專利名稱：憎水超細(xì)二氧化硅粉末和憎水硅灰石粉末及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)高分子化合物使用的無機(jī)物配合材料，具體地說，是用有機(jī)硅化合物預(yù)處理的配料。
超細(xì)二氧化硅粉末俗稱白炭黑，廣泛用作硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)填料或其他有機(jī)高分子的填料。用氣相燃燒法或液相沉淀法制得的超細(xì)SiO2粉末其表面均含有羥基，親水性強(qiáng)。用作填料時(shí)，它與硅橡膠分子的親和力和相容性差，不易均勻分散在硅橡膠中，使混煉時(shí)間加長，混煉好的膠料存放時(shí)會(huì)慢慢結(jié)構(gòu)化而增加粘度，使用前需重新混煉。另外硅橡膠在高溫使用時(shí)，易被二氧化硅的羥基降解，降低硅橡膠的力學(xué)性能。為了克服這些缺點(diǎn)，需要設(shè)法將SiO2表面的羥基換成有機(jī)基因，這一過程通常稱為鈍化處理或憎水處理，處理后的超細(xì)二氧化硅就成為憎水超細(xì)二氧化硅粉末。目前憎水超細(xì)二氧化硅粉末都是用六甲基二硅氮烷，八甲基四硅氧烷，六甲基環(huán)三硅氧烷，或聚二甲基硅氮烷低聚體處理超細(xì)二氧化硅粉末得到，(參見李光亮《合成橡膠工業(yè)》1991，14(6)433—436；B.B.Boonstra Rub.Chem.and Tech.1975(48)588)，但這類憎水超細(xì)二氧化硅粉末或者因原料價(jià)格高或者原料用量大、處理方法繁雜而成本高，不易推廣使用。憎水硅灰石粉末也有類似的情況。
本發(fā)明的目的是提供成本低，制備容易，憎水性好的憎水超細(xì)二氧化硅粉末及憎水硅灰石粉末及其制造方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
本發(fā)明的憎水超細(xì)二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末是用具有通式R′nSi(OR)4-n[n為1或2]或通式R′SiH(OR)2的有機(jī)硅化合物處理超細(xì)二氧化硅粉末或硅灰石粉末而成的憎水超細(xì)二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末，通式中R′為C1～C6的烴基，如甲基、乙基或苯基，R為C1～C4的烷基，如甲基或乙基。
本發(fā)明的憎水超細(xì)二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末的制備方法是將超細(xì)二氧化硅粉末或硅灰石粉末與具有通式R′nSi(OR)4-n[n為1或2]或R′Si(OR)2的有機(jī)硅化合物，及作為催化劑的揮發(fā)性堿混合，高速攪拌，隨后加熱除去揮發(fā)性堿和反應(yīng)生成的低級醇，即制得作填料用的憎水超細(xì)二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末。作為催化劑的揮發(fā)性堿可以是低級有機(jī)胺或氨的水溶液，如甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、或氨的水溶液。當(dāng)揮發(fā)性堿的水溶液濃度為20％(重量)時(shí)，超細(xì)二氧化硅粉末或硅灰石粉末與有機(jī)硅化合物及揮發(fā)性堿的優(yōu)選重量比為100∶5～10∶5～10。
本發(fā)明的憎水超細(xì)二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末由于原料選用價(jià)格低廉的活性硅烷化合物，且用量少，制備又很簡易，因此成本低，而產(chǎn)品憎水性非常好，它們長時(shí)間放入水中，仍100％漂浮在水面上，即使將水煮沸也不下沉，它們與硅橡膠或其它高分子材料相容性好，易于混煉分散，補(bǔ)強(qiáng)效果優(yōu)異，而它們的生產(chǎn)方法極簡單，只需將所有原料放在一高速攪拌混合器中攪拌、反應(yīng)，整個(gè)過程只需20～60分鐘。
實(shí)施例1、取1kg沉淀超細(xì)SiO2細(xì)粉與80g二甲基二乙氧基硅烷(或二甲基二甲氧基硅烷)，80g的甲胺(或氨)的20％(重量)水溶液，在高速混合攪拌器中攪拌25分鐘，停止攪拌，取出后加熱烘去催化劑甲胺(或氨)、反應(yīng)生成的乙醇(或甲醇)和水，即得增水超細(xì)二氧化硅粉末。
2、取1kg燃燒法的超細(xì)SiO2放入高速攪拌器中，依次加入100g二甲基二甲氧基硅烷、100g二甲胺的20％(重量)溶液，高速攪拌30分鐘，然后加熱烘去甲胺、甲醇及水，即得憎水超細(xì)二氧化硅粉末。
