JP2008532901A - 熱分解により調整された二酸化ケイ素をベースとする顆粒、その製造方法及びその使用 - Google Patents
熱分解により調整された二酸化ケイ素をベースとする顆粒、その製造方法及びその使用 Download PDFInfo
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Abstract
Description
平均粒度:10〜120μm
BET表面積:40〜400m2/g
細孔容積:0.5〜2.5ml/g
細孔分布:合計の細孔容積の5%未満が、直径<5nmを有する孔であり、残りはメソ孔及びマクロ孔
pH値:3.6〜8.5
タップ密度:220〜700g/l
を有する顆粒を提供する。
平均粒度:10〜120μm
BET表面積:40〜400m2/g
細孔容積:0.5〜2.5ml/g
細孔分布:合計の細孔容積の5%未満が、直径<5nmを有する孔であり、残りはメソ孔及びマクロ孔
pH値:3.6〜8.5
タップ密度:220〜700g/l
を有する顆粒を提供する。
a)(RO)3Si(CnH2n+1)及び(RO)3Si(CnH2n-1)のタイプのオルガノシラン
R=アルキル、例えばメチル−、エチル−、n−プロピル−、i−プロピル−、ブチル−
n=1〜20。
b)R′x(RO)ySi(CnH2n+1)及びR′x(RO)ySi(CnH2n-1)のタイプのオルガノシラン
R=アルキル、例えばメチル−、エチル−、n−プロピル−、i−プロピル−、ブチル−
R′=アルキル、例えばメチル−、エチル−、n−プロピル−、i−プロピル−、ブチル−
R′=シクロアルキル
n=1〜20
x+y=3
x=1、2
y=1、2。
c)X3Si(CnH2n+1)及びX3Si(CnH2n-1)のタイプのハロゲンオルガノシラン
X=Cl、Br
n=1〜20。
d) X2(R′)Si(CnH2n+1)及びX2(R′)Si(CnH2n−1)のタイプのハロゲンオルガノシラン
X=Cl、Br
R′=アルキル、例えばメチル−、エチル−、n−プロピル−、i−プロピル−、ブチル−
R′=シクロアルキル
n=1〜20。
e)X(R′)2Si(CnH2n+1)及びX(R′)2Si(CnH2n-1)のタイプのハロゲンオルガノシラン
X=Cl、Br
R′=アルキル、例えばメチル−、エチル−、n−プロピル−、i−プロピル−、ブチル−
R′=シクロアルキル
n=1〜20。
f) (RO)3Si(CH2)m−R′のタイプのオルガノシラン
R=アルキル、例えばメチル−、エチル−、プロピル−
m=0.1〜20
R′=メチル−、アリール(例えば−C6H5、置換したフェニル基)
−C4F9、OCF2−CHF−CF3、−C6F13、−O−CF2−CHF2
−NH2、−N3、−SCN、−CH=CH2、−NH−CH2−CH2−NH2、
−N−(CH2−CH2−NH2)2
−OOC(CH3)C=CH2
−OCH2−CH(O)CH2
−NH−CO−N−CO(CH2)5
−NH−COO−CH3、−NH−COO−CH2−CH3、−NH−(CH2)3Si(OR)3
−Sx−(CH2)3Si(OR)3
−SH
−NR′R′′R′′′(R′=アルキル、アリール;R′′=H、アルキル、アリール;R′′′=H、アルキル、アリール、ベンジル、C2H4NR′′′′R′′′′′、ここでR′′′′=H、アルキル及びR′′′′′=H、アルキル)。
g) (R″)x(RO)ySi(CH2)m−R′のタイプのオルガノシラン
−C4F9、−OCF2−CHF−CF3、−C6F13、−O−CF2−CHF2
−NH2、−N3、−SCN、−CH=CH2、−NH−CH2−CH2−NH2、
−N−(CH2−CH2−NH2)2
−OOC(CH3)C=CH2
−OCH2−CH(O)CH2
