稳定的二氧化硅含水分散体的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是国际申请日为2009年7月17日的中国专利申请200780047562.X的分 案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及沉淀二氧化硅和/或硅酸盐的储藏稳定分散体，涉及其制备方法并涉 及其用途。
【背景技术】
[0003] 基于沉淀二氧化硅的分散体已经被描述在现有技术中。现有技术出版物的核心主 题是分散体的储藏稳定性。
[0004] 例如，JP-0S-09142827描述了稳定的二氧化硅分散体 (KieselsSuredispersionen )。jp-os-09142827 中公开，通过二氧化硅颗粒 (Kieselsaurepartikel )的中值（mittler)颗粒尺寸小于IOOnm而实现分散体的储藏稳 定性。这些分散体具有下述缺点：将二氧化硅颗粒研磨成这样小的颗粒尺寸非常复杂且需 要消耗大量能量。因此，从经济方面考虑，在JP-0S-09142827中描述的方法显得并不具备 任何技术实用性。
[0005] EP 0368722、EP 0329509、EP 0886628 和 EP 0435936 描述了利用稳定剂稳定的 二氧化硅分散体。除其它原因外，添加稳定剂是为了防止沉积。该稳定剂为，例如：生物胶 (Biogummi)或由铝化合物和阴离子分散剂或胶乳或细碎的固体构成的系统，它们在化学和 物理上与二氧化硅兼容。基于成本以及关于分散体后期应用的原因，使用这类稳定剂是不 利的。因此期待能够制备不含稳定剂的储藏稳定分散体。
[0006] EP 0768986描述了不含稳定剂的分散体。然而，其实施例显示EP0768986中所描 述的分散体储藏稳定性不足，而且，仅在10天之后就检测到粘度提高到10倍。
[0007] 在EP 0736489中公开了一种完全不同的概念。此处描述了一种分散体，其据称在 不迟于48小时后凝胶化。通过添加助剂来控制这种凝胶化，以便在轻微剪切力的作用下是 可逆的，因此，使得可容易重新搅拌凝胶体以提供分散体。然而，这种搅拌意味着对二氧化 硅颗粒施加额外的加工步骤和额外机械应力。
[0008] US 2004/0079504公开了制备储藏稳定的分散体的另一种方法。在该文件中，悬浮 掺杂二氧化硅，即在其表面结合至少二价金属离子的二氧化硅。其缺点在于必须首先制备 特别掺杂的二氧化硅。这首先要求额外的工作步骤（掺杂），其次也增加了生产成本。另 外，从生态学方面，即例如废水方面，二氧化硅的掺杂也是不利的。
[0009] 如上所述，尽管进行了大量努力，但是到目前为止还不可能制备充分储藏稳定的 沉淀二氧化硅的分散体。其结果是：二氧化硅分散体的使用者，例如纸行业或建筑工业，仍 需要购买粉末形式的二氧化硅并需要自己制备分散体，即在其使用紧前面。接着，这意味 着，对于该分散体的使用者而言，不仅需要更高强度的劳动，而且，除了分散体至少具有短 期储藏的能力之外，它们还必须维持二氧化娃粉末的储藏能力。
[0010]因此期待能够制备充分储藏稳定的分散体，二氧化硅可在其制备后直接被进一步 加工为分散体，且以这种方式获得的分散体是充分储藏稳定的，可运输至使用者并可由其 使用而无需进一步措施。如上所述，这对二氧化硅分散体的使用者将非常有利。
[0011] 因此对储藏稳定且便宜的二氧化硅分散体仍存在高度需求。
【发明内容】
[0012] 因此，源于上述现有技术，本发明的目的在于提供二氧化硅分散体及其制备方法， 该分散体不具有或者仅以减少的程度具有现有技术分散体的至少某些缺点。