3、取1kg沉淀法超細(xì)SiO2，60g甲基三甲氧基硅烷和60g氨的20％(重量)水溶液，在高速攪拌器中攪拌1小時(shí)，放置1天后，烘去氨、生成的甲醇及水，即得憎水超細(xì)二氧化硅粉末。
用甲基三乙氧基硅烷和三甲胺代替甲基三甲氧基硅烷和氨進(jìn)行試驗(yàn)，得到相同的結(jié)果。
4、取1kg經(jīng)過氣流粉碎的硅灰石細(xì)粉，放入高速攪拌器中，依次加入50g二甲基二甲氧基硅烷和50g氨的20％(重量)水溶液，攪拌30分鐘，取出后烘去氨、甲醇和水，即得憎水硅灰石粉末。
5、取超細(xì)Sio2粉末1kg與60g甲基二乙氧基硅烷[CH3SiH(OC2H5)2]，在60g氨的20％(重量)水溶液催化作用下，快速攪拌1小時(shí)，取出在高溫下烘去氧、醇和水，即得憎水超細(xì)二氧化硅粉末。
6、取1kg超細(xì)沉淀SiO2，50g二苯基二甲氧基硅烷，40g二甲基二甲氧基硅烷與80g氨的20％(重量)水溶液在高速混合器中攪拌40～50分鐘，室溫放置一天，然后烘去氨、甲醇及水，即得憎水的SiO2粉末。
用苯基三甲氧基硅烷代替二苯基二甲氧基硅烷，同樣處理，也得到同樣的憎水處理結(jié)果。
用此兩法處理的SiO2粉末適合作苯甲基硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)填料。
7、將例1中所得的憎水超細(xì)二氧化硅粉末與室溫硫化硅橡膠(端羥基聚二甲基硅氧烷，粘度9800cp)混合均勻，觀察填料量對硅橡膠粘度增加的影響，并用未處理的二氧化硅粉末作平行對照，結(jié)果見表1。
表1不同填料量的磚橡膠粘度(cp)
從上表可以看出，用本發(fā)明的憎水二氧化硅粉末作填料，硅橡膠的粘度增加較少，也就是說，達(dá)到同樣粘度，用本發(fā)明的憎水二氧化硅粉末作補(bǔ)強(qiáng)填料，就可加入更多的補(bǔ)強(qiáng)填料，而補(bǔ)強(qiáng)填料加入愈多，硫化后硅橡膠的強(qiáng)度就愈高，所以用本發(fā)明的憎水二氧化硅粉末，能大大提高室溫硫化硅橡膠的機(jī)械強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種作填料用的憎水超細(xì)二氧化硅粉末，它是由超細(xì)二氧化硅粉末用有機(jī)硅化合物進(jìn)行憎水處理而成，其特征是有機(jī)硅化合物具有通式R′nSi(OR)4-n[n為1或2]或通式R′SiH(OR)2，其中R′為C1～C6的烴基，R為C1～C4的烷基。
2.一種作填料用的憎水硅灰石粉末，它是由硅灰石粉末用有機(jī)硅化合物進(jìn)行憎處理而成，其特征是有機(jī)硅化合物具有通式R′nSi(OR)4-n[n為1或2]或通式R′SiH(OR)2，其中R′為C1～C6的烴基，R為C1～C4R的烷基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的憎水超細(xì)二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末，其特征是有機(jī)硅化合物的通式R′nSi(OR)4-n或R′SiH(OR)2中的R′可以是甲基、乙基或苯基，R可以是甲基或乙基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的憎水超細(xì)二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末的制備方法，其特征是將超細(xì)二氧化硅粉末或硅灰石粉末與具有通式R′nSi(OR)4-n或R′SiH(OR)2的有機(jī)硅化合物及作為催化劑的揮發(fā)性堿混合，高速攪拌，隨后加熱除去揮發(fā)性堿及反應(yīng)生成的低級醇，即得能作填料用的憎水超細(xì)二氧化硅粉末或憎水硅灰石粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是作為催化劑的揮發(fā)性堿可以是低級有機(jī)胺或氨的水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是超細(xì)二氧化硅粉末或硅灰石粉末與有機(jī)硅化合物及揮發(fā)性堿的優(yōu)選重量比為100∶5～10∶5～10。
全文摘要
一種用RnSi(OR)
文檔編號C09C3/12GK1126738SQ9411154
公開日1996年7月17日 申請日期1994年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月23日
發(fā)明者周慶立 申請人:南京大學(xué)