−NH−CO−N−CO(CH2)5
−NH−COO−CH3、−NH−COO−CH2−CH3、−NH−(CH2)3Si(OR)3
−Sx−(CH2)3Si(OR)3
−SH
−NR′R′′R′′′(R′=アルキル、アリール;R′′=H、アルキル、アリール;R′′′=H、アルキル、アリール、ベンジル、C2H4NR′′′′R′′′′′、ここでR′′′′=H、アルキル及びR′′′′′=H、アルキル)。
h)X3Si(CH2)m−R′のタイプのハロゲンオルガノシラン
X=Cl、Br
m=0.1〜20
R′=メチル−、アリール(例えば−C6H5、置換したフェニル基)
−C4F9、−OCF2−CHF−CF3、−C6F13、−O−CF2−CHF2
−NH2、−N3、−SCN、−CH=CH2
−NH−CH2−CH2−NH2
−N−(CH2−CH2−NH2)2
−OOC(CH3)C=CH2
−OCH2−CH(O)CH2
−NH−CO−N−CO(CH2)5
−NH−COO−CH3、−NH−COO−CH2−CH3、−NH−(CH2)3Si(OR)3
−Sx−(CH2)3Si(OR)3
−SH。
i)(R)X2Si(CH2)m−R′のタイプのハロゲンオルガノシラン
X=Cl、Br
R=アルキル、例えばメチル−、エチル−、プロピル−
m=0.1〜20
R′=メチル−、アリール(例えば−C6H5、置換したフェニル基)
−C4F9、−OCF2−CHF−CF3、−C6F13、−O−CF2−CHF2
−NH2、−N3、−SCN、−CH=CH2、−NH−CH2−CH2−NH2、
−N(CH2−CH2−NH2)2
−OOC(CH3)C=CH2
−OCH2−CH(O)CH2
−NH−CO−N−CO(CH2)5
−NH−COO−CH3、−NH−COO−CH2−CH3、−NH−(CH2)3Si(OR)3、
ここで、Rはメチル−、エチル−、プロピル−、ブチル−であってよい、
−Sx−(CH2)3Si(OR)3、
ここで、Rはメチル−、エチル−、プロピル−、ブチル−であってよい、
−SH。
j)(R)2XSi(CH2)m−R′のタイプのハロゲンオルガノシラン
X=Cl、Br
R=アルキル
m=0.1〜20
R′=メチル−、アリール(例えば−C6H5、置換したフェニル基)
−C4F9、−OCF2−CHF−CF3、−C6F13、−O−CF2−CHF2
−NH2、−N3、−SCN、−CH=CH2、−NH−CH2−CH2−NH2、
−N−(CH2−CH2−NH2)2
−OOC(CH3)C=CH2
−OCH2−CH(O)CH2
−NH−CO−N−CO(CH2)5
−NH−COO−CH3、−NH−COO−CH2−CH3、−NH−(CH2)3Si(OR)3
−Sx−(CH2)3Si(OR)3
−SH。
k) 次のタイプのシラザン
R′=アルキル、ビニル、アリール。
l)D3、D4、D5のタイプの環式ポリシロキサン、その際環式のD3、D4及びD5は、−O−Si(CH3)2−のタイプの単位3、4又は5つを有する環式ポリシロキサンであってよい
即ち、オクタメチルシクロテトラシロキサン=D4。
R′=アルキル、例えばCnH2n+1(n=1〜20)、アリール、例えばフェニル及び置換されたフェニル基、(CH2)n−NH2、H
R′′=アルキル、例えばCnH2n+1(n=1〜20)、アリール、例えばフェニル及び置換されたフェニル基、(CH2)n−NH2、H
R′′′=アルキル、例えばCnH2n+1(n=1〜20)、アリール、例えばフェニル及び置換されたフェニル基、(CH2)n−NH2、H。
平均粒度:10〜120μm
BET表面積:40〜400m2/g
細孔容積:0.5〜2.5ml/g
細孔分布:合計の細孔容積の5%未満が、直径<5nmを有する孔であり、残りはメソ孔及びマクロ孔
炭素含有量:0.3〜15.0質量%
