[發(fā)明專利]制備高純度二氧化硅顆粒的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880023455.8
• 申請日: 2008-06-16
• 公開（公告）號: CN101688068A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發(fā)明（設計）人: K·舒馬赫;C·舒爾策-伊斯福特
• 申請（專利權）人: 贏創(chuàng)德固賽有限責任公司
• 主分類號: C09C1/30
• 分類號: C09C1/30;C03C3/06;C01B33/18;C03C12/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 于 輝

技術領域

本發(fā)明涉及制備高純度二氧化硅顆粒的方法，及其顆粒本身。

背景技術

已知多種由非晶形二氧化硅制備顆粒的方法。適合的原材料可為由溶膠-凝膠法所制備的二氧化硅、沉積的二氧化硅或熱解的二氧化硅。制備方法通常包括二氧化硅的團聚。這可采用濕式造粒進行。在濕式造粒時，通過持續(xù)混合或攪拌，并逐步除去水份，由膠體二氧化硅分散液獲得溶膠，并由此獲得脆的材料。采用濕式造粒制備方法復雜且昂貴，尤其是在對顆粒的低污染要求高時。

也可通過壓實二氧化硅獲得顆粒。不用粘合劑壓實熱解的二氧化硅是困難的，因為熱解的二氧化硅非常干，且沒有毛細作用力可使顆粒粘合。熱解的二氧化硅具有非常細的顆粒、低堆密度、高比表面積、非常高的純度、初級顆粒非常像球形且沒有孔隙。熱解的二氧化硅經常具有高表面電荷，從靜電方面來看，使團聚變得復雜。

至今，熱解的二氧化硅的壓實尚未成為制造高價值顆粒的可行方法。

US?4042361公開了制備二氧化硅玻璃的方法，其中使用熱解的二氧化硅。將熱解的二氧化硅加入水中形成可流延的分散液，接著用熱除去水，并在1150至1500℃下煅燒片狀的殘余物，然后磨細成尺寸為1至100μm并使其玻璃化。由此制備的二氧化硅玻璃的純度對于目前的應用來說是不足的。此制備方法復雜且昂貴。

WO?91/13040也公開了使用熱解的二氧化硅制備二氧化硅玻璃的方法。此方法包括提供固體含量為約5至約55重量％的熱解的二氧化硅的含水分散液；通過在約100至約200℃的溫度下在烘箱中干燥該含水溶液，將該含水分散液轉化為多孔顆粒，并研磨該干燥的多孔顆粒；隨后在具有0.2至0.8大氣壓范圍的水分壓環(huán)境中，在低于約1200℃的溫度下，燒結所述多孔顆粒。獲得直徑為約3至1000μm，氮氣BET表面積小于約1m²/g，并且總雜質含量小于約50ppm，金屬雜質含量小于15ppm的高純度二氧化硅玻璃顆粒。

EP-A-1717202公開了通過燒結熱解二氧化硅制備二氧化硅玻璃顆粒的方法，所述熱解二氧化硅已通過特定方法壓實至150至800g/l的裝填密度(tamped?density)。DE-A-19601415中公開了此方法，其涉及噴霧干燥分散在水中的二氧化硅，并隨后在150至1100℃下熱處理。由此所獲得的顆粒可被燒結，但是無法提供無氣泡的二氧化硅玻璃顆粒。

EP-A-1258456公開了用于制備整塊成形的玻璃體的方法，其中將硅醇鹽水解，然后加入熱解的二氧化硅粉末以形成溶膠，隨后將該溶膠轉化為凝膠，干燥該凝膠，然后燒結。

EP-A-1283195同樣地公開了溶膠-凝膠法，其中使用硅醇鹽及熱解的二氧化硅粉末。

DE-A-3535388公開了用于制備摻雜的二氧化硅玻璃的方法，其中將超細二氧化硅顆粒加至水解的烷基硅酸酯溶液以形成溶膠，將該溶膠轉化為凝膠并燒結該凝膠，其中a)將摻雜劑加至水解的烷基硅酸酯溶液，b)以細顆粒的形式添加摻雜劑，c)將摻雜劑加至所述溶膠，d)將摻雜劑加至所述凝膠或e)在燒結期間添加摻雜劑。

原則上，現有技術已知的方法全都遵循下述流程：首先水解醇鹽，得到二氧化硅粉末，形成溶膠，并將該溶膠轉化為凝膠，然后干燥該凝膠并隨后燒結。該方法包含數個階段，耗費人工，對過程變量敏感且容易有雜質。

本發(fā)明的目的在于提供制備二氧化硅顆粒的方法，其中不需要粘合劑。此方法可以大量制備且提供具有高純度及低缺陷水平的產物。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供制備二氧化硅顆粒的方法，該二氧化硅顆粒的比表面積小于1m²/g，并且雜質比例小于50ppm，其中

a)使用裝填密度為15至190g/l的二氧化硅粉末，

b)將所述二氧化硅粉末壓實為結塊(slug)，隨后將所述結塊壓碎，結塊碎片的裝填密度為210至800g/l，并

c)用一種或多種反應性化合物在400至1100℃下處理所述結塊碎片。

在具體的實施方式中，該方法可以用摻雜的二氧化硅粉末或硅的混合氧化物粉末進行。適合的摻雜劑組份或混合氧化物組份尤其為一種或多種氧化物，該氧化物選自Ag、Al、B、Ce、Cs、Er、Ga、Ge、Li、K、Na、P、Pb、Ti、Ta、Tl及Zr的氧化物。更優(yōu)選地，可使用摻雜二氧化鈦、氧化硼、氧化鈰及氧化鉺的二氧化硅粉末。該摻雜組份或混合氧化物組份可存在于所述二氧化硅粉末的顆粒里面和/或上面。所用的二氧化硅粉末可具有一種或多種摻雜劑組份或混合氧化物組份。