[發明專利]用于顆粒固體表面改性方法

有效

• 申請號: 201380011110.1
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN104136553A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 托爾斯滕·戈特沙爾克-高迪希;卡爾-海因茨·埃爾克;赫爾穆特·馬吉諾特
• 申請（專利權）人: 瓦克化學股份公司
• 主分類號: C09C3/12
• 分類號: C09C3/12;C09C1/30
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;張英

技術領域

本發明涉及通過氣相硅烷基化用于改性細分顆粒固體的方法。

背景技術

表面改性細分顆粒固體諸如二氧化硅以及具體地，熱解二氧化硅，尤其地，用于控制粘合劑、密封劑和涂覆材料的流動性能，用于改善彈性體的機械性能，用于控制粉末諸如調色劑或粉末修飾劑的電荷和流動性。

細分顆粒固體的表面改性優選是化學的、不可逆的改性，因為所述改性劑通過化學鍵連接至所述顆粒表面。與顆粒表面化學反應的典型改性劑是有機硅烷或有機硅氧烷。這些與填充劑表面結合以形成穩定的固體-硅-氧鍵。

已知使用有機硅烷或有機硅氧烷來表面改性細分顆粒固體的方法，例如來自DE?10150274或EP?0686676。

本文中描述的方法的共同特征是第一步，將所述未改性細分顆粒固體與所述有機硅烷以及所述有機硅氧烷分別強力混合，然后加入至所述固體作為蒸汽或者作為非常細分的氣溶膠。使所述固體和所述有機硅烷/有機硅氧烷隨后進行熱反應，隨后進行純化操作，其中從所述顆粒表面除去任何附著的消除產物或者過量的改性劑。優選，產生于所述單獨加工步驟的所述廢氣至少部分循環進入所述混合器以限制有機硅烷/有機硅氧烷的損失。然而，所述廢氣不能完全循環存在技術原因，其會蒸發并且至少部分的廢氣必須從所述設備煙道排出以防止消除產物的積累并提供新鮮的N₂用于惰化。

煙道排出的所述廢氣必須去除夾帶的固體。這使用已知的從氣流分離固體的方法例如具有或不具有旋風分離器的過濾器來完成。

在所述廢氣流中的所述有機硅烷/有機硅氧烷從所述反應中抽出從而導致基于使用的有機硅烷/有機硅氧烷的量，產物產量的顯著下降。在所述廢氣流中的所述有機硅化合物進一步導致形成污垢并因此遮蓋所述過濾布，因此在過濾器的上游發生增壓并且所述系統必須要停車更換過濾器。通過所述過濾器材料增加的消耗和生產停機，這導致費用顯著增加。降低所述設備通過量的確延長了過濾器的運轉時間，但是代價為僅為制造輸出量。當使用難揮發有機硅化合物諸如在不分解情況下不可汽化的，以及因此當它們與所述細分顆粒固體混合時為細分氣溶膠狀態的硅氧烷時，由于形成污垢導致濾布遮蓋的問題以加重的形式出現。

EP?1184425A描述了用于表面改性具有有機鹵硅烷的二氧化硅的方法，其包括在流化容器中混合所述二氧化硅和氣態的例如揮發的有機鹵硅烷并使它們反應的步驟。將有待改性的所述二氧化硅的子流計量加入所述流化容器的所述廢氣線路中，隨后當所述流化容器中的溫度在從400至600℃的范圍內時，從所述廢氣中分離并且最終返回所述流化容器用于反應。該方法是不利的因為從所述廢氣分離的二氧化硅子流直接計量加入所述熱氮流化的反應區從而產生不均勻的改性產物例如，具有較寬甲基硅烷化變化程度的產物。所描述的方法也包括復雜的難以控制的操作，其特征是使用另外的容器和閥門以使得所述子流在其分離后返回至所述反應。

發明內容

本發明提供了用于生產大表面積的表面改性顆粒細分固體F的方法，該方法包括：

方法步驟(A)，將部分量的未改性細分固體F1與有機硅化合物混合以生產包含有機硅化合物的廢氣，

方法步驟(B)，將未改性細分固體F1的混合物與有機硅化合物反應以生產具有或者不具有包含有機硅化合物的廢氣的表面改性細分固體F1，

方法步驟(C)，清除所述表面改性細分固體F1中作為廢氣獲得的吸附的副產物和未轉化的有機硅化合物，

方法步驟(D)，將另一部分量的未改性細分固體F1計量加入方法步驟(A)、(C)和，如果可適用的話，(B)中獲得的所述廢氣中以混合所述固體F1和所述廢氣中的有機硅化合物，

以及方法步驟(E)，將在方法步驟(D)中獲得的所述混合物進料至方法步驟(A)中所述部分量的未改性細分固體F1和有機硅化合物。

隨后出人意料地發現，用有機硅化合物，特別是難揮發的有機硅化合物表面改性大表面積的顆粒細分固體F1，其優選作為細分氣溶膠與所述細分顆粒固體F1混合，通過將未改性細分顆粒固體F1計量加入所述過濾器的廢氣流上游并且將所述顆粒固體返回至所述混合器，所述混合器變成在所述氣流中充滿有機硅化合物，導致所述過濾器的運轉時間不同的改善并且也降低有機硅烷化合物的損失而不會負面影響所述產物的質量。

在方法步驟(B)中的所述反應是通過所述有機硅化合物硅烷基化固體F1，該有機硅化合物是有機硅化合物中的一種化合物或任何期望的混合物。

優選的有機硅化合物是通式(I)的有機硅烷