pH値:3.6〜8.5
タップ密度:220〜700g/l
を有する顆粒をも提供する。
−BET表面積30〜90m2/g、
−DBP値80以下、
−アグリゲート平均面積25000nm2未満、
−平均アグリゲート周長1000nm未満、
を有し、少なくとも70%のアグリゲートが1300nmよりも少ない周長を有する熱分解により製造された二酸化ケイ素粉末であってよい。熱分解法により製造されたこの二酸化ケイ素は、WO 2004/054929に開示されている。
− 遊離酸素含有ガスの酸素含有量は、ラムダ値が1以上であるように調節され、
− ガンマ値は1.2〜1.8であり、
− 処理量(throughput)が0.1〜0.3kg SiO2/m3 コアガス混合物であり、
− 前記バーナーの口部のレベルでの火炎管中でのガスの標準化された平均流速は少なくとも5m/sである。
− 四塩化ケイ素を使用し、
− ラムダ値が1<ラムダ≦1.2であり、
− ガンマ値は1.6〜1.8であり、
− 処理量が0.1〜0.3kg SiO2/m3 コアガス混合物であり、
− 更に、バーナー中に導入される遊離酸素含有ガスの量に対して少なくとも2倍量の空気を火炎管中に導入し、
− バーナーの口部での供給原料ガスの流速は40〜65m/s(標準的条件の観点で)であり、
− そして前記バーナーの口部のレベルでの火炎管中でのガスの標準化された平均流速は8〜12m/sである方法である。
Li ≦10ppb
Na ≦80ppb
K ≦80ppb
Mg ≦20ppb
Ca ≦300ppb
Fe ≦800ppb
Cu ≦10ppb
Ni ≦800ppb
Cr ≦250ppb
Mn ≦20ppb
Ti ≦200ppb
Al ≦600ppb
Zr ≦80ppb
V ≦5ppb。
Li ≦1ppb
Na ≦50ppb
K ≦50ppb
Mg ≦10ppb
Ca ≦90ppb
Fe ≦200ppb
Cu ≦3ppb
Ni ≦80ppb
Cr ≦40ppb
Mn ≦5ppb
Ti ≦150ppb
Al ≦350ppb
Zr ≦3ppb
V ≦1ppb。
Al 1ppbよりも低い
B 3ppbよりも低い
Ca 5ppbよりも低い
Co 0.1ppbよりも低い
Cr 0.2ppbよりも低い
Cu 0.1ppbよりも低い
Fe 0.5ppbよりも低い
K 1ppbよりも低い
Mg 1ppbよりも低い
Mn 0.1ppbよりも低い
Mo 0.2ppbよりも低い
Na 1ppbよりも低い
Ni 0.2ppbよりも低い
Ti 0.5ppbよりも低い
Zn 1ppbよりも低い
Zr 0.5ppbよりも低い。
BET表面積をDIN 66131に従って決定した。
DBP値(g/100g)=(消費されたDBP(g)/粒子の初期質量(g))×100
複雑な流れ特性を試験するための、標準的な回転スピンドルを備えたプログラム制御可能なレオメーターを粘度を測定するために利用した。
剪断速度:5〜100rpm
測定温度:室温(23℃)
分散液濃度:30質量%。
手順:分散液500mlを600mlガラスビーカー中に入れ、室温(測定センサーによる温度の統計的記録)で異なる剪断速度で試験した。
最大充填度=添加された粉末量[g]/(添加された粉末量[g]+最初に導入された水の量[g])×100%。
SiCl4 500kg/hを約90℃で気化し、公知の構造のバーナーの中心管に運んだ。水素145Nm3/h及び酸素含有率35体積%を有する空気207Nm3/hを、前記管中に導入した。前記ガス混合物に点火し、水冷バーナーの火炎管中で燃焼させた。前記バーナーの口部のレベルでの火炎管中でのガスの標準化された平均流速は0.7m/sであった。反応ガスの冷却後に、この熱分解二酸化ケイ素粉末を、フィルター及び/又はサイクロンを用いて塩酸含有ガスから分離した。この熱分解二酸化ケイ素粉末を、脱酸ユニット中で水蒸気及び空気で処理した。
