DE10239144A1 - Dispersion - Google Patents

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Abstract

Stabile, wässrige Dispersion, enthaltend Siliciumdioxidpulver mit einer Hydroxylgruppendichte von 2,5 bis 4,7 OH/nm·2·, welches aus einem flammenhydrolytischen Verfahren hergestellten Siliciumdioxidpulver unter sauren Bedingungen erhalten wird. Die Dispersion wird hergestellt, indem das Siliciumdioxidpulver mittels einer Dispergiervorrichtung in eine wässrige Lösung eingearbeitet wird. Die Dispersion kann zur Herstellung von Gläsern verwendet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft Siliciumdioxid-Dispersionen, deren Herstellung und Verwendung.
  • Wässerige Siliciumdioxid-Dispersionen finden Verwendung in Polieranwendungen (CMP), im Papierbereich (Ink-Jet) oder zur Herstellung von Glas.
  • Dabei ist aus wirtschaftlichen und anwendungstechnischen Gründen die Verwendung von Dispersionen mit einem hohen Gehalt an Siliciumdioxidpulver gewünscht. Wirtschaftlich kann zum Beispiel die Reduzierung von Kosten durch den Transport hochgefüllter Dispersionen bedeuten. Eine solche Dispersion kann dann vor Ort auf den gewünschten Gehalt verdünnt werden.
  • Ferner verlangen spezielle Anwendungen hochgefüllte Dispersionen. Dies trifft zum Beispiel bei der Herstellung von Gläsern zu. Hierbei kann eine wässerige Siliciumdioxiddispersion zunächst in einen Grünkörper überführt werden, welcher durch weitere Temperaturbehandlung, gegebenenfalls mit nachfolgender Sinterung, in einen Glaskörper überführt wird. Die Verwendung einer hochgefüllten Dispersion reduziert den Schrumpf bei der Herstellung des Grünkörpers und minimiert die Rissbildung.
  • Aus US 4042361 ist bekannt, dass wässerige Dispersionen, die Siliciumdioxid aus einem flammenhydrolytischen Prozess und keine Stabilisatoren enthalten, nur bis zu einem Füllgrad von bis zu 30 Gew.-% eine akzeptable Stabilität aufweisen. Bei höheren Füllgraden kann es innerhalb kürzester Zeit zu einer Gelierung oder zu einer Sedimentation kommen.
  • US 5116 535 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer stabilen, wässerigen Dispersion, welche mindestens 35 Gew.-% an Siliciumdioxid aus einem flammenhydrolytischen Prozess und ebenfalls keine Stabilisatoren enthält. Bei diesem Verfahren wird Siliciumdioxid in einer Menge in Wasser eingetragen, die zunächst zu einer höheren Konzentration in der Dispersion führt als gewünscht. In einem zweiten Schritt wird diese Vordispersion mit Wasser auf die gewünschte Konzentration verdünnt. Der im Vergleich zu US 4042361 erreichte höhere Füllgrad resultiert aus der höheren Viskosität der Vordispersion, die die Effizienz der Dispergierung erhöht. Nachteilig ist, dass die Herstellung der Dispersion zwei Schritte umfasst, und wegen der hohen Viskosität der Vordispersion hohe Dispergierenergien notwendig sind.
  • US 5246624 beschreibt die Herstellung einer stabilisierten Dispersion, bei der Siliciumdioxid in einer Konzentration in angesäuertes Wasser gegeben wird, die höher ist als die gewünschte. Das Ansäuern erfolgt bevorzugt durch Mineralsäuren. Die anschließende Zugabe von Base bewirkt eine Stabilisierung der Dispersionen im alkalischen pH-Bereich und die Dispersion kann auf die gewünschte Konzentration verdünnt werden.
  • Von Nachteil ist hierbei, dass bei der Herstellung im sauren Bereich gestartet werden muß. Bei der nachfolgenden Zugabe von Base erfolgt durch die Neutralisation die Bildung von Salzen, die die rheologischen Eigenschaften der Dispersion nachteilig verändern können.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es ein Siliciumdioxidpulver bereitzustellen, welches mit hohen Füllgraden in wässerige Dispersionen eingearbeitet werden kann. Aufgabe der Erfindung ist weiterhin, die Bereitstellung einer Dispersion, die dieses Siliciumdioxidpulver enthält, und die als Alternative zu Dispersionen, welche Siliciumdioxid aus flammenhydrolytischen Prozessen enthalten, eingesetzt werden kann, ohne deren Nachteile aufzuweisen.
