專利名稱：二氧化硅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅烷化的、結(jié)構(gòu)改性的、熱解法制備的二氧化硅，其制備方法及其用途。
背景技術(shù)：
眾所周知在透明的涂料組分中使用納米尺寸的粒子。
因此，依照美國(guó)專利第6,020,419號(hào)，熱解法制備的、原位解附聚的、已經(jīng)用二甲基二氯硅烷(AerosilR 972)制成疏水型的二氧化硅被用在聚氨酯漆中以改進(jìn)涂層的耐擦傷性。
已知的二氧化硅的缺點(diǎn)在于如果沒(méi)有漆的粘合劑，它就不能以粉末的形式制備。
因此存在開(kāi)發(fā)沒(méi)有這些缺點(diǎn)的二氧化硅的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了硅烷化的、結(jié)構(gòu)改性的、熱解法制備的二氧化硅，其特征在于表面結(jié)合基團(tuán)，所述基團(tuán)是二甲基甲硅烷基和/或單甲基甲硅烷基，優(yōu)選為二甲基甲硅烷基。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，二氧化硅可以具有下列物理-化學(xué)特性BET表面積m2/g 25-400初級(jí)粒子的平均尺寸nm 5-50pH值 3-10碳含量％ 0.1-10DBP值％＜200依照本發(fā)明的二氧化硅可以具有100～280g/l的填充密度，優(yōu)選為100～240g/l。
填充密度超過(guò)280g/l會(huì)在工業(yè)的漆沉積試驗(yàn)中導(dǎo)致更差的結(jié)果。
熱解法二氧化硅可參見(jiàn)Winnacker-Küchler，ChemischeTechnologie，第3卷(1983)，第四版，第77頁(yè)以及UllmannsEncyklopdie der technischen Chemie，第四版(1982)，第21卷，第462頁(yè)。
特別地，熱解法可以由可蒸發(fā)的硅化合物如SiCl4或有機(jī)硅化合物如三氯甲基硅烷的火焰水解制備。
本發(fā)明也提供了一種用于制備依照本發(fā)明的硅烷化的、結(jié)構(gòu)改性的、熱解法制備的二氧化硅的方法，其特征在于熱解法制備的二氧化硅用二甲基二氯硅烷和/或單甲基三氯硅烷以公知的方法處理，二甲基甲硅烷基和/或單甲基甲硅烷基結(jié)合在熱解法二氧化硅的表面上，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性和任選的后研磨。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，回火可以在結(jié)構(gòu)改性和/或后研磨之后進(jìn)行。
依照本發(fā)明的二氧化硅可以按例如如下的方法制備可按照DE 1 163 784中所描述的方法制備二氧化硅，然后通過(guò)機(jī)械作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性并且可在研磨機(jī)中進(jìn)行后研磨。在結(jié)構(gòu)改性和/或后研磨之后可進(jìn)行回火。
結(jié)構(gòu)改性可以用如球磨機(jī)或連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的球磨機(jī)進(jìn)行。后研磨可以使用如空氣射流研磨機(jī)或銷式研磨機(jī)進(jìn)行?；鼗鹂梢栽谌鐧皇礁稍餀C(jī)中分批地或在如液化床中連續(xù)地進(jìn)行?；鼗鹂梢栽诒Ｗo(hù)氣體如氮?dú)庀逻M(jìn)行。
依照本發(fā)明的二氧化硅可以加入到漆中，結(jié)果這些漆提高了耐擦傷性。
具體實(shí)施例方式
二氧化硅的制備和物理-化學(xué)特性對(duì)比二氧化硅的制備對(duì)比二氧化硅1、2和3的制備按照DE 1 163 784中所描述的方法制備。
本發(fā)明的二氧化硅的制備按照DE 1 163 784中所描述的方法制備二氧化硅，然后通過(guò)機(jī)械作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性并且可在研磨機(jī)中進(jìn)行后研磨。在結(jié)構(gòu)改性和/或后研磨之后可進(jìn)行回火。
結(jié)構(gòu)改性可以例如用球磨機(jī)或連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的球磨機(jī)進(jìn)行。后研磨可以使用例如空氣射流研磨機(jī)或銷式研磨機(jī)進(jìn)行?；鼗鹂梢栽诶鐧皇礁稍餀C(jī)中分批地或在例如液化床中連續(xù)地進(jìn)行。回火可以在保護(hù)氣體如氮?dú)庀逻M(jìn)行。
表1對(duì)比二氧化硅和本發(fā)明的二氧化硅(實(shí)施例)的制備概要