SiCl4 400kg/hを約90℃で気化し、公知の構造のバーナーの中心管に運んだ。水素195Nm3/h及び酸素含有率30体積%を有する空気303Nm3/hを、前記管中に導入した。前記ガス混合物に点火し、水冷バーナーの火炎管中で燃焼させた。前記バーナーの口部のレベルでの火炎管中でのガスの標準化された平均流速は10m/sであった。反応ガスの冷却後に、この熱分解二酸化ケイ素粉末を、フィルター及び/又はサイクロンを用いて塩酸含有ガスから分離した。この熱分解二酸化ケイ素粉末を、脱酸ユニット中で水蒸気及び空気で処理した。
(b) O2 21体積%を有する空気;
(c) 一次空気に関して
(d) VB=バーナーの口部での平均排出速度(標準化);
(e) VF=バーナーの口部のレベルでの反応室中での平均流速(標準化)。
表3による組成を有するSiCl4 500kg/hを約90℃で気化し、公知の構造のバーナーの中心管に運んだ。水素190Nm3/h並びに酸素含有率35体積%の空気326Nm3/hを、更に前記管に導入した。前記ガス混合物に点火し、水冷バーナーの火炎管中で燃焼させた。水素15Nm3/hを更に、中心ノズルを取り囲むジャケットノズルに導入し、焼き付きを防止した。標準組成の空気250Nm3/hを更に火炎管に付加的に導入した。反応ガスの冷却後に、熱分解二酸化ケイ素粉末を、フィルター及び/又はサイクロンを用いて塩酸含有ガスから分離した。この熱分解二酸化ケイ素粉末を、脱酸ユニット中で水蒸気及び空気で処理し、付着した塩酸を除去した。この金属含有量を表5に示した。
表4による組成を有するSiCl4 500kg/hを約90℃で気化し、公知の構造のバーナーの中心管に運んだ。水素190Nm3/h並びに酸素含有率35体積%の空気326Nm3/hを、更に前記管に導入した。前記ガス混合物に点火し、水冷バーナーの火炎管中で燃焼させた。水素15Nm3/hを更に、中心ノズルを取り囲むジャケットノズルに導入し、焼き付きを防止した。標準組成の空気250Nm3/hを更に火炎管に付加的に導入した。反応ガスの冷却後に、熱分解二酸化ケイ素粉末を、フィルター及び/又はサイクロンを用いて塩酸含有ガスから分離した。この熱分解二酸化ケイ素粉末を、脱酸ユニット中で水蒸気及び空気で処理し、付着した塩酸を除去した。
得られた熱分解により製造された二酸化ケイ素を金属含有量に関して分析する。この試料を主にHFを有する酸性溶液中に溶解させる。
顆粒材料を四口フラスコ中に量り取った。フラスコを排気し、油浴を150℃に加熱した。フラスコ中の温度(内部温度計により制御)は、約130℃へと油浴温度と共に上昇した。この予備的処置の間の圧力を、圧力測定装置PI2(TM210、Leyboldから、測定範囲103〜10-3mbar)を用いて記録した。水の脱着を、この圧力測定から観測することができる。予備的処置の終了時(終温度で30分間)に、10-2mbarよりも少ない圧力が達成されなくてはならなかった。
装置をまず最初に、すり合わせガラス栓を備えた滴加漏斗の容積を決定することにより検量し、この容量をリットルで測定した。ストップバルブまでの全ての連結部を含めた反応フラスコの容積を次の実験により得た:
大気圧力にある空気で充填した滴加漏斗を、排気したフラスコに取り付けた。次いで2つの容積の間の圧力補正を、滴加漏斗の栓を開放することにより実施した。確立された圧力を、デジタル測定装置により示した。反応容器の容積を、物質収支から得た、243.8mlの容積VRを、この配置で得た。
120℃及び0.2mbarで1時間加熱;60℃に冷却;LiAlH4の添加:10分後に、上昇した圧力差を読み取り。
メスシリンダー250ml、2ml毎に目盛線
最大±0.1gの誤差限度を有する天秤。