  • Gegenstand der Erfindung ist Siliciumdioxidpulver, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es ein flammenhydrolytisch hergestelltes Siliciumdioxidpulver ist und eine Hydroxylgruppendichte von 2,5 bis 4,7 OH/nm2 aufweist.
  • Es wird hergestellt durch Behandlung von flammenhydrolytisch hergestelltem Siliciumdioxidpulver unter sauren Bedingungen.
  • Unter flammenhydrolytisch gemäß der Erfindung ist die Bildung von Siliciumdioxid durch Flammenhydrolyse mindestens einer verdampfbaren, siliciumhaltigen Verbindung in der Gasphase in einer Flamme zu verstehen. Die Flamme wird durch die Reaktion von einem wasserstoffenthaltenden Brenngas und einem sauerstoffhaltigen Gas erzeugt. Bei dieser Reaktion wird Wasser in Form von Wasserdampf gebildet, welches zu einer Hydrolyse der siliciumhaltigen Verbindung unter Bildung von Siliciumdioxid führt. Wie von J. Mathias und G. Wannemacher, Journal of Colloid and Interface Science 125 (1988) ausführt, weist die Oberfläche des flammenhydrolytisch hergestellten, unbehandelten Siliciumdioxidpulvers eine Hydroxylgruppendichte von ca. 1,8 bis 2,5 OH/nm2 auf. Auch bei zusätzlichem Einspeisen von Wasserdampf in das Verfahren, beispielsweise wie in DE- A-1150955 beschrieben, bleibt die Hydroxylgruppendichte innerhalb dieses Bereiches.
  • Bei der Flammenhydrolyse werden zunächst hochdisperse, nicht poröse Primärpartikel gebildet, die im weiteren Reaktionsverlauf zu Aggregaten zusammenwachsen können und diese sich weiter zu Agglomeraten zusammenlagern können.
  • Geeignete siliciumhaltige Verbindungen sind zum Beispiel Siliciumtetrachlorid, Methyltrichlorsilan, Ethyltrichlorsilan, Propyltrichlorsilan, Dimethyldichlorsilan und deren Mischungen. Besonders bevorzugt ist Siliciumtetrachlorid. Geeigente Brenngase sind Wasserstoff, Methan, Ethan, Propan, wobei Wasserstoff besonders bevorzugt ist. Bevorzugtes sauerstoffhaltiges Gas ist Luft .
  • Es ist aus US 5256386 bekannt, dass mittels Sol-Gel-Technik hergestellte Siliciumdioxidpartikel, die hochporös, sphärisch und nicht aggregiert sind, zur Erhöhung der Hydroxylgruppendichte mit Säuren behandelt werden können.
  • Die Erhöhung der Hydroxylgruppendichte eines flammenhydrolytisch hergestellten Siliciumdioxidpulvers, welches in Form von Aggregaten von nicht porösen Primärpartikeln vorliegt, durch Behandlung unter sauren Bedingungen ist überraschend.
  • Zu erwarten gewesen wäre eine verstärkte Agglomeratbildung des Siliciumdioxides unter Verlust von feinteiligen Strukturen. Solche Strukturänderungen hätten zur Folge, dass ein derart behandeltes Pulver für viele Anwendungen nicht mehr geeignet wäre.
  • Zur Erhöhung der Hydroxylgruppendichte eines flammenhydrolytisch hergestellten Siliciumdioxidpulvers hätte der Fachmann nicht eine Behandlung unter sauren Bedingungen in Betracht gezogen, da bekannt ist, dass in einem flammenhydrolytischen Verfahren an vielen Stellen Wasserdampf vorhanden ist, und die aus dem Verfahren erhaltenen Pulver dennoch nur eine Hydroxylgruppendichte von weniger als 2,5 OH/nm2 aufweisen.
  • Das erfindungsgemäße Siliciumdioxidpulver lässt sich wesentlich rascher als flammenhydrolytisch hergestelltes, unbehandeltes Siliciumdioxidpulver in wässerige Medien einarbeiten.