表2依照本發(fā)明的二氧化硅(實(shí)施例)和對(duì)比二氧化硅的物理-化學(xué)數(shù)據(jù)

實(shí)施例1對(duì)改進(jìn)耐擦傷性的研究來(lái)說(shuō)，通常使用2組分的聚氨酯漆。漆的配方及其制備，包括應(yīng)用概括如下配方

粘合劑濃度40％以研磨基料(固體)計(jì)算的AEROSIL19.2％以漆(總量)計(jì)算的AEROSIL5.0％以漆(固體)計(jì)算的AEROSIL12.5％漆的制備和應(yīng)用將粘合劑與溶劑混合。然后為了預(yù)分散的目的，將AEROSIL用高速混合機(jī)(圓盤(pán)45mm)合并到這種混合物中并在2000轉(zhuǎn)/分鐘下預(yù)分散5分鐘。將混合物在實(shí)驗(yàn)室用的珍珠研磨機(jī)上2500轉(zhuǎn)/分鐘及60％的泵容量下使用玻璃珠(約1mm)預(yù)分散30分鐘。研磨基料依照DIN ISO 1524使用25μm的粒度計(jì)檢驗(yàn)。它必須小于10μm。
依照配方將研磨基料配成漆，配合劑用葉片攪拌器在2000轉(zhuǎn)/分鐘下混合。固化劑以同樣的方式加入。
在依照DIN 53411將漆調(diào)整到適于噴淋的粘度之后，將漆通過(guò)噴霧裝置涂于黑色的涂漆金屬板上(涂層厚度約40-50μm)，如DT36(由Q-Panel提供)。噴刷之后，金屬板在室溫下干燥24小時(shí)，然后在干燥箱中70℃下干燥2小時(shí)。
刮痕硬度試驗(yàn)將金屬板用石英/水淤漿(100克水+1克Marlon A 350，0.25％+5克Sikron F500)利用耐磨損洗滌試驗(yàn)裝置(Erichsen，豬鬃刷)進(jìn)行磨損試驗(yàn)。用反射計(jì)(20°照射角)測(cè)定磨損前和磨損10分鐘后的光澤。
表3在噴漆工藝方面相應(yīng)的液體漆、以及涂刷和干燥的膜的性能概要

本發(fā)明的二氧化硅1+2和3+4可以以高濃度使用而沒(méi)有削弱漆表面的外觀，這是由于與對(duì)比二氧化硅1和2相比它們具有相當(dāng)?shù)偷牧髯儗W(xué)效應(yīng)的緣故。此外，依照本發(fā)明的二氧化硅在漆表面的耐擦傷性方面表現(xiàn)出相當(dāng)大的改進(jìn)。
實(shí)施例2在這個(gè)實(shí)施例中，在高固含量的2組分PU清漆基礎(chǔ)上研究了結(jié)構(gòu)改性的影響。漆的配方以及它的制備，包括應(yīng)用和測(cè)試概括如下配方

粘合劑濃度62.8％以研磨基料(固體)計(jì)算的AEROSIL11.7％以漆(總量)計(jì)算的AEROSIL5.0％以漆(固體)計(jì)算的AEROSIL8.0％
漆的制備和應(yīng)用將粘合劑與溶劑混合。然后為了預(yù)分散的目的，將AEROSIL用高速混合機(jī)(圓盤(pán)45mm)合并到這種混合物中并在2000轉(zhuǎn)/分鐘下預(yù)分散5分鐘。將混合物在實(shí)驗(yàn)室用的珍珠研磨機(jī)上2500轉(zhuǎn)/分鐘和60％的泵容量下使用玻璃珠(約1mm)預(yù)分散30分鐘。研磨基料依照DIN ISO 1524使用25μm的粒度計(jì)檢驗(yàn)。它必須小于10μm。
依照配方將研磨基料配成漆，配合劑用葉片攪拌器在2000轉(zhuǎn)/分鐘下混合。固化劑以同樣的方式加入。
在依照DIN 53411將漆調(diào)整到適于噴淋的粘度之后，將漆通過(guò)噴霧裝置涂于黑色的涂漆金屬板上(涂層厚度約40-50μm)，如DT36(由Q-Panel提供)。噴刷之后，金屬板在室溫下干燥24小時(shí)，然后在干燥箱中70℃下干燥2小時(shí)。
刮痕硬度試驗(yàn)將金屬板用石英/水淤漿(100克水+1克Marlon A 350，0.25％+5克Sikron F500)利用耐磨損洗滌試驗(yàn)裝置(Erichsen，豬鬃刷)進(jìn)行磨損試驗(yàn)。用反射計(jì)(20°照射角)測(cè)定磨損前和磨損10分鐘后的光澤。
表4在噴漆工藝方面相應(yīng)的液體漆，以及涂刷和干燥的膜的性能概要