Tapping volumometerのカウンターを1000ストロークに設定した。
メスシリンダーの風袋を差し引いた。顆粒材料をメスシリンダー中に、250mlの目盛りまで装入した。
試料の質量を記録した(±0.1g)。メスフラスコを前記容積計に配置し、この装置のスイッチを入れた。
タッピング終了時:装置は1000ストローク後に自動的にスイッチが切れる
タップ嵩容積を1mlの精度で読み取った。
熱分解により調整された二酸化ケイ素を、完全脱塩水中に分散した。回転子/固定子の原理により動作する、アグリゲートの分散化をこの工程で使用した。形成された懸濁液を噴霧乾燥した。終産物を、フィルター又はサイクロンにより沈殿させた。
Claims (9)
- 熱分解により調整された二酸化ケイ素をベースとし、かつ次の物理化学的特性:
平均粒度:10〜120μm
BET表面積:40〜400m2/g
細孔容積:0.5〜2.5ml/g
細孔分布:合計の細孔容積の5%未満が、直径<5nmを有する孔であり、残りはメソ孔及びマクロ孔
pH値:3.6〜8.5
タップ密度:220〜700g/l
を有する顆粒。 - 熱分解により調整された二酸化ケイ素を水中に分散させ、噴霧乾燥し、得られた顆粒を温度150〜1100℃で1〜8時間の間加熱することを特徴とする、請求項1記載の顆粒の製造方法。
- 熱分解により調整された二酸化ケイ素をベースとし、かつ次の物理化学的特性:
平均粒度:10〜120μm
BET表面積:40〜400m2/g
細孔容積:0.5〜2.5ml/g
細孔分布:合計の細孔容積の5%未満が、直径<5nmを有する孔であり、残りはメソ孔及びマクロ孔
pH値:3.6〜8.5
タップ密度:220〜700g/l
を有する顆粒。 - 熱分解により調整された二酸化ケイ素を水中に分散させ、噴霧乾燥し、得られた顆粒をシラン化することを特徴とする、請求項3記載の顆粒の製造方法。
- 熱分解により調整された二酸化ケイ素をベースとし、かつ次の物理化学的特性:
平均粒度:10〜120μm
BET表面積:40〜400m2/g
細孔容積:0.5〜2.5ml/g
細孔分布:合計の細孔容積の5%未満が、直径<5nmを有する孔であり、残りはメソ孔及びマクロ孔
pH値:3.6〜8.5
タップ密度:220〜700g/l
を有する顆粒。 - 熱分解により調整された二酸化ケイ素を水中に分散させ、噴霧乾燥し、得られた顆粒を温度150〜1100℃で1〜8時間の間加熱し、引き続きシラン化することを特徴とする、請求項5記載の顆粒の製造方法。
- 熱分解により調整された二酸化ケイ素、有利には火炎加水分解により四塩化ケイ素から調整された二酸化ケイ素を水中に分散させ、噴霧乾燥し、得られた顆粒を場合により、温度150〜1100℃で1〜8時間の間加熱かつ/又はシラン化することを特徴とする、請求項1、3及び5記載の熱分解により調整された二酸化ケイ素をベースとする顆粒の製造方法。
- 熱分解により調整された二酸化ケイ素として、
−BET表面積30〜90m2/g、
−DBP値80以下、
−アグリゲート平均面積25000nm2未満、
−平均アグリゲート周長1000nm未満、
を有し、少なくとも70%のアグリゲートが1300nmよりも少ない周長を有する熱分解二酸化ケイ素粉末を使用することを特徴とする、請求項1、3及び5記載の熱分解により調整された二酸化ケイ素をベースとする顆粒の製造方法。 - 熱分解により調整された二酸化ケイ素として、9ppmよりも少ない金属含有量を有する高純度な熱分解により調整された二酸化ケイ素を使用することを特徴とする、請求項1、3及び5記載の熱分解により調整された二酸化をベースとする顆粒の製造方法。
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