  • Flammenhydrolytisch hergestellte Siliciumdioxidpulver umfassen auch solche Pulver, die neben dem Siliciumdioxid eine Dotierkomponente aufweisen. Die Herstellung solcher Pulver ist in DE-A-19650500 beschrieben. Typische Dotierkomponenten sind zum Aluminium, Kalium, Natrium oder Lithium. Der Anteil der Dotierkomponente soll dabei nicht größer als 1 Gew.-% sein.
  • Flammenhydrolytisch hergestellte Siliciumdioxidpulver umfassen ferner auch flammenhydrolytisch hergestellte Silicium-Metall-Mischoxidpulver, bei denen der Anteil an Siliciumdioxid wenigstens 60% beträgt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Hydroxylgruppendichte des Siliciumdioxidpulvers zwischen 3 und 4 OH/nm2 liegen.
  • Die BET-Oberfläche des Siliciumdioxidpulvers kann zwischen 5 und 600 m2/g liegen. Bevorzugterweise kann sie zwischen 20 und 200 m2/g liegen.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Siliciumdioxidpulvers, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass ein nach einem flammenhydrolytischen Verfahren hergestelltes Siliciumdioxidpulver mit einer Hydroxylgruppendichte von weniger als 2,5 OH/nm2, bei Temperaturen von 40 bis 700°C unter sauren Bedingungen und Reaktionszeiten von 5 Minuten bis 20 Stunden behandelt und nachfolgend vom Reaktionsgemisch abgetrennt wird.
  • Unter sauren Bedingungen sind wässerige Säuren zu verstehen. Insbesonders können anorganische Mineralsäuren wie zum Beispiel Salzsäure, Schwefelsäure oder mit Wasser mischbaren Carbonsäuren eingesetzt werden.
  • Bevorzugt kann die Behandlung mit wässeriger Salzsäure durchgeführt werden. Ebenfalls bevorzugt kann eine Ausführungsform sein, bei der Säurereste, in der Regel Salzsäure, aus dem Herstellprozess auf dem flammenhydrolytischen Siliciumdioxidpulver haften.
  • Die Reaktionszeiten variieren mit der Reaktionstemperatur sowie Art und Menge der an der Reaktion beteiligten Säure Das erfindungsgemäße Siliciumdioxidpulver kann direkt in einem dem Verfahren nachgeschalteten Schritt erhalten werden. Unter einem dem Verfahren nachgeschalteten Schritt sind Verfahrensstufen nach der Entsäuerungsstufe zu verstehen. Ein vereinfachtes Fließbild des bekannten Verfahrens ist zum Beispiel in Ullmann's Encylopedia of Industrial Chemistry, Vol. A23, Seite 636, 5. Auflage wiedergegeben.
  • Gegenstand der Erfindung ist ferner eine wässerige Dispersion, enthaltend das erfindungsgemäße Siliciumdioxidpulver.
  • Bevorzugt kann eine Ausführungsform sein, bei der die erfindungsgemäße Dispersion über einen Zeitraum von mindestens 6 Monaten nicht verdickt und keinen Bodensatz bildet.
  • Der Gehalt an Siliciumdioxid in der erfindungsgemäßen Dispersion kann über weite Bereiche variiert werden. Es können erfindungsgemäße Dispersionen mit einem Gehalt von 10 bis 70 Gew.-% erhalten werden. Bevorzugt ist der Bereich zwischen 20 und 60 Gew.-%, besonders bevorzugt ist der Bereich zwischen 30 und 50 Gew.-%.
  • Der pH-Wert der erfindungsgemäßen Dispersion kann in einem Bereich zwischen 3 und 12 liegen. Im sauren Milieu sind Bereiche im zwischen 3 und 6 bevorzugt, wobei der Bereich zwischen 4 und 5 besonders bevorzugt ist. Im alkalischen Milieu sind die Bereiche zwischen 8,5 und 12 bevorzugt, wobei der Bereich zwischen 9 und 10,5 besonders bevorzugt ist.
  • Bei Bedarf kann der pH-Wert der Dispersion durch Säuren oder Basen eingestellt werden. Als Säuren können sowohl anorganische als auch organische Säuren verwendet werden. Beispiele anorganischer Säuren sind Salzsäure, Salpetersäure, oder Schwefelsäure. Beispiele organischer Säuren sind Carbonsäuren der allgemeinen Formel CnH2n+1CO2H, mit n = 0–6, Dicarbonsäuren der allgemeinen Formel HO2C(CH2)nCO2H, mit n = 0–4, oder Hydroxycarbonsäuren der allgemeinen Formel R1R2C(OH)CO2H, mit R1=H, R2=CH3, CHZCO2H, CH(OH)CO2H oder Glykolsäure, Brenztraubensäure, Salicylsäure oder Mischungen der aufgeführten Säuren. Besonders bevorzugte organische Säuren können Essigsäure, Zitronensäure und Salicylsäure sein.
