專利名稱：非晶形沉淀氧化硅的制作方法
非晶形氧化硅用作微孔聚合蓄電池隔板成分是人們已知的。例如參見US3351495,3696061,3798294,4024323,4210709,4237083,4331622,4335193,4648417,4681750和4734229。對(duì)于蓄電池隔板來說，其最為重要的特點(diǎn)是其低電阻率。蓄電池隔板的電阻率由多個(gè)因素決定，包括但不限于制造材料本身及其比例、其物理尺寸(其中厚度特別重要)、孔隙率和孔隙的類型和數(shù)量。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)可以用于形成具有非常低的電阻率的蓄電池隔板的非晶形沉淀氧化硅。因此本發(fā)明的非晶形沉淀氧化硅，其特征在于(a)其CTAB表面積為140-185平方米/克；(b)其DBP吸油率為210-310立方厘米/100克；(c)其平均終顆粒尺寸為10-18納米；(d)其總浸入體積為2.6-4立方厘米/克；以及(e)對(duì)于直徑為20-100納米的孔隙，其浸入體積為0.9-2立方厘米/克。
雖然這兩種均是氧化硅，但重要的是將非晶形沉淀氧化硅與硅膠區(qū)別開，因?yàn)檫@些不同的材料具有不同的性能。可以參見R.K.Iler，氧化硅化學(xué)，John Wiley&Sons,New York(1979)，國會(huì)圖書館目錄號(hào)No.QD181.S6144。特別是參見其中的P15-29、172-176、218-233、364-365、462-465、554-564和578-579。
硅膠通常通過用酸酸化可溶金屬硅酸鹽，一般是硅酸鈉的水溶液而在低pH值下工業(yè)化生產(chǎn)得到。所用的酸通常是一種強(qiáng)無機(jī)酸，如硫酸或鹽酸，盡管有時(shí)也可采用二氧化碳。由于凝膠相與周圍的液相之間比重基本上沒有差別，盡管粘度較低，但凝膠相不會(huì)析出，也就是說不會(huì)沉淀出來。硅膠可以說成是一種不會(huì)沉淀的、粘滯的、剛性的、膠態(tài)非晶形氧化硅相連顆粒的三維網(wǎng)絡(luò)。亞分散的狀態(tài)由較大的固體到亞微觀的顆粒，并且水合的程度由幾乎無水的氧化硅到松軟的含有100份水/份氧化硅重量的凝膠，雖然很少采用其高度水化的形式。
非晶形沉淀氧化硅通常通過將可溶金屬硅酸鹽(一般是堿金屬硅酸鹽，如硅酸鈉)和酸組合在一起而制備，從而在弱堿性溶液中使膠體顆粒長大并且通過所形成的可溶解的堿金屬硅酸鹽的堿金屬離子而凝結(jié)?？梢圆捎枚喾N酸，包括無機(jī)酸和/或二氧化碳。在無促凝劑的情況下，氧化硅不會(huì)在任何pH下從溶液中沉淀出來。用來進(jìn)行沉淀的促凝劑可以是在形成膠體氧化硅顆粒過程中產(chǎn)生的可溶堿金屬鹽，可以是加入的電解質(zhì)，如可溶的無機(jī)或有機(jī)鹽，也可以是兩者的結(jié)合。
非晶形沉淀氧化硅可以說成是膠體非晶形氧化硅最終顆粒的沉淀集合體，該氧化硅在制備過程中任何時(shí)刻均不能作為宏觀凝膠存在。集合體的尺寸和水合的程度可以在較大范圍內(nèi)變化。
非晶形沉淀氧化硅粉末與以通常方式粉末化、具有更多的開放結(jié)構(gòu)，即較高的比孔體積的硅膠不同。但是，采用氮作為吸附物、用Brunauer,Emmett,Teller(BET)方法測(cè)得的沉淀氧化硅的比表面積常常低于硅膠的。
生產(chǎn)過程中參數(shù)和/或條件的變化會(huì)使所產(chǎn)生的沉淀氧化硅的類型發(fā)生變化。雖然它們從廣義上來說均是非晶形沉淀氧化硅，但是，各種非晶形沉淀氧化硅常常在物理性能以及有時(shí)在化學(xué)性能上存在明顯不同，這些性能上的差異是很重要的，它們常常使其中的某一種特別適用于特定的目的，又能兼用于另一種目的，而另一種特別適用于其它的目的，又能兼用于第一種目的。
