiCl_{4} como primer componente en una proporción de 60 a 95% en peso referido a la mezcla y
- -
- un segundo componente seleccionado del grupo que comprende H_{3}SiCl, H_{2}SiCl_{2}, HSiCl_{3}, CH_{3}SiCl_{3}, (CH_{3})_{2}SiCl_{2}, (CH_{3})_{3}SiCl, (n-C_{3}H_{7})SiCl_{3}, con una proporción de 5 a 40% en peso referido a la mezcla,
- -
- y, separado de ello, un gas de combustión, aire primario, que puede estar eventualmente enriquecido con oxígeno y/o precalentado, se transfiere a la cámara de mezcladura,
- -
- la mezcla a base del vapor de los cloruros de silicio, gas de combustión y aire primario se enciende en un quemador y la llama se quema en una cámara de reacción,
- -
- aire secundario, que rodea a la llama, se incorpora en la cámara de reacción, encontrándose la relación de aire secundario/aire primario en un intervalo de 0,1 a 3, preferiblemente 0,25 a 2,
- -
- a continuación, el sólido se separa de las sustancias gaseosas y, seguidamente, el sólido se trata con vapor de agua,
en donde
- -
- la cantidad total de oxígeno es al menos suficiente para la combustión completa del gas de combustión y de los compuestos de silicio y
- -
- la cantidad de las materias primas consistentes en compuestos de silicio, gas de combustión, aire primario y aire secundario se elige de manera que resulta una temperatura adiabática de llama T_{ad} de 1800 a 1880ºC,
\newpage
- siendo T_{ad} = temperatura de las materias primas + suma de las entalpías de reacción de las reacciones parciales/capacidad calorífica de las sustancias que abandonan la cámara de reacción, que comprenden dióxido de silicio, agua, cloruro de hidrógeno, dióxido de carbono, oxígeno, nitrógeno y, eventualmente, del gas de soporte cuando éste no sea aire u oxígeno,
basándose la capacidad calorífica específica de
estas sustancias en 1000ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque la temperatura de las materias primas es
de
90 \pm 40ºC.
90 \pm 40ºC.
8. Procedimiento según las reivindicaciones 6 ó
7, caracterizado porque la velocidad de salida de la mezcla
de reacción de la cámara de mezcladura a la cámara de reacción es 10
a 80 m/s.
9. Uso del polvo de dióxido de silicio preparado
por vía pirógena, de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5, como
material de carga en caucho, caucho de silicona y plásticos, para el
ajuste de la reología en pinturas y barnices, y como soporte para
catalizadores.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102005001410 | 2005-01-12 | ||
| DE102005001410A DE102005001410A1 (de) | 2005-01-12 | 2005-01-12 | Pyrogen hergestelltes Siliciumdioxidpulver und Dispersion hiervon |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2353505T3 true ES2353505T3 (es) | 2011-03-02 |
Family
ID=36177742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES05005929T Active ES2353505T3 (es) | 2005-01-12 | 2005-03-18 | Polvo de dióxido de silicio preparado por vía pirógena y dispersión del mismo. |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7537833B2 (es) |
| EP (1) | EP1681265B1 (es) |
| JP (1) | JP4280719B2 (es) |
| KR (1) | KR100644314B1 (es) |
| CN (1) | CN1803606B (es) |
| AT (1) | ATE485239T1 (es) |
| DE (2) | DE102005001410A1 (es) |
| ES (1) | ES2353505T3 (es) |
| UA (1) | UA84153C2 (es) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10258858A1 (de) * | 2002-12-17 | 2004-08-05 | Degussa Ag | Pyrogen hergestelltes Siliciumdioxid |
| DE102005001409A1 (de) * | 2005-01-12 | 2006-07-20 | Degussa Ag | Pyrogen hergestelltes Siliciumdioxidpulver und dieses Pulver enthaltene Silikondichtmasse |
| BRPI0708360A2 (pt) * | 2006-02-28 | 2011-05-24 | Evonik Degussa Corp | substrato revestido para desempenho de impressão aperfeiçoado e processo de fabricação do mesmo |
| CN101512070A (zh) * | 2006-09-26 | 2009-08-19 | 赢创德固赛公司 | 具有增强的印刷性能的多功能纸 |
| WO2008094928A1 (en) | 2007-01-29 | 2008-08-07 | Evonik Degussa Gmbh | Fumed metal oxides for investment casting |
| DE102007035956A1 (de) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Evonik Degussa Gmbh | Oberflächenmodifizierte, pyrogen hergestellte Kieselsäuren |
| DE102007049742A1 (de) * | 2007-10-16 | 2009-04-23 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Titan-Silicium-Mischoxid enthaltenden Dispersion |
| US8038971B2 (en) * | 2008-09-05 | 2011-10-18 | Cabot Corporation | Fumed silica of controlled aggregate size and processes for manufacturing the same |