  • Zur Erhöhung des pH-Wertes können Alkalihydroxide, Amine oder Ammoniak eingesetzt werden. Besonders bevorzugt können Ammoniumhydroxid, Kaliumhydroxid und Tetramethylammoniumhydroxid sein.
  • Unabhängig davon kann die erfindungsgemäße Dispersion mit Säuren oder Basen versetzt werden, um einen gewünschten pH-Wert zu einzustellen.
  • Der mittlere Aggregatdurchmesser des Siliciumdioxidpulvers in der erfindungsgemäßen Dispersion kann kleiner als 200 nm und besonders bevorzugt kleiner als 100 nm sein. Der mittlere Aggregatdurchmesser in Dispersion kann durch dynamische Lichtstreuung bestimmt werden. Dispersionen mit derart feinteiligem Siliciumdioxid können zum Polieren von Oberflächen verwendet werden.
  • Weiterhin kann die erfindungsgemäße Dispersion Oxidationsmittel enthalten. Der Anteil des Oxidationsmittels kann zwischen 0,3 und 20 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, liegen. Typische Oxidationsmittel können Wasserstoffperoxid, Wasserstoffperoxid-Addukte oder organische Persäuren sein.
  • Ferner kann die erfindungsgemäße Dispersion Korrosionsinhibitoren enthalten. Der Anteil an Korrosionsinhibitoren kann bei 0,001 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, liegen. Geeignete Korrosionsinhibitoren können zum Beispiel Benzotriazol, substituierte Benzimidazole, substituierte Pyrazine, substituierte Pyrazole und deren Mischungen sein.
  • Um die erfindungsgemäße Dispersion weiter, zum Beispiel gegen Absetzen, Ausflockungen und Zersetzung von Additiven zu stabilisieren, können oberflächenaktive Stoffe zugesetzt werden, die nichtionischer, kationischer, anionischer oder amphoterer Art sein können. Der Anteil an oberflächenaktiven Stoffen kann bei 0,001 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, liegen.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersion, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass ein flammenhydrolytisch hergestelltes Siliciumdioxidpulver mit einer Hydroxylgruppendichte von 2,5 bis 4,7 OH/nm2 mittels einer Dispergiervorrichtung in eine wässerige Lösung eingearbeitet wird.
  • Zur Einarbeitung des Siliciumdioxidpulvers eignen sich zum Beispiel Dissolver, Zahnradscheibe, Rotor-Stator-Maschinen, Kugelmühlen oder Rührwerkskugelmühlen. Höhere Energieeinträge sind mit einem Planetenkneter/-mixer möglich. Die Wirksamkeit dieses Systems ist jedoch mit einer ausreichend hohen Viskosität der bearbeiteten Mischung verbunden, um die benötigten hohen Scherenergien zum Zerteilen der Teilchen einzubringen. Mit Hochdruckhomogenisatoren können wässerige Dispersionen mit Aggregatgrößen in der Dispersion von kleiner als 0,1 μm erhalten werden.
  • Bei diesen Vorrichtungen werden zwei unter hohem Druck stehende vordispergierte Suspensionsströme über eine Düse entspannt. Beide Dispersionsstrahlen treffen exakt aufeinander und die Teilchen mahlen sich selbst.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann die Vordispersion ebenfalls unter hohen Druck gesetzt werden, jedoch erfolgt die Kollision der Teilchen gegen gepanzerte Wandbereiche. Die Operation kann beliebig oft wiederholt werden um kleinere Teilchengrößen zu erhalten.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Dispersion zur Herstellung von transparenten Beschichtungen, zum chemisch-mechanischen Polieren, zur Glasherstellung, zur Herstellung von Sol-Gel-Gläsern, zum Beispiel Overcladdings, Crucibles, Accessories, Schichten, Sinterwerkstoffe, Ink-jet-Papiere.
    •
  • Beispiele
  • Analytik
  • Die BET-Oberfläche der Partikel wird bestimmt nach DIN 66131.