本發(fā)明的非晶形沉淀氧化硅的CTAB表面積可以變化，但是，在絕大多數(shù)情況下，其CTAB表面積為140-185平方米/克。優(yōu)選地為160-185平方米/克。當(dāng)用于本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書中時(shí)，非晶形沉淀氧化硅的CTAB表面積是根據(jù)下列過程測(cè)得的CTAB表面積采用上部加料天平，稱量11.0克十六烷基三甲基溴化銨(也稱為CTAB和十六烷基三甲基溴化銨)，[CAS 57-09-0]至最接近十分之一毫克并且記錄該重量C，用克表示。在容量瓶中將稱出的CTAB溶解在蒸餾水中并且用蒸餾水稀釋至2升，形成標(biāo)準(zhǔn)的CTAB溶液，在使用前將該溶液在黑暗中存放至少12天。采用上部加料天平，秤出3.70克AerosolOT二(2-乙基己基)硫代琥珀酸鈉[CAS 577-11-7](AmericanCyanamid Co.,Wayne,NJ)。在容量瓶中將稱出的AerosolOT二(2-乙基己基)硫代琥珀酸鈉溶解在蒸餾水中并且用蒸餾水稀釋至2升，形成標(biāo)準(zhǔn)的AerosolOT溶液，在使用前將該溶液在黑暗中存放至少12天。制備后標(biāo)準(zhǔn)的CTAB溶液和標(biāo)準(zhǔn)的AerosolOT溶液的適用存放時(shí)間為2個(gè)月。采用滴定管，將10.0毫升CTAB標(biāo)準(zhǔn)溶液轉(zhuǎn)移到250毫升帶有攪拌棒的錐形燒瓶中。而后向該燒瓶中加入30毫升氯仿、50毫升蒸餾水、15滴0.02％溴酚蘭指示水溶液以及1滴1N氫氧化鈉水溶液。在劇烈攪拌但最少飛濺的同時(shí)，用來自50毫升滴定管的標(biāo)準(zhǔn)的AerosolOT溶液滴定出錐形燒瓶中的內(nèi)容物，以快速滴定速度開始滴定(關(guān)閉閥從不敞開)至大約25-30毫升，而后更為緩慢地滴定至終點(diǎn)，該終點(diǎn)發(fā)生在約37.5毫升處。靠近終點(diǎn)時(shí)的特征在于整體出現(xiàn)奶狀蘭色。而后當(dāng)更接近終點(diǎn)時(shí)，底部的氯仿層變成深蘭色，而上部含水層變成丁香或紫色。就在終點(diǎn)前，整個(gè)混合物變成透明狀(即輕“乳狀”)并且底層變成很深的蘭色。采用洗滌瓶，將燒瓶內(nèi)部用不到25毫升的蒸餾水沖洗。增加攪拌速度，以恢復(fù)劇烈混合，從而使兩種液相有效接觸。在終點(diǎn)之前，在每一次滴加滴定液之后至少隔開10秒鐘。經(jīng)常停止攪拌，以使物相分開，從而使分析人員搞清楚顏色的變化，而后恢復(fù)劇烈攪拌。在終點(diǎn)時(shí)，底部物相完全沒有顏色并且呈現(xiàn)出無色或乳白色的外觀，而上層物相是深紫色。將該過程至少進(jìn)行兩次并且記錄每一次滴定所用的標(biāo)準(zhǔn)AerosolOT溶液的平均體積，V1。將200亳升寬嘴玻璃瓶稱重并且將大約0.500克氧化硅試樣(處于接收時(shí)的狀態(tài)，未干燥)放在該瓶中并稱量至接近0.1毫克。記錄該氧化硅樣品的重量，S。將100毫升標(biāo)準(zhǔn)的CTAB溶液移到該瓶中并且小心地加入攪拌棒。由于與100毫升移液管相比更容易控制液體量，因此優(yōu)選地采用50毫升移液管，填充和移送兩次。將蓋子旋緊在瓶子上并且輕輕地?cái)嚢鑳?nèi)容物達(dá)15分鐘，不進(jìn)行pH調(diào)整。將一個(gè)pH電極放入瓶中的溶液中并且重新進(jìn)行輕微的攪拌。