| US8729158B2 (en) * | 2008-09-05 | 2014-05-20 | Cabot Corporation | Fumed silica of controlled aggregate size and processes for manufacturing the same |
| JP5038449B2 (ja) * | 2010-03-09 | 2012-10-03 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
| CN103732536B (zh) * | 2011-07-29 | 2016-08-24 | 电气化学工业株式会社 | 球形硅石微粉末以及使用球形硅石微粉末的静电图像显影用调色剂外部添加剂 |
| JP6082464B2 (ja) * | 2013-07-24 | 2017-02-15 | 株式会社トクヤマ | Ｃｍｐ用シリカ、水性分散液およびｃｍｐ用シリカの製造方法 |
| CN105384177B (zh) * | 2015-11-27 | 2018-04-13 | 江苏联瑞新材料股份有限公司 | 亚微米级球形二氧化硅微粉的制备方法 |
| CN105803455A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-07-27 | 河北师范大学 | 一种无金属辅助SiO2微球模板法制备有序多孔硅的方法 |
| EP3580173B1 (de) | 2017-07-13 | 2021-10-20 | Wacker Chemie AG | Verfahren zur herstellung von hochdispersem siliciumdioxid |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19756840A1 (de) * | 1997-01-23 | 1998-07-30 | Degussa | Pyrogene Oxide und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| CN1223231A (zh) * | 1997-11-13 | 1999-07-21 | 德古萨股份公司 | 基于热解二氧化硅的模制品 |
| ATE399740T1 (de) * | 2001-03-24 | 2008-07-15 | Evonik Degussa Gmbh | Mit einer hülle umgebene, dotierte oxidpartikeln |
| ATE280203T1 (de) * | 2001-08-08 | 2004-11-15 | Degussa | Mit siliziumdioxid umhüllte metalloxidpartikel |
| DE10204471C1 (de) * | 2002-02-05 | 2003-07-03 | Degussa | Wässerige Dispersion enthaltend mit Ceroxid umhülltes Siliciumdioxidpulver, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung |
| DE10258857A1 (de) | 2002-12-17 | 2004-07-08 | Degussa Ag | Pyrogen hergestelltes Siliciumdioxid und Dispersion hiervon |
| DE10258858A1 (de) | 2002-12-17 | 2004-08-05 | Degussa Ag | Pyrogen hergestelltes Siliciumdioxid |
| DE10326049A1 (de) | 2003-06-10 | 2004-12-30 | Degussa Ag | Flammenhydrolytisch hergestelltes Siliciumdioxid, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung |
| DE10357047A1 (de) | 2003-12-04 | 2005-07-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zum Anzeigen von Informationen auf einem transparenten Substrat |
| DE102004010755A1 (de) * | 2004-03-05 | 2005-09-22 | Degussa Ag | Silikonkautschuk |
| GB0407463D0 (en) | 2004-04-01 | 2004-05-05 | Nova Chem Int Sa | Extruded foam structure with an inorganic blowing agent |
-
2005
- 2005-01-12 DE DE102005001410A patent/DE102005001410A1/de not_active Withdrawn
- 2005-02-10 JP JP2005035119A patent/JP4280719B2/ja active Active
- 2005-02-11 US US11/055,605 patent/US7537833B2/en active Active
- 2005-02-24 KR KR1020050015270A patent/KR100644314B1/ko active IP Right Grant
- 2005-02-28 CN CN2005100676496A patent/CN1803606B/zh active Active
- 2005-03-18 ES ES05005929T patent/ES2353505T3/es active Active
- 2005-03-18 AT AT05005929T patent/ATE485239T1/de active
- 2005-03-18 DE DE502005010410T patent/DE502005010410D1/de active Active
- 2005-03-18 EP EP05005929A patent/EP1681265B1/de active Active
- 2005-12-29 UA UAA200512749A patent/UA84153C2/uk unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1803606B (zh) | 2011-06-15 |
| DE102005001410A1 (de) | 2006-07-20 |
| KR100644314B1 (ko) | 2006-11-10 |
| US7537833B2 (en) | 2009-05-26 |
| EP1681265A2 (de) | 2006-07-19 |
| KR20060082377A (ko) | 2006-07-18 |
| ATE485239T1 (de) | 2010-11-15 |
| DE502005010410D1 (de) | 2010-12-02 |
| EP1681265B1 (de) | 2010-10-20 |
| EP1681265A3 (de) | 2006-09-13 |
| JP2006193401A (ja) | 2006-07-27 |
| JP4280719B2 (ja) | 2009-06-17 |
| US20060154994A1 (en) | 2006-07-13 |
| UA84153C2 (uk) | 2008-09-25 |
| CN1803606A (zh) | 2006-07-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2353505T3 (es) | Polvo de dióxido de silicio preparado por vía pirógena y dispersión del mismo. | |
| ES2352503T3 (es) | Sílice pirogénica. | |
| ES2355901T3 (es) | Sílice pirogénica y agente de sellado de silicona que contiene la misma. | |
| JP4440157B2 (ja) | 熱分解法により製造された二酸化ケイ素粉末 | |
| ES2290585T3 (es) | Dioxido de silicio preparado por hidrolisis ignea, procedimiento para su preparacion y su utilizacion. | |
| JP4550804B2 (ja) | 熱分解法二酸化ケイ素粉末およびその分散液 | |
| JP5538895B2 (ja) | 大量生産設備でのヒュームドシリカの製造 | |
| KR101030873B1 (ko) | 발열성 이산화규소 및 그의 분산액 | |
| JP5340270B2 (ja) | 低い増粘効果を有する熱分解的に製造された二酸化ケイ素 | |
| JP5615432B2 (ja) | 特殊な表面特性を有する二酸化ケイ素粉末、およびその粉末を含んでいるトナー組成物 | |
| WO2007127232A2 (en) | Process for the production of fumed silica | |
| KR101329381B1 (ko) | 소규모 제조 플랜트에서 제조되는 발열성 규산 | |
| JP3270448B2 (ja) | 二酸化珪素を含有するグリコール |