  • Die Hydroxylgruppendichte wird bestimmt nach der von J. Mathias und G. Wannemacher in Journal of Colloid and Interface Science 125 (1988) veröffentlichten Methode durch Reaktion mit Lithiumaluminiumhydrid.
  • Die Viskosität wird bestimmt mit einem Brookfield Viskosimeter bei 23 Grad C.
  • Der Trocknungsverlust (TV) wird bestimmt bei 105 °C/2 Stunden in Anlehnung an DIN/ISO 787/II, ASTM D 280, JIS K 5101/21.
  • Herstellung von Siliciumdioxidpulvern (P)
  • Beispiel PA1:700 g Siliciumdioxidpulver (OX 50, Fa. Degussa) werden in 2100 g Wasser und 2100 g Salzsäure (37%) für 18 h unter Rückfluß gekocht. Anschließend wird vom Produkt abfiltriert und mit Wasser gewaschen, bis ein pH von 5 erreicht ist.
  • Beispiel PA2: Durchführung analog Beispiel PA1 jedoch ohne Salzsäure.
  • Beispiel PB1: Durchführung analog Beispiel PA1, jedoch mit Aerosil 90 (Fa. Degussa AG) anstelle von OX 50.
  • Beispiel PB2: Durchführung analog Beispiel PB1 jedoch ohne Salzsäure.
  • Beispiel PC1: Durchführung analog Beispiel PA1, jedoch mit Aerosil 200 (Fa. Degussa AG) anstelle von OX 50.
  • Beispiel PC2: Durchführung analog Beispiel PC1, jedoch ohne Salzsäure.
  • Beispiel PD1: K-dotiertes SiO2-Pulver, hergestellt nach DE-A-19650500 , wobei Wasserdampf nach der Entsäuerungszone eingeleitet wird.
  • Beispiel PE1: Durchführung analog Beispiel PDl, jedoch mit Na-dotiertem SiO2-Pulver, hergestellt nach DE-A-19650500 .
  • Beispiel PF1: Durchführung analog Beispiel PD1, jedoch mit Li-dotiertem SiO2-Pulver, hergestellt nach DE-A-19650500 .
  • Vergleichsmaterialien tragen den Index 0 und sind nicht behandelte Proben. Die analytischen Daten der behandelten und unbehandelten Siliciumdioxidpulver sind in der Tabelle wiedergegeben. Die Tabelle zeigt, dass durch die erfindungsgemäße Behandlung von Siliciumdioxid aus einem flammenhydrolytischen Prozess unter sauren Bedingungen eine deutliche erhöhte Hydroxylgruppendichte resultiert, die BET-Oberfläche der behandelten und unbehandelten Pulver im Rahmen der Bestimmungsgenauigkeit unverändert bleibt. Ein weiteren Beweis, dass die erfindungsgemäße Behandlung die Struktur des Pulvers nur unwesentlich verändert, zeigen die TEM-Aufnahmen in 1A und 1B. 1A zeigt das erfindungsgemäße Pulver aus Beispiel PA1, 1B zeigt das unbehandelte Pulver aus Beispiel PA0.
  • Figure 00120001
  • Herstellung von Dispersionen (D)
  • Beispiel D1: 56 g des Pulvers aus Beispiel PA1 werden in 44 g Wasser mittels eines Ultra-Turrax eingerührt. Es resultiert ein Füllgrad von 56 Gew.-%. Es resultiert nach 4 Tagen eine Viskosität von 110 mPas bei einer Scherrate von 10 U/min. Die Dispersion ist nach einer Lagerzeit von 6 Monaten bei Raumremperatur unverändert.
  • Beispiel D2 (Vergleichsbeispiel): Mit der gleichen Dispergiervorrichtung wie in Beispiel D1 können maximal 30 Gew.-% des Pulvers aus Beispiel PAO eingerührt werden. Die Dispersion verdickt nach und wird nach ca. 4 Wochen fest. Die nach vier Tagen gemessene Viskosität betrug 500 mPas bei einer Scherrate von 10 U/min.
  • Beispiel D3: Analog Beispiel D1, jedoch mit dem Pulver aus Beispiel PC1 anstelle von PA1. Es resultiert ein Füllgrad von 28 Gew.-%, die Viskosität betrug 140 mPas bei einer Scherrate von 10 U/min.
  • Beispiel D4 (Vergleichsbeispiel): analog Beispiel D1, jedoch mit Pulver aus Beispiel PC0. Es resultiert ein maximaler Füllgrad von 15 Gew.-% und einer Viskosität von 350 mPas bei einer Scherrate von 10 U/min.