本發(fā)明的二氧化硅3+4可以以高濃度使用而沒(méi)有削弱漆表面的外觀，這是由于與對(duì)比二氧化硅2相比它們具有相當(dāng)?shù)偷牧髯儗W(xué)效應(yīng)的緣故。此外，依照本發(fā)明的二氧化硅在漆表面的耐擦傷性方面表現(xiàn)出相當(dāng)大的改進(jìn)。
實(shí)施例3本發(fā)明的二氧化硅與依照DE 198 11 790 A1的耐擦傷漆的直接對(duì)比，其中使用AEROSIL R 972以提高耐擦傷性。

漆的制備和應(yīng)用1)依照DE 198 11 790 A1使用射流分散器將對(duì)比二氧化硅1加入到粘合劑中。
2)將粘合劑與溶劑混合。然后為了預(yù)分散的目的，將AEROSIL用高速混合機(jī)(圓盤(pán)45mm)合并到這種混合物中并在2000轉(zhuǎn)/分鐘下<p>

瞬時(shí)連接子7580的所有數(shù)據(jù)都被集中在下表中，它是對(duì)連接子的“扼要”描述。

受控基因

權(quán)利要求
1.硅烷化的、結(jié)構(gòu)改性的、熱解法制備的二氧化硅，其特征在于表面結(jié)合基團(tuán)，其中所述基團(tuán)為二甲基甲硅烷基和/或單甲基甲硅烷基。
2.權(quán)利要求1的硅烷化的、結(jié)構(gòu)改性的、熱解法制備的二氧化硅，其特征在于具有以下物理-化學(xué)特性BET表面積m2/g25-400初級(jí)粒子的平均尺寸nm5-50pH值3-10碳含量％0.1-10DBP值％＜200
3.制備權(quán)利要求1的硅烷化的、結(jié)構(gòu)改性的、熱解法制備的二氧化硅的方法，其特征在于將熱解法制備的二氧化硅用二甲基二氯硅烷和/或單甲基三氯硅烷以已知方法處理，二甲基甲硅烷基和/或單甲基甲硅烷基結(jié)合在熱解法二氧化硅的表面上，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性和任選后研磨。
4.權(quán)利要求3的制備硅烷化的、結(jié)構(gòu)改性的、熱解法制備的二氧化硅的方法，其特征在于在結(jié)構(gòu)改性和/或后研磨之后進(jìn)行回火。
5.硅烷化的、結(jié)構(gòu)改性的、熱解法制備的二氧化硅用于改進(jìn)漆的耐擦傷性的用途。
全文摘要
硅烷化的、結(jié)構(gòu)改性的、熱解法制備的二氧化硅，其特征在于表面結(jié)合基團(tuán)，其中所述基團(tuán)為二甲基甲硅烷基和/或單甲基甲硅烷基，其由熱解法制備的二氧化硅用二甲基二氯硅烷和/或單甲基三氯硅烷以已知方法處理，二甲基甲硅烷基和/或單甲基甲硅烷基結(jié)合在熱解法二氧化硅的表面，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性和任選后研磨來(lái)制備。它們用來(lái)在漆中提高耐擦傷性。
文檔編號(hào)C09D201/00GK1678696SQ03820279
公開(kāi)日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月28日
發(fā)明者于爾根·邁爾, 斯特凡妮·弗拉恩, 曼弗雷德·埃特林格 申請(qǐng)人:德古薩股份公司