降低二氧化硅浆液粘度的方法
【专利说明】
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技术领域
[0002] 本发明涉及沉淀法二氧化硅的浆液，具体涉及一种降低二氧化硅浆液粘度的方 法。
[0003]
【背景技术】
[0004] 沉淀法二氧化硅，又称白炭黑，被用在许多领域，例如轮胎橡胶制造、造纸、油漆、 饲料添加剂等领域。
[0005] 在传统的沉淀法二氧化硅生产工艺中，干燥使用的不经过处理的二氧化硅浆液， 其粘度高，流动性差，一般采用加水的方式来达到降低粘度的目的，但同时也会导致含固量 的降低。传统的沉淀法二氧化硅生产流程中没有采取有效降低粘度的手段。
[0006] 二氧化硅浆液粘度高，流动性差，不易于栗送。传统的采用加水以降低粘度的方法 会造成大量的水资源浪费，在高温干燥时需要去除大量的水，又造成能源的浪费。
[0007] CN101160261A公开了一种微粒状二氧化硅，其可以适于用作像添加于水或液状树 月旨、涂料等液体中，在进行其粘度或触变性等粘弹性特性的调节之时所用的增粘剂那样的 粘弹性调节剂，硅橡胶或密封胶的增强-填充剂，CMP(化学机械抛光）的抛光剂，喷墨记录 纸的表面涂布剂。
[0008] CN101142287A公开了一种当分散体的pH为5-12时含有部分疏水性二氧化硅的二 氧化硅分散体。
[0009]CN102286220A公开了一种疏水沉淀二氧化硅的制备方法，其特征在于，包含如下 步骤：（1)在30~120°C时向加入酸性催化剂的聚有机含氢硅氧烷中滴加偶联剂和聚醚，滴 加时间为〇. 5~3h; (2)滴加完毕后，在80~150°C反应0. 5~5h，即得表面改性剂；（3) 将表面改性剂加入到沉淀二氧化硅母料中，常温下高速剪切0. 5~5h; (4)将（3)得到的混 合物压滤，然后在100~500°C时烘1~24h; (5)最后经粉碎机粉碎，即得疏水沉淀二氧化 娃。
[0010] W02004/018359A1公开了一种含有二氧化硅粉末的含水分散液，其中二氧化硅含 量为10-60重量％，该分散液在2-6的pH范围内稳定，该分散液还含有至少一种化合物， 该化合物以多价阳离子的形式至少部分地溶解在2-6的pH范围内的水溶液中，该阳离子在 类硅酸盐环境中作为二氧化硅粉末的颗粒表面的阴离子的组分而稳定，相对二氧化硅的表 面，提供阳离子的化合物的量是〇. 001-0. 1mg提供阳离子的化合物/m2二氧化硅表面，该 提供阳离子的化合物是以氧化物计算的，和该分散液的电位具有小于或等于〇的值。
[0011] "硅溶胶分散氧化铝浆料的稳定机理及免脱气胶态原位凝固成型制备莫来石陶瓷 研究"，《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》，孔德玉，2005年3月1日，公开 了氯化铝对于硅溶胶的影响，并且公开了以下内容pH=9. 0时候，加入氯化铝对于硅溶胶的 稳定性影响极为显著。然而，此文仅仅研究的是氯化铝对硅溶胶稳定性的影响，稳定性与粘 度是两个完全不同的概念，例如稳定性主要是指防止硅溶胶发生胶凝。
[0012] 本发明人的在先专利申请CN102718223A披露了一种降低二氧化硅浆液粘度的方 法，该方法将偏铝酸钠按照铝离子与二氧化硅重量比为0. 5~5%。的比例加入到二氧化硅 浆液中，并经过机械搅拌，该方法在不降低浆液含固量的条件下，降低浆料的粘度，所得到 的二氧化硅浆液流动性好，有利于栗的输送及干燥，并且这种方法还避免了水资源的浪费 及能源的浪费。然而，该方法对于二氧化硅浆液粘度的降低有限，且偏铝酸钠偏高。通过引 用将该专利文献的全部内容并入本文。