  • Beispiel D5: 56 g des Pulvers aus Beispiel PA1 werden mittels Ultra-Turrax in 44 g Wasser eingearbeitet. Anschließend wird der pH-Wert mit 1N KOH auf 10,5 eingestellt. Es resultiert ein Füllgrad von 53 Gew.-%.
  • Beispiel D6: Zu 20 kg VE-Wasser werden mit Hilfe eines Dispergier- und Saugmischers der Firma Ystrahl (bei 4500 UpM) werden 20 kg des Pulvers PB1 eingesaugt und grob vordispergiert. Nach dem Pulvereintrag wird die Dispergierung bei einer Drehzahl von 11 500 UpM vervollständigt. Die so erhaltene Dispersion wird mit einem Hochdruckhomogenisator, Ultimaizer System der Firma Sugino Machine Ltd., Modell HJP-25050, bei einem Druck von 250 MPa und einem Diamantdüsendurchmesser von 0,3 mm und zwei Mahl-Durchgängen vermahlen. Es resultiert ein Füllgrad von 50 Gew.-%, Der mittlere Teilchendurchmesser (anzahlbezogen), bestimmt mit Zetasizer 3000 Hsa der Firma Malvern, beträgt 92 nm.
  • Die Dispersionen D1, D3 und D5 und D6 zeigen innerhalb von 6 Monaten keinen Bodensatz.

Claims (15)

  1. Siliciumdioxidpulver, dadurch gekennzeichnet, dass es ein flammenhydrolytisch hergestelltes Siliciumdioxidpulver ist und eine Hydroxylgruppendichte von 2,5 bis 4,7 OH/nm2 aufweist.
  2. Siliciumdioxidpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Siliciumdioxidpulver ein dotiertes Siliciumdioxidpulver ist.
  3. Siliciumdioxidpulver nach den Ansprüchen 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Siliciumdioxidpulver ein Silicium-Metall-Mischoxidpulver ist, dessen Anteil an Siliciumdioxid wenigstens 60% beträgt.
  4. Siliciumdioxidpulver nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydroxylgruppendichte des Siliciumdioxidpulvers zwischen 3 und 4 OH/nm2.
  5. Siliciumdioxidpulver nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die BET-Oberfläche des Siliciumdioxidpulvers zwischen 5 und 600 m2/g liegt.
  6. Verfahren zur Herstellung des Siliciumdioxidpulvers gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein nach einem flammenhydrolytischen Verfahren hergestelltes Siliciumdioxidpulver mit einer Hydroxylgruppendichte von weniger als 2,5 OH/nm2, bei Temperaturen von 40 bis 700°C unter sauren Bedingungen und Reaktionszeiten von 5 Minuten bis 20 Stunden behandelt und nachfolgend vom Reaktionsgemisch abgetrennt wird.
  7. Verfahren zur Herstellung des Siliciumdioxidpulvers nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet zur Behandlung anorganische oder organische Säuren eingesetzt werden.
  8. Wässerige Dispersion enthaltend Siliciumdioxidpulver gemäß der Ansprüche 1 bis 5.
  9. Wässerige Dispersion nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie über einen Zeitraum von 6 Monaten nicht nachverdickt und keinen Bodensatz bildet.
  10. Wässerige Dispersion nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Gehalt an Siliciumdioxidpulver zwischen 10 und 70 Gew.-% liegt.
  11. Wässerige Dispersion nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ihr pH-Wert zwischen 3 und 12 liegt.
  12. Wässerige Dispersion nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Aggregatdurchmesser in Dispersion kleiner als 200 nm ist.
  13. Wässerige Dispersion nach den Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie Oxidationsmittel, Korrosionsinhibitoren und/oder oberflächenaktive Stoffe enthält.
  14. Verfahren zur Herstellung der Dispersion gemäß den Ansprüchen 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Siliciumdioxidpulver mit einer Hydroxylgruppendichte von 2,5 bis 4,7 OH/nm2, welches aus einem flammenhydrolytisch hergestellten Siliciumdioxidpulver erhalten wird, mittels einer Dispergiervorrichtung in eine wässerige Lösung eingearbeitet wird.
