[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE602005002265T2 - Durch flammenhydrolyse hergestelltes silicium-titan-mischoxidpulver - Google Patents

Durch flammenhydrolyse hergestelltes silicium-titan-mischoxidpulver Download PDF

Info

Publication number
DE602005002265T2
DE602005002265T2 DE602005002265T DE602005002265T DE602005002265T2 DE 602005002265 T2 DE602005002265 T2 DE 602005002265T2 DE 602005002265 T DE602005002265 T DE 602005002265T DE 602005002265 T DE602005002265 T DE 602005002265T DE 602005002265 T2 DE602005002265 T2 DE 602005002265T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oxide powder
mixed oxide
silicon
titanium
reaction chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE602005002265T
Other languages
English (en)
Other versions
DE602005002265D1 (de
Inventor
Kai Schumacher
Martin MÖRTERS
Uwe Diener
Oswin Klotz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Degussa GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Degussa GmbH filed Critical Evonik Degussa GmbH
Publication of DE602005002265D1 publication Critical patent/DE602005002265D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE602005002265T2 publication Critical patent/DE602005002265T2/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/19Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing inorganic ingredients
    • A61K8/29Titanium; Compounds thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61QSPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q17/00Barrier preparations; Preparations brought into direct contact with the skin for affording protection against external influences, e.g. sunlight, X-rays or other harmful rays, corrosive materials, bacteria or insect stings
    • A61Q17/04Topical preparations for affording protection against sunlight or other radiation; Topical sun tanning preparations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39Photocatalytic properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • B01J37/082Decomposition and pyrolysis
    • B01J37/088Decomposition of a metal salt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/14Methods for preparing oxides or hydroxides in general
    • C01B13/20Methods for preparing oxides or hydroxides in general by oxidation of elements in the gaseous state; by oxidation or hydrolysis of compounds in the gaseous state
    • C01B13/22Methods for preparing oxides or hydroxides in general by oxidation of elements in the gaseous state; by oxidation or hydrolysis of compounds in the gaseous state of halides or oxyhalides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/0081Composite particulate pigments or fillers, i.e. containing at least two solid phases, except those consisting of coated particles of one compound
    • C09C1/0084Composite particulate pigments or fillers, i.e. containing at least two solid phases, except those consisting of coated particles of one compound containing titanium dioxide
    • C09C1/0087Composite particulate pigments or fillers, i.e. containing at least two solid phases, except those consisting of coated particles of one compound containing titanium dioxide only containing titanium dioxide and silica or silicate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/36Compounds of titanium
    • C09C1/3607Titanium dioxide
    • C09C1/3653Treatment with inorganic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/36Compounds of titanium
    • C09C1/3607Titanium dioxide
    • C09C1/3684Treatment with organo-silicon compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/43Thickening agents
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/097Plasticisers; Charge controlling agents
    • G03G9/09708Inorganic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/50Agglomerated particles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/64Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/80Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/11Powder tap density
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991Coated
    • Y10T428/2993Silicic or refractory material containing [e.g., tungsten oxide, glass, cement, etc.]
    • Y10T428/2995Silane, siloxane or silicone coating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver, dessen Herstellung und Verwendung.