[0013] 本领域需要一种能够以较低的粘度降低剂(如偏铝酸钠）加入量来有效降低二氧 化硅浆液粘度的方法。
[0014]
【发明内容】
[0015] 本发明人经过深入研究和大量试验，提供了一种能够以较低的粘度降低剂使用量 来有效降低二氧化硅浆液粘度的方法，并且不降低浆液的含固量。
[0016] -种降低二氧化硅浆液粘度的方法，该方法将偏铝酸钠按照铝离子比二氧化硅重 量比为0. 1~2%。的比例加入到二氧化硅浆液中，并经过机械搅拌，然后再加入基于二氧化 硅重量计〇. 1~3%。的分散剂，再进行机械搅拌。
[0017] 第一次搅拌的时间优选为l-3h，第二次搅拌的时间优选为0. 5-2h。
[0018] 所述分散剂优选通过使如下单体混合物共聚获得，所述单体混合物包括如下单体 或由如下单体组成：(a) 7〇-95mol%甲基丙稀酸单体；(b) 3-15mol%稀属不饱和羧酸或其 酸酐；（c)l-10mol%下式I所示的单体；（d) 0? 2-5mol%下式II所示的单体：
其中，n为4-8的整数，优选为3-5, &和R2彼此独立地为C1-C4直链或支链烷基，优选 为C1-C3烷基，更优选为甲基或乙基。
[0019] 所述烯属不饱和羧酸或其酸酐优选为如衣康酸、富马酸、马来酸等，衣康酸酐、马 来酸酐等。
[0020] 在此应指出的是，本发明的这样的分散剂尚未见报导，也不是本领域的常规选择， 而是本领域技术人员通过大量深入研究开发的。
[0021] 本发明人发现，所述分散剂能够使二氧化硅浆液在高浓度下保持良好的流动性和 稳定性，从而具有良好的可栗送性。初步研究表明，在相同的流动性的情况下，该分散剂的 加入能够使二氧化硅固含量提高约5-15重量％。关于其降粘机理，经进一步研究表明，该分 散剂能够在二氧化硅表面形成一定的疏水结构，更重要地，能够使二氧化硅分散体具有较 低的等电点，避免了二氧化硅颗粒之间的粘连。
[0022] 所述分散剂的制备可以通过本领域的常规聚合方法进行。
[0023] 聚合方法可以采用本领域常规的聚合方法来进行，例如本体聚合、溶液聚合、乳液 聚合法或悬浮聚合。所述式（I)和（II)的化合物可以商购获得，例如可以购自Fluka公司， 也可以参照低聚丙烯酸酯合成方法获得。
[0024] 其中，所述加入的偏铝酸钠重量中铝离子重量可以是二氧化硅浆液重量的0. 1~ 1%0 〇
[0025] 所述二氧化硅浆液的含固量可以为20~30%。
[0026] 所述偏铝酸钠可以是纯偏铝酸钠固体，或者可以是通过氢氧化铝与氢氧化钠反应 得到的水溶液。当使用水溶液形式时，其在二氧化硅浆液中的加入量仍基于偏铝酸钠重量 计。
[0027] 所述偏铝酸钠水溶液可以是氢氧化铝与氢氧化钠按重量比例1~2. 5 : 1混合， 再加入混合物重量的30~70%的水煮沸得到。
[0028] 所述偏铝酸钠水溶液可以是氢氧化铝与氢氧化钠按重量比例2:1混合，再加入 混合物重量的60%的水煮沸得到。
[0029] 所述煮沸得到的偏铝酸钠水溶液的质量浓度可以为30%~50%。
[0030] 所述偏铝酸钠水溶液可以是氢氧化铝与烧碱混合，加入水煮沸，然后将煮沸后得 到的产物过滤，取上清液得到的。
[0031] 在一个特别优选的实施方案中，所述偏铝酸钠是通过如下方法制备得到的改性偏 错酸钠： (1) 配制氢氧化钠溶液，氢氧化钠的质量与去离子水的体积之比为200-1000:1 (g/L); (2) 向步骤（1)所述氢氧化钠溶液中加入氢氧化铝，在140°C_155°C下反应4-6小时， 加入活性炭，过滤、冷却后得偏铝酸钠溶液，再加入基于偏铝酸钠重量计〇. 1-0. 3%的稳定 剂，得到最终产品偏铝酸钠溶液，所述偏铝酸钠溶液的浓度以三氧化二铝计为260-300g/L， 所述稳定剂是聚苯乙稀磺酸钠。