  15. Verwendung der wässerigen Dispersion gemäß den Ansprüchen 8 bis 13 zur Herstellung von transparenten Beschichtungen, zum chemisch mechanischen Polieren, zur Glasherstellung, Sol-Gel-Gläsern, zum Beispiel Overcladdings, Crucibles, Accessories, Schichten, Sinterwerkstoffe, Ink-jet-Papiere.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10360464A1 (de) * 2003-12-22 2005-07-14 Wacker-Chemie Gmbh Dispersion die mindestens 2 Arten von Partikeln enthält
DE102004031785A1 (de) * 2004-07-01 2006-01-26 Degussa Ag Polyol enthaltende Siliciumdioxid-Dispersion
DE102004054392A1 (de) * 2004-08-28 2006-03-02 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Verbinden von Bauteilen aus hochkieselsäurehaltigem Werkstoff, sowie aus derartigen Bauteilen zusammengefügter Bauteil-Verbund
DE102007049742A1 (de) * 2007-10-16 2009-04-23 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Titan-Silicium-Mischoxid enthaltenden Dispersion
JP5653637B2 (ja) * 2010-03-01 2015-01-14 古河電気工業株式会社 正極活物質材料、正極、２次電池及びこれらの製造方法
EP3467052B1 (de) 2017-10-06 2022-04-13 Evonik Operations GmbH Wässrige dispersion enthaltend siliziumdioxid und trimethyl 1,6-hexamethylendiamin

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0272904B1 (de) * 1986-12-23 1992-03-18 E.I. Du Pont De Nemours And Company Verfahren zur Porositätskontrolle und Rehydroxylierung von Kieselkörpern
AU598665B2 (en) 1987-05-15 1990-06-28 W.R. Grace & Co.-Conn. Adsorptive material and process for the removal of chlorophyll, color bodies and phospholipids from glyceride oils
US5256386A (en) * 1987-06-29 1993-10-26 Eka Nobel Ab Method for preparation of silica particles
JP3214982B2 (ja) * 1994-07-04 2001-10-02 株式会社トクヤマ 無機組成物
DE19620942A1 (de) 1995-06-05 1996-12-12 Gen Electric Effizientes Verfahren zum Hydrophobieren von anorganischem Pulver
JPH092812A (ja) 1995-06-15 1997-01-07 Nippon Cambridge Filter Kk フィルタテスト用シリカエアロゾル
US5623028A (en) * 1995-12-01 1997-04-22 General Electric Company Heat cured rubbers
SG54606A1 (en) 1996-12-05 1998-11-16 Fujimi Inc Polishing composition
DE19650500A1 (de) * 1996-12-05 1998-06-10 Degussa Dotierte, pyrogen hergestellte Oxide
JPH10172935A (ja) * 1996-12-05 1998-06-26 Fujimi Inkooporeetetsudo:Kk 研磨用組成物
KR20000006595A (ko) * 1998-09-22 2000-02-07 유현식 반도체소자 cmp용 금속산화물 슬러리의 제조방법
DE19943057A1 (de) * 1999-09-09 2001-03-15 Degussa Bakterizides, mit Silber dotiertes Siliciumdioxid
RU2152903C1 (ru) * 1999-09-17 2000-07-20 Исангулов Кашфиль Исмагилович Способ получения модифицированного дисперсного кремнезема
DE19953029A1 (de) * 1999-11-04 2001-05-17 Degussa Polyester
AUPQ463799A0 (en) * 1999-12-14 2000-01-13 Novio Phenolic Foam Pty Ltd Fire resistant compositions
US6569908B2 (en) 2000-01-19 2003-05-27 Oji Paper Co., Ltd. Dispersion of silica particle agglomerates and process for producing the same
JP3876610B2 (ja) * 2000-01-19 2007-02-07 王子製紙株式会社 シリカ微粒子分散液及びその製造方法
JP4094798B2 (ja) 2000-05-15 2008-06-04 信越化学工業株式会社 ウエハレベルバーンイン装置用ウエハ支持台
JP4674936B2 (ja) * 2000-07-17 2011-04-20 チタン工業株式会社 疎水性微粒子及びその応用
JP4240796B2 (ja) 2000-10-11 2009-03-18 電気化学工業株式会社 真球状シリカ超微粉、その製造方法及び用途
DE10326049A1 (de) 2003-06-10 2004-12-30 Degussa Ag Flammenhydrolytisch hergestelltes Siliciumdioxid, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung

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