采用滴加的1N氫氧化鈉水溶液將pH值調(diào)節(jié)到9.0-9.5，在pH值穩(wěn)定在9.0-9.5之間之前，大約需要5滴1N氫氧化鈉溶液。當(dāng)該pH值穩(wěn)定在9.0-9.5之間以后，用鋁箔或類似的物質(zhì)覆蓋在瓶子的頂部以防止蒸發(fā)損失。將該混合物在pH9.0-9.5下輕輕攪拌1小時(shí)。將該氧化硅-液體混合物移送到離心管中，通過在上部加料天平上稱重而稱出它們的重量。將該混合物離心30分鐘，從而產(chǎn)生透明的離心液。將透明的離心液小心地用滴定管取出并且移送到小玻璃瓶中。采用移液管，將10.0毫升離心液移送到含有攪拌棒的250毫升錐形玻璃燒瓶中。而后，向該燒瓶中加入30毫升氯仿、50毫升蒸餾水和15滴0.02％溴酚蘭指示水溶液。采用與在滴定標(biāo)準(zhǔn)CTAB溶液相同的過程并且至相同的終點(diǎn)，用來自50毫升滴定管的標(biāo)準(zhǔn)AerosolOT溶液滴定該錐形燒瓶中的內(nèi)容物。記錄所用的標(biāo)準(zhǔn)AerosolOT溶液，V2。將小玻璃瓶(不加蓋)在爐中加熱到105℃達(dá)2小時(shí)并且在干燥器中冷卻。將重量記錄到接近0.1毫克。將大約1克氧化硅樣品加入到瓶中并且將重量記錄到接近0.1毫克。將瓶子和樣品在105℃下在爐中加熱2小時(shí)。將含有樣品的瓶子從爐中取出，立刻加蓋，并且在干燥器中冷卻。當(dāng)冷卻到室溫時(shí)，除去蓋子并且將含有樣品的瓶子的重量記錄到接近0.1毫克。從樣品的重量中扣除瓶子的皮重并且記錄加熱前氧化硅的重量A克，以及加熱后氧化硅的重量B克。根據(jù)下列等式計(jì)算CTAB表面積(干基),ACTAB，用平方米/克表示ACTAB=(V1-V2)(C)(A)(28.92)(V1)(S)(B)]]>本發(fā)明的非晶形沉淀氧化硅的DBP吸油率可以在較大的范圍內(nèi)變化。在許多情況下，DBP吸油率為210-310立方厘米/100克(cm3/100g)。DBP吸油率常常為230-310立方厘米/100克。優(yōu)選地為250-310立方厘米/100克。用于本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書中時(shí)，顆粒的DBP吸油率是根據(jù)ASTM D 2414-93、采用鄰苯二甲酸二丁酯[CAS 84-74-2]作為吸附物和E型吸附測(cè)定儀測(cè)定的，其過程的改變之處如下(1)將沒有進(jìn)一步干燥的重量為12.5±0.1克氧化硅樣品加入到E型吸附測(cè)定儀中，(2)采用Ohaus水份天平(OhausCorporation,Florham Park,NJ)測(cè)定重量為10-11克的另一種氧化硅樣品中的水份含量，其溫度和時(shí)間設(shè)定為160℃和10分鐘，(3)DBP吸油率根據(jù)下列等式計(jì)算OA=100V/S+3.9(M-1.7)其中OA是DBP吸油率，cm3/100g，V是所用的鄰苯二甲酸二丁酯的體積，cm3，S是氧化硅樣品的重量，g，以及M是水份的含量，以H2O的百分重量計(jì)。
非晶形沉淀氧化硅可以是最終顆粒的聚集體、聚集體的結(jié)塊或其組合的形式。本發(fā)明的非晶形沉淀氧化硅的平均最終顆粒尺寸(不管最終的顆粒是聚集的和/或結(jié)塊的)可以在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，但通常為10-18納米。常常該平均最終顆粒尺寸為12-17納米，優(yōu)選地為13-16納米。當(dāng)用于本文中以及權(quán)利要求書中時(shí)，平均最終顆粒尺寸是通過采用透射電子顯微鏡分析由至少256顆仔細(xì)確定的最終顆粒的直徑并且計(jì)算經(jīng)過分析的直徑的數(shù)學(xué)平均值而確定的。
