Sílice de combustión silanizada.

Sílice de combustión silanizada por medio de dimetildiclorosilano,

caracterizada por los datos fisicoquímicos siguientes:

valor grindométrico menor que 20 μm

densidad apisonada 25 a 85 g/l

y obtenida de tal modo que una sílice de combustión que tiene los datos fisicoquímicos siguientes:

superficie especifica BET, m2/g: 25-400

tamaño medio de partícula primaria, nm: 5-50

PH: 3-10

se silaniza por medio de dimetildiclorosilano y se tritura a continuación.

Sílice de combustión silanizada.

La invención se refiere a sílice de combustión silanizada, a un proceso para preparación de la misma y a su utilización.

La sílice de combustión (dióxido de silicio preparado pirogénicamente) es conocida por la Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, volumen 21, página 464 (1982) .

La misma se prepara por combustión de un compuesto de silicio vaporizable, tal como tetracloruro de silicio, por ejemplo, en una mixtura con hidrógeno y oxígeno.

La trituración de materiales para formar polvos de grano grueso (50-500 μm) , polvos finos (5-50 μm) y de finura mayor aún (inferiores a 5 μm) es una práctica común y generalizada. Para cualesquiera tareas de trituración existe una multiplicidad de equipo técnico e industrial ofrecido y operado, todos ellos adaptados a las circunstancias particulares de las tareas específicas. Una revisión satisfactoria de los problemas de trituración y de las diversas máquinas se da en Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 3ª edición volumen 1, páginas 616 a 638.

Para la sílice de combustión, los diámetros medios de partícula primaria son notablemente inferiores (5-50 nm) , que los que pueden obtenerse por trituración mecánica.

Las partículas primarias y agregados de la sílice de combustión con una superficie específica de 200 m2/g pueden visualizarse en el microscopio electrónico.

Las partículas primarias y agregados de una sílice de combustión se aglomeran para formar ensamblajes mayores cuyo tamaño está generalmente en proporción inversa al tamaño de la partícula primaria o en proporción a la superficie específica. El tamaño de los aglomerados aumenta también en línea con la extensión en la que se compacta la sílice de combustión.

Las fuerzas de enlace que mantienen unidos estos aglomerados son relativamente débiles. Sin embargo, cuando estos aglomerados se incorporan en y se desintegran en un sistema líquido para el propósito de distribución homogénea de las partículas primarias y aglomerados, o partículas con un grado de aglomeración bajo, se requiere cierta energía de cizallamiento. Dependiendo del campo de aplicación particular, la dispersión se realiza utilizando cualquiera de una diversidad muy grande de dispositivos de mezcladura, siendo los factores determinantes de la selección no sólo la viscosidad y polaridad del sistema, sino también la resistencia de los aglomerados y la homogeneidad deseada.

Con mecanismos agitadores sencillos, tales como agitadores de paletas, usualmente no es posible llevar a cabo a satisfactoriamente la incorporación directa de pequeñas cantidades de sílices, especialmente no cuando los sistemas en cuestión son de viscosidad baja. Sin embargo, los fabricantes de pinturas y barnices, y también aquéllos que pueden realizar procesamiento, tienen interés en la obtención de una distribución de eficiencia óptima de las sílices, que se utilizan predominantemente como espesantes y agentes tixotrópicos, por medio de dispositivos muy sencillos, con un aporte de energía muy bajo y en tiempo muy breve.

En el caso de la dispersión con agitadores de paletas, los aglomerados de sílice de grano grueso no se trituran suficientemente y por tanto son susceptibles de aportar únicamente una pequeña contribución al aumento de viscosidades y la tixotropía. Los datos se refieren a una resina UP (resina poliéster insaturada) como medio de dispersión.

La reducción del tamaño de los aglomerados por dispersión fuera de un sistema líquido, dicho de otro modo, en la práctica, al aire, o por trituración en el sentido convencional, es posible únicamente en un grado limitado, dado que en el caso de material con una propensión dada a aglomerarse, la trituración va seguida inmediatamente por el restablecimiento del estado de aglomeración anterior. Este efecto se produce no más tarde que la recompactación del material que, como resultado de la intervención mecánica, ha sufrido un alto grado de relajamiento y que en esta forma no es susceptible de expedir y almacenar. El tipo de almacenamiento tendría también el efecto de un engrosamiento renovado de los aglomerados.

Un valor tomado como un número dimensional y variable de evaluación para la etapa de distribución de una sílice dispersable y tamaño máximo de aglomerados de la dispersión (granularidad) es el denominado valor grindométrico determinado según DIN 53203.

Un procedimiento conocido consiste en hacer hidrófoba la sílice de combustión, triturarla en un molino de disco con púas y clasificarla finalmente (US 2004/0110077 A1) .

Esta sílice conocida se utiliza como aditivo externo en mixturas de tóner.

La sílice de combustión hidrófila con una superficie específica BET posee un valor grindométrico como se determina en la resina UP (resina poliéster insaturada Ludepal P6 de BASF, dispersión al 2%) de acuerdo con la especificación DIN, de 50 a 60.

Si esta sílice de combustión se compacta también en un grado relativamente alto (100 a 120 g/l) , el valor 5 grindométrico es también significativamente mayor, específicamente mayor que 100, con lo cual necesita una energía adicional, no despreciable, como espesante y agente tixotrópico. Un procedimiento conocido consiste en triturar una sílice altamente dispersada que tiene una superficie específica de aproximadamente 300 m2/g en un molino de disco con púas.

El valor grindométrico alcanzado es inicialmente, para la sílice sin compactar, 25.

