[其他]球形二氧化硅粒子

無效

• 申請號: 86106689
• 申請日: 1986-09-23
• 公開（公告）號: CN86106689A
• 公開（公告）日: 1987-05-27
• 發明（設計）人: 克勞斯·昂格爾;赫伯特·吉舒;喬基姆·金克爾
• 申請（專利權）人: 默克專利股份公司
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;B01D15/08;B01J20/10;G01N15/00;G01N30/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊鋼,周順元

本發明涉及到一種制備高單分散、無孔隙的球形SiO₂粒子的方法及其所述的粒子。

球形SiO₂粒子在科技領域中是具有特殊意義的有價值的工具，也是科學研究中有趣的研究項目。這種粒子的一個重要應用領域，就是用于標準化，特別是當這種粒子具有確定和均勻的直徑（主要在nm和μm范圍內）情況下，例如用作為決定諸如粉粒或細胞之類微小物體的大小標準。在色譜領域中及由此派生出來的分離技術中，用作吸著材料或載體材料，被認為是這種粒子進一步的應用。在所有應用中，粒徑和粒徑分布起著相當重要的作用。因此，根據所述的（粒子的）特點，能夠以予定的、重復生產的方式來制備這種粒子，是很重要的。

從先有技術，例如從W.STOBER等人在“膠體與界面科學雜志”1968，Vol 62，No26和1969，Vol 568，No 30上發表文章以及從美國專利3，634，588號，已知可通過對四烷氧基硅烷進行水介縮聚得到球形SiO₂粒子。上述這些文獻并指出了進行此步的基本反應條件，設想將四烷氧基硅烷導入到過量的水/醇氨水解混合物中，同時用合適的手段，如攪拌、振搖或超聲波處理等，將其徹底混合。在這種情況下，隨著特定實驗參數的選擇，就能得到不同平均粒徑的SiO₂粒子和不同的粒徑分布。按引用的出版物的數據，研究了在水解混合物中不同的硅酸酯。氨和水的濃度以及不同的醇的影響，獲得了平均粒徑在0.05和2μm（少數情況下，高達3μm）的SiO₂粒子。從未公開的研究證實的結果，可以推斷，在某種程度上僅僅在大到2μm的粒徑（大?。┓秶鷥?，可獲得單分散球形的粒子，但到目前為止還不具備充分控制重復生產這種粒子的能力。這樣，粒徑的標準誤差通常落在約5～15%之間。在少數情況下，標準誤差高達50%。在制備較大直徑的單分散粒子上是不成功的;還未見過描述制備直徑超過3μm的粒子。根據引用的出版物，僅僅描述和制備以粒子水解形式的粒子，但未在本質上作為粒子本身從水解混合物中分離出。結果，缺乏任何關于其粒子的其他性質的數據，尤其是關于其孔隙性的數據。

在對用STOBER等人的方法制備以及緊接其后的通過淀積或離心干燥而分離出的SiO₂粒子所作的未公開的研究中，就體現這樣的粒子有顯著的微孔性。情況表現在此表面上，這例如可通過氣體吸收（例如通過BET方法）來測定;并且這取決于給定的實驗條件超過在理論上用10到100的因數來計算的表面。

粒子的微孔性必然會極大地影響粒子的性質。盡管如此，就上述許多應用而言，倘若粒子實質上沒有孔隙，即粒子表面是完全封閉的話，就認為是有益的。

從而，本發明是建立在制備得到盡可能的沒有孔隙、且具高度單分散性的球形SiO₂粒子的目標基礎上的。應該盡可能容易地進行制備和供應具有予定的可重復生產的粒徑的粒子。若可能的話，甚至其粒徑大達10μm。此外，應該可以改良這類粒子，使其在SiO₂基質中所包含的有機基，這SiO₂基質通常例如用于來改良硅膠。

令人驚奇的是，現已發現，如果先通過在水/醇氨介質中，用已知的方法，對四烷氧基硅烷進行水解縮聚，首先獲得一個初級粒子的溶膠，然后通過連續地。定量地加入四烷氧基硅烷。（通過反應程度來控制）將所得到的SiO₂粒子轉換成希望得到的粒徑，那么，就能得到平均粒徑在0.05和10μm之間、標準誤差不超過5%的無孔隙球形SiO₂粒子。在這種情況下，（顯然）最終獲得的SiO₂粒子，作為具有嚴格的球形狀和均勻的粒徑，即高度單分散、無孔隙的離散微粒而聚集。

另外，也可以得到同樣滿足無孔隙、單分散要求的有機改良SiO₂粒子。

更進一步發現，由于SiO₂粒子的特殊性質，以這種方式制備的SiO₂粒子，非常適合在色譜中作為特殊的吸著材料。因此，當有機改良的SiO₂用作為高分子量生物分子（如蛋白質）的反相色譜法的吸著材料時，表現出優越性。就這一點來說，用傳統的吸著劑，是達不到這種優點的。