本發(fā)明的總浸入體積可以在較寬的范圍變化。但是，在許多情況下，總的浸入體積為2.6-4立方厘米/克，總的浸入體積常常為2.9-4立方厘米/克。優(yōu)選地總的浸入體積為2.9-3.8立方厘米/克。
對(duì)于直徑為20-100納的孔隙來說，本發(fā)明的非晶形沉淀氧化硅的浸入體積也可以在較寬的范圍內(nèi)變化。在多種情況下，直徑為20-100納米的孔隙的浸入體積為0.9-2立方厘米/克。優(yōu)選地直徑為20-100納米的孔隙的浸入體積為0.9-1.5立方厘米/克。
兩種浸入體積均通過采用自動(dòng)掃描水銀孔隙測(cè)定儀(Quantachrome Corp.)的水銀孔隙測(cè)定法、根據(jù)所附的操作說明書進(jìn)行測(cè)定。在操作孔隙測(cè)定儀時(shí)，在高壓范圍(由約103千帕斯卡絕對(duì)值到約227兆帕斯卡絕對(duì)值)進(jìn)行掃描?？偟慕塍w積是在上述高壓掃描過程中浸入到非晶形沉淀氧化硅中的水銀的總體積除以構(gòu)成試驗(yàn)中樣品的非晶形沉淀氧化硅的質(zhì)量。其它的浸入體積是直徑為20-100納米的孔隙的體積除以構(gòu)成試驗(yàn)中樣品的非晶形沉淀氧化硅的質(zhì)量。
采用標(biāo)準(zhǔn)的蓄電池隔板配方和標(biāo)準(zhǔn)的制備蓄電池隔板的工藝來測(cè)定本發(fā)明的非晶形沉淀氧化硅的電性能，其內(nèi)容如下所說以示于表1中的數(shù)量將組分在Henschel高強(qiáng)度混合器中混合，形成一種干燥混合物。
表1組分 體積％量氧化硅 69.8UHMWPE(1)8.4潤滑劑(2)0.2抗氧化劑(3) 0.1碳黑/聚乙烯(4) 0.6(1)UHMWPE=超高分子量聚乙烯，GUR 413,Hoechst CelaneseCorp.(2)PetracCZ81,Synpro Corp.(3)IrganoxB215,Ciba-Geigy Corp.(4)Polyblak1850,A.Schulman,Inc.標(biāo)準(zhǔn)蓄電池隔板配方通過將79.1份體積上述干燥混合物與21.5份體積Shellflex3681操作油(Shell Chemical Co.)在Henschel高強(qiáng)度混合器中混合而形成。最終的混合物是自由流動(dòng)的粉末形式。將最終的混合物加入到C.W.Brabender圓錐對(duì)旋雙螺旋擠出機(jī)中。擠出機(jī)長度與直徑比為17/1。喂料口處的螺旋機(jī)直徑為42毫米，而在擠出機(jī)的出口處為25毫米。擠出機(jī)筒由三個(gè)溫度區(qū)域組成。擠出混合物加料口位于第一個(gè)溫度區(qū)之前。在擠出過程中將外加的Shellflex3681操作油加入到第一溫度區(qū)中，以使擠出產(chǎn)物中的總油量達(dá)到64-65％重量。氣氛排出位于第二溫度區(qū)中。由該筒排出的擠出物進(jìn)入排料口為1.524毫米的10.15厘米寬的板模具中。絲網(wǎng)濾板為14/60/14目。擠出溫度為215。處理量為7.71公斤/小時(shí)。擠出物以3.66米/分鐘的速度壓延成0.203毫米厚、15.24厘米寬的板。將擠出的板冷卻。
然后將冷卻的板模切成長方形的板，其長度為12.7厘米(機(jī)器方向)，寬度為11.4厘米(橫向)。將長方形的板取出，在12％重量Shellflex3631操作油和88％重量正己烷的混合物中萃取平衡，而后在室溫下空氣干燥。
將某些干燥長方形用正已烷中萃取，在水中煮沸10分鐘，浸泡在電池酸(1.280±0.005克硫酸/毫升)中達(dá)20分鐘，而后測(cè)定其電阻率。該結(jié)果是標(biāo)準(zhǔn)的10分鐘煮沸電阻率，簡(jiǎn)寫為“SR10”并用單位歐姆·米(Ω·m)表示。由于該值是在標(biāo)準(zhǔn)的條件下獲得的，因此它是用于蓄電池隔板配方中的非晶形沉淀氧化硅的特性。
將其它的干燥長方形在26.5±0.5℃的溫度下浸泡在電池酸(1.280±0.005克硫酸/毫升)中達(dá)20分鐘，而后測(cè)定其電阻率。該結(jié)果是標(biāo)準(zhǔn)的20分鐘浸泡電阻率，簡(jiǎn)寫為“SR20”并用單位歐姆·米(Ω·m)表示。由于該值是在標(biāo)準(zhǔn)的條件下獲得的，因此它是用于蓄電池隔板配方中的非晶形沉淀氧化硅的特性。
采用Palico Model 9000-9001 Test Bath在恒定的溫度水浴(26.5±0.5℃)和Palico Model 100-2系統(tǒng)(Palico instrumentLaboratories,Circle Pines,Minnesota)中、根據(jù)操作說明測(cè)定長方形的電阻率。由于這些值是在標(biāo)準(zhǔn)條件下獲得的，因此它們是用于蓄電池隔板配方中非晶形沉淀氧化硅的特性。
標(biāo)準(zhǔn)的10分鐘煮沸電阻率可以變化，但優(yōu)選地該值較低。在絕大多數(shù)情況下，本發(fā)明的非晶形沉淀氧化硅的特征在于其SR10小于0.025Ω·m。SR10常常小于0.023Ω·m。優(yōu)選地SR10低于0.021Ω·m。
與其類似，標(biāo)準(zhǔn)的20分鐘浸泡電阻率可以變化，但優(yōu)選地該值較低。通常，本發(fā)明的非晶形沉淀氧化硅的特征在于其SR20小于0.037Ω·m。SR20常常小于0.036Ω·m。優(yōu)選地SR20低于0.035Ω·m。
本發(fā)明的非晶形沉淀氧化硅可以通過下列方法制得，該方法包括(a)形成一種外加硅酸鈉水溶液，該溶液含有50-120克Na2O/升，其SiO2∶Na2O摩爾比為3-3.4；(b)形成一種起始硅酸鈉水溶液，該溶液含有50-120克Na2O/升，其SiO2∶Na2O摩爾比為3-3.4；(c)向反應(yīng)器中加入室溫水，該反應(yīng)器帶有主攪拌器和輔助高速攪拌器，后者位于加入酸的位置附近；(d)當(dāng)反應(yīng)器中的水量足夠高從而可以用主攪拌器攪拌時(shí)，將起始硅酸鈉水溶液和水加入到反應(yīng)器中，同時(shí)攪拌，以形成第二種硅酸鈉水溶液，該溶液含有1.5-7克Na2O/升，其SiO2∶Na2O摩爾比為3-3.4；(e)將新鮮的蒸汽噴入到第二種硅酸鈉水溶液中，在70-90℃的溫度下形成第三種硅酸鈉溶液；(f)在90分鐘時(shí)間里在將溫度保持在70-90℃下的同時(shí)，在酸加入位置處將酸和外加的硅酸鈉溶液在主攪拌和輔助高速攪拌的同時(shí)加入到第三種硅酸鈉溶液中，從而使Na2O濃度保持在1.5-7克Na2O/升并且以第三種硅酸鈉溶液中硅酸鈉量的2-26倍加入硅酸鈉；(g)任選地在關(guān)閉輔助高速攪拌器的情況下將反應(yīng)混合物停放0-130分鐘；(h)開動(dòng)高速攪拌器并且加入酸，直到反應(yīng)混合物的pH為3-4.5；(i)過濾并沖洗，使最終的硅酸鈉濃度為2％重量或更低(基于干重)；以及(j)將洗滌后的非晶形沉淀氧化硅干燥。
用于該過程的酸可以在較寬的范圍內(nèi)變化。通常，在步驟(f)中加入的酸應(yīng)足夠強(qiáng)，以中和堿金屬硅酸鹽并且使氧化硅沉淀。在步驟(h)中加入的酸應(yīng)足夠強(qiáng)，以使pH值降低到所需的范圍內(nèi)。在各種酸加入步驟中加入的酸可以相同也可以不同，但優(yōu)選地是相同的。可以采用一種弱酸，如通過將二氧化碳導(dǎo)入反應(yīng)混合物中而產(chǎn)生的碳酸，以使氧化硅沉淀，但當(dāng)需要將pH降低到7以下時(shí)，在步驟(h)中必須采用強(qiáng)酸。優(yōu)選地在整個(gè)過程中采用強(qiáng)酸。強(qiáng)酸的例子包括硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸和乙酸。優(yōu)選的是強(qiáng)無機(jī)酸，如硫酸、鹽酸、硝酸和磷酸；特別優(yōu)選的是硫酸。
步驟(i)的沖洗可以通過本領(lǐng)域已知的用于沖洗固體的任何一種方法完成。這些方法的例子包括將水經(jīng)過濾餅并且將沉淀的氧化硅重新在水中制漿，而后將固體與液體分離。如果需要，可以采用一次沖洗循環(huán)，可以采用連續(xù)的多個(gè)沖洗循環(huán)。
步驟(j)的干燥可以通過一種或多種已知的技術(shù)來完成。舉例來說，可以將沉淀的氧化硅在空氣爐或在真空爐中干燥。優(yōu)選地，將沉淀的氧化硅分散在水中并且在熱空氣柱中噴霧干燥。干燥的溫度不是關(guān)鍵，但通常采用至少400℃的溫度。一般說來，干燥溫度低于800℃。在絕大多數(shù)情況下，干燥持續(xù)進(jìn)行，直到沉淀的氧化硅具有粉末的特性。通常干燥過的沉淀氧化硅不是絕對(duì)無水的，但含有不同數(shù)量的吸附水(1-7％重量)，后者一部分取決于周圍的相對(duì)濕度。吸附的水是采用設(shè)定在160℃和10分鐘的Ohaus濕度天平稱出的重量為10-11克的氧化硅樣品中除去的水。
可以采用的一個(gè)任選的步驟是尺寸降低。尺寸降低技術(shù)本身是已知的，例如可以通過研磨、粉末化以及流體能量磨。
在本發(fā)明的各個(gè)步驟中采用的攪拌的程度可以有較大的變化。在加入一種或多種反應(yīng)物的過程中采用的攪拌至少應(yīng)足以使該反應(yīng)物和反應(yīng)混合物完全分散，從而使反應(yīng)物避免出現(xiàn)局部高濃度并且確?；旧暇鶆虻爻练e氧化硅，由此避免大規(guī)模的膠凝。在陳化過程中采用的攪拌至少應(yīng)足以避免使固體沉降，從而確保使整個(gè)氧化硅顆?；旧暇鶆虬l(fā)生氧化硅沉積，它不是在顆粒沉降層的上部或其附近的這些顆粒的上發(fā)生氧化硅沉積。攪拌的程度可以并且優(yōu)選地高于這些最低要求。通常優(yōu)選地是劇烈攪拌。
下面將參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，這些實(shí)施例僅僅是用來說明的，而不是要進(jìn)行限制，其中所有的份均是重量份并且所有的百分比均是重量百分比，除非另有說明。實(shí)施例制備原料硅酸鈉水溶液，其中含有約70克Na2O/升，其SiO2∶Na2O摩爾比為3.2。向100升容器中加入50.1升用蒸汽蛇管加熱到56℃的去離子水，該容器配有加熱蒸汽蛇管、硅酸鈉溶液的入口、酸的入口、出口、主攪拌器和位于酸加入位置附近的輔助高速攪拌器。在27.7分鐘時(shí)間內(nèi)并且用主攪拌器進(jìn)行攪拌的同時(shí)，加入4.871升原料硅酸鈉水溶液，從而使反應(yīng)器中溶液中的Na2O的濃度達(dá)到約0.20當(dāng)量。將反應(yīng)器中的溶液用蒸汽管加熱到88℃。在用兩個(gè)攪拌器同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)在90分鐘時(shí)間內(nèi)，加入15.832升原料硅酸鈉水溶液和0.885升96％重量硫酸水溶液的各自液流。在完成加料以后，關(guān)閉輔助高速混合器并且將反應(yīng)混合物在pH9.7下陳化70分鐘，同時(shí)將溫度保持在88℃下。在陳化過程結(jié)束時(shí)，開動(dòng)輔助高速混合器并且以10.1毫升/分鐘的速度加入96％重量硫酸水溶液，直到反應(yīng)混合物的pH達(dá)到3.8。將獲得的料漿移送到幾個(gè)大的直徑為32厘米的瓷漏斗中并用去離子水進(jìn)行沖洗，直到基于干基的硫酸鈉含量為0.4％重量。從漏斗中除去濾餅并且用少量加入的水通過攪拌而使其液化并且噴霧干燥。其產(chǎn)品是具有下列物理特性的非晶形沉淀氧化硅顆粒CTAB表面積 176平方米/克DBP吸油率 283立方厘米/100克平均最終顆粒尺寸13.7納米總的浸入體積3.5立方厘米/克直徑為20-100納米的孔隙的浸入體積0.98立方厘米/克平均顆粒尺寸18.9微米SR100.0206Ω·mSR200.0331Ω·m盡管參照本發(fā)明的某些具體實(shí)施方案的特定細(xì)節(jié)描述了本發(fā)明，但是這些細(xì)節(jié)并不是要對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，除非它們包含在所附的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1．非晶形沉淀氧化硅，其特征在于(a)其CTAB表面積為140-185平方米/克；(b)其DBP吸油率為210-310立方厘米/100克；(c)其平均終顆粒尺寸為10-18納米；(d)其總浸入體積為2.6-4立方厘米/克；以及(e)對(duì)于直徑為20-100納米的孔隙，其浸入體積為0.9-2立方厘米/克。
2．權(quán)利要求1所說的非晶形沉淀氧化硅，其特征在于其SR10小于0.025Ω·m。
3．權(quán)利要求1所說的非晶形沉淀氧化硅，其特征在于其SR20小于0.037Ω·m。
4．權(quán)利要求1所說的非晶形沉淀氧化硅，其特征在于(a)其DBP吸油率為230-310立方厘米/100克；(b)其平均終顆粒尺寸為12-17納米；(c)其總浸入體積為2.9-4立方厘米/克；(d)其SR10小于0.023Ω·m；(e)其SR20小于0.036Ω·m。
5．權(quán)利要求1所說的非晶形沉淀氧化硅，其特征在于(a)其CTAB表面積為160-185平方米/克；(b)其DBP吸油率為250-310立方厘米/100克；(c)其平均終顆粒尺寸為13-16納米；(d)其總浸入體積為2.9-3.8立方厘米/克；(e)對(duì)于直徑為20-100納米的孔隙，其浸入體積為0.9-1.5立方厘米/克；(f)其SR10小于0.021Ω·m；以及(g)其SR20小于0.035Ω·m。
全文摘要
可以用于形成蓄電池隔板的具有非常低的電阻率的非晶形沉淀氧化硅,其特征在于:(a)其CTAB表面積為140—185平方米/克;(b)其DBP吸油率為210—310立方厘米/100克;(c)其平均終顆粒尺寸為10—18納米;(d)其總浸入體積為2.6—4立方厘米/克;以及(e)對(duì)于直徑為20—100納米的孔隙,其浸入體積為0.9—2立方厘米/克。
文檔編號(hào)H01M2/16GK1220646SQ97195138
公開日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1997年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月31日
發(fā)明者J·L·伯伊爾, T·G·克里瓦克, R·C·王, L·E·瓊斯 申請(qǐng)人:Ppg工業(yè)公司