Si esta sílice se compacta hasta 50 g/l, el valor grindométrico aumenta a 30, y en el caso de una mayor compactación, hasta 75 g/l, aquél aumenta hasta tanto como aproximadamente 40. En el caso de almacenamiento a lo largo de un periodo de 3 meses, la sílice triturada, sin modificar pero compactada hasta 50 g/l, tiene un valor grindométrico de 50 a 60. La reaglomeración puede prevenirse únicamente de acuerdo con la técnica anterior si la sílice hidrófila se mezcla

con 3% en peso de una sílice hidrófoba y si está mixtura se tritura por medio de un molino de chorro de aire, o un molino de disco con púas (EP 0076377 B1) . En este caso, para una sílice de combustión que tiene una superficie específica BET de 200 m2/g, incluso después de compactación hasta 73 ó 107 g/l, se alcanza un valor grindométrico de 35. Para una sílice de combustión que tenga una superficie específica BET de 300 m2/g, la adición de sílice hidrófoba

antes de la trituración produce un valor grindométrico de 10 para una densidad apisonada de 28.1 g/l y de 15 a 20 para una densidad apisonada de 50 g/l. Las sílices de combustión conocidas adolecen de la desventaja de que contienen una fracción indeseable de sílice hidrófoba. La invención proporciona una sílice de combustión, silanizada por medio de dimetildiclorosilano, caracterizada por

los datos fisicoquímicos siguientes: valor grindométrico menor que 20 μm densidad apisonada 25 a 85 g/l y obtenida de modo que una sílice de combustión que tiene los datos fisicoquímicos siguientes: superficie específica BET, m2/g: 25-400 tamaño medio de partícula primaria, nm: 5-50 pH: 3-10 contenido de carbono, %: 0, 1-10 La invención proporciona adicionalmente un proceso para preparación de la sílice de la invención que se caracteriza porque una sílice de combustión los datos fisicoquímicos siguientes: superficie específica BET, m2/g: 25-400 tamaño medio de partícula primaria, nm: 5-50 pH: 3-10 contenido de carbono, %: 0, 1-10 se silaniza por medio de dimetildiclorosilano y se tritura finalmente.

Las sílices de combustión son conocidas por Winnacker-Küchler Chemische Technologie, Volumen 3 (1983) 4ª

edición, página 77 y Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie, 4ª edición (1982) , Volumen 21, página 462. Las sílices de combustión se preparan en particular por hidrólisis a la llama de compuestos de silicio vaporizables, tales como SiCl4, por ejemplo, o compuestos orgánicos de silicio, tales como triclorometilsilano.

La titulación de la sílice de combustión silanizada puede tener lugar por medio de un molino de disco con púas o un molino de chorro de aire.

La sílice de la invención no exhibe propensión alguna a reaglomerarse. El valor grindométrico es inferior a 20.

La sílice de combustión de la invención puede utilizarse como carga en compuestos de caucho de silicona.

Los compuestos de caucho de silicona y el uso de sílice de combustión (AEROSIL®) en compuestos de caucho de silicona son conocidos (Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistr y , Volumen A 23, Rubber, 1, 221 ff.; Rubber 3, 3, 6 ff.; volumen A 24, Silicones 57 ff. 1993)... [Seguir leyendo]

1. Sílice de combustión silanizada por medio de dimetildiclorosilano, caracterizada por los datos fisicoquímicos siguientes:

valor grindométrico menor que 20 μm 5 densidad apisonada 25 a 85 g/l y obtenida de tal modo que una sílice de combustión que tiene los datos fisicoquímicos siguientes:

superficie específica BET, m2/g:.

2. 400 tamaño medio de partícula primaria, nm: 5-50 pH: 3-10 contenido de carbono, %: 0, 1-10 se silaniza por medio de dimetildiclorosilano y se tritura a continuación.

2. Proceso para preparación de la sílice de combustión silanizada de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una sílice de combustión que tiene los datos fisicoquímicos siguientes:

superficie específica BET, m2/g:.

2. 400 tamaño medio de partícula primaria, nm: 5-50 pH: 3-10 contenido de carbono, %: 0, 1-10

se silaniza por medio de dimetildiclorosilano y se tritura posteriormente.

3. Uso de la sílice de combustión silanizada de acuerdo con la reivindicación 1 como carga en caucho de silicona.

4. Compuestos de caucho de silicona que contienen 0, 5% a 60% en peso de la sílice de combustión silanizada de acuerdo con la reivindicación 1, que tienen los datos característicos fisicoquímicos siguientes:

valor grindométrico menor que 20 μm densidad apisonada 25 a 85 g/l

y 40% a 99, 5% en peso de un organopolisiloxano de la fórmula ZnSiR3-n-O-[SiR2O]x-SiR3-n-Z'n donde R = radicales alquenilo, alcoxi, arilo, oxima, acetoxi y alquilo que tienen 1 a 50 átomos de carbono, insustituidos o sustituidos con O, S, F, Cl, Br, I, idénticos o diferentes en cada caso, y/o radicales poliestireno, 20 poli (acetato de vinilo) , poliacrilato, polimetacrilato, y poliacrilonitrilo que tiene.

4. 10.000 unidades que se repiten,

Z = radicales OH, Cl, Br, acetoxi, amino, amino-oxi, oxima, alcoxiamido, alqueniloxi, acriloxi o fosfato, siendo posible que los radicales orgánicos contengan hasta 20 átomos de carbono, e idénticos o diferentes en cada caso, Z' = oxima, alcoxi, acetoxi, amino, amido, n = 1-3

x .

10. 15.000.