  • US 6677095 offenbart die Verwendung von binären Metallmischoxidpulvern mit den Komponenten Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und Titandioxid, bevorzugt in hydrophobierter Form. Dabei sollen die Pulver eine gute Dispergierbarkeit, eine gute Fließfähigkeit sowie eine hohe elektrostatische Ladung aufweisen.
  • Aus EP-A-722992 sind oberflächenmodifizierte Metallmischoxidpulver, beispielsweise Silicium-Titan-Mischoxidpulver, und deren Verwendung als Ladungsstabilisator und Rieselhilfsmittel in Tonerpulvern bekannt. Es wurde jedoch gefunden, dass mit den in EP-A-722992 offenbarten, hydrophobierten Pulvern in der Regel keine geeigneten Tonerzusammensetzungen erhalten werden können.
  • In US 6130020 werden Komposite der Zusammensetzung SixTiyO(4x+yz)/2 zur Verwendung in Tonerzusammensetzungen beansprucht. Dabei ist z die Wertigkeit von Titan und x/y ist 1 bis 25. Innerhalb des durch den Quotienten x/y festgelegten Bereich eignen sich alle Zusammensetzungen gleich gut für Toneranwendungen. US 6130020 offenbart nichts über die Modifikation der Oxide, deren BET-Oberfläche oder deren Zusammensetzung.
  • Es ist bekannt, Silicium-Titan-Mischoxidpulver flammenhydrolytisch herzustellen. Hierbei wird in der Regel ein Gemisch aus Siliciumtetrachlorid und Titantetrachlorid in einer Flamme hydrolysiert. Die Flamme kann beispielsweise durch Reaktion von Wasserstoff und Luftsauerstoff erzeugt werden. Hierbei entsteht das zur Hydrolyse der Chloride notwendige Wasser. Als Reaktionsprodukte erhält man das Silicium-Titan-Mischoxidpulver und Salzsäure, die teilweise dem Pulver noch anhaftet.
  • Bei denen im Stand der Technik beschriebenen Verfahren resultieren jedoch nur Pulver mit eingeschränktem TiO2/SiO2-Verhältnis.
  • So wird in DE-A-2931810 ein Silicium-Titan-Mischoxidpulver beansprucht, welches 0,1 bis 9,9 Gew.-% Titandioxid enthält. Es wird hergestellt, indem man Siliciumtetrachlorid verdampft, mit vorgewärmter Luft verdünnt und in einer Mischkammer mit Wasserstoff und Titantetrachlorid vermischt und das Gemisch in einer Reaktionskammer verbrennt.
  • In DE-A-4235996 wird ein Silicium-Titan-Mischoxidpulver beansprucht, welches 70 bis 99 Gew.-% Titandioxid enthält. Es wird hergestellt, indem man Siliciumtetrachlorid verdampft und mittels eines Inertgases in eine Mischkammer überführt, dort mit Wasserstoff, Luft und Titantetrachlorid mischt und das Gemisch in einer Reaktionskammer verbrennt.
  • Die bislang beschriebenen Mischoxidpulver oder hydrophobierten Mischoxidpulver sind für die Anwendung in Tonerzusammensetzung nicht oder nur eingeschränkt geeignet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Silicium-Titan-Mischoxidpulver bereitzustellen, welches besonders vorteilhaft in Tonerzusammensetzungen eingesetzt werden kann. Es soll bezüglich Dispergierbarkeit, Fließfähigkeit und elektrostatischer Ladung Vorteile gegenüber dem Stand der Technik aufweisen.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung dieser Silicium-Titan-Mischoxidpulver.
  • Gegenstand der Erfindung ist weiterhin, ein flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver, welches aus Aggregaten von Primärpartikeln besteht und dadurch gekennzeichnet ist, dass die BET-Oberfläche 90 ± 15 m2/g, der Titandioxid-Anteil 50 ± 8 Gew.-% und das Verhältnis Anatas/Rutil 60:40 bis 70:30 ist.
  • Unter Flammenhydrolyse sind Verfahren zu verstehen, bei denen ein verdampfter Metall- oder Metalloidprecursor in Gegenwart einer Flamme hydrolysiert wird. Die Flamme wird erzeugt durch Reaktion von Wasserstoff, Methan oder ähnlichen Gasen mit Luft oder Sauerstoff. Wenigstens ein Reaktionsprodukt ist Wasser, welches die Hydrolyse der Metall- oder Metalloidprecursor bewirkt. Dabei entstehen zunächst Primärpartikel, die während der Reaktion zu Aggregaten zusammenwachsen.
  • Im erfindungsgemäßen Mischoxidpulver liegt kristallines Titandioxid vor, während der Siliciumdioxid-Anteil röntgenamorph ist. TEM-Aufnahmen von Aggregaten zeigen unter anderem Primärpartikel mit einer teilweisen oder vollständigen Siliciumdioxidhülle und einem Titandioxidkern. Daneben gibt es Primärpartikel, in denen Siliciumdioxid und Titandioxid nebeneinander vorliegen, und die