[0013] 通过本申请的说明书全文，实施例和权利要求书，并未明确陈述的其它目的是明 显的。
[0014] 已经令人惊奇地发现，当分散体中的二氧化硅颗粒具有非常小但又不是过小的中 值颗粒尺寸，分散体的pH设定在稍微碱性至碱性的范围内，且当分散体的ζ电势足够低 时，可以制备储藏稳定的二氧化硅分散体。
[0015] 因而，本申请提供如本申请的权利要求，说明书和实施例所限定和描述的二氧化 硅分散体和其制备方法。
[0016] 更具体地，本发明提供包含至少一种二氧化硅的分散体，其特征在于：
[0017] -所述二氧化硅，优选沉淀二氧化硅和/或硅酸盐，具有大于50m2/g的BET表面 积；
[0018] -所述分散体中的二氧化娃团聚体（Siliciumdioxidagglomerate)具有130~ 800nm的中值颗粒尺寸d 5(l;
[0019] -基于所述分散体的总质量，所述二氧化娃的比例为5~50重量％ ;
[0020] -所述分散体的pH为大于8 ;
[0021] -且所述分散体在pH 9时的ζ电势小于-20mV。
[0022] 本发明额外地提供了用于制备包含至少一种二氧化硅的分散体的方法，其特征在 于，利用适当的分散单元以如下方式研磨并分散二氧化硅颗粒，优选沉淀二氧化硅和/或 硅酸盐，且在所述方法的过程中如此调节所述分散体的pH :使得所述分散体中二氧化硅颗 粒的中值颗粒尺寸d5(l为130~800nm，所述分散体的pH为大于8,且所述分散体在pH9时 的ζ电势小于-20mV。
[0023] 本发明同样提供本发明二氧化硅的用途：
[0024] ?造纸领域中，例如用于喷墨涂料；
[0025] ?建筑工业中，例如作为混凝土添加剂；
[0026] ?用于控制流变性，例如喷墨油墨和粘合剂的流变性；
[0027] ?漆料和涂料系统中，例如用于提高硬度和耐刮性；
[0028] ?在分散染料中作为TiO2的增量剂；
[0029] ?纺织品的最终修整中，例如作为纤维中的增强填料。
[0030] 本发明分散体值得的特点在于其无需添加稳定剂即是储藏稳定的。这意味着可以 避免现有技术分散体中所需的稳定剂。这进而具有可以降低原材料成本，并可以节省该分 散体制备中的工作步骤的优点。
[0031] 本发明分散体不显示出或者仅显示出极低的沉积倾向。换而言之，它通常不必要 在使用前再次搅拌沉积物，或对分散体进行恒定搅拌处理。
[0032] 本发明分散体额外地具有下述优点：可以不使用任何可能在应用中造成麻烦的添 加剂而制造它们。这使得能够开辟新的应用领域，之前这由于稳定剂造成麻烦的影响而导 致在不能达到。
[0033] 本发明分散体的又一优点被认为是其中值颗粒尺寸在储藏中基本保持不变，即没 有产品变化可被检测到，例如作为再聚集的结果。
[0034] 本发明分散体的性能符合必要的标准，例如良好的储藏稳定性和操作简易。
【附图说明】
[0035] 图1~4显示实施例6~9的ζ电势在热储藏期间，没有改变或基本上没有改变。 图1~4显示本发明分散体拥有充分的负性ζ电势来如此显著地互相排斥，使得不产生颗 粒的团聚体，从而避免沉淀。 图1:50°C下热储藏检测7天后实施例6所述分散体的ζ电位； 图2:50°C下热储藏检测7天后实施例7所述分散体的ζ电位； 图3:50°C下热储藏检测7天后实施例8所述分散体的ζ电位； 图4:50°C下热储藏检测7天后实施例9所述分散体的ζ电位。
【具体实施方式】
[0036] 以下详述本发明。
[0037] 本发明中二氧化硅（Siliciumdioxid)或二氧化硅颗粒优选为沉淀二氧化硅 (]Kiese〖saur<)和/或硅酸盐。特别优选为沉淀二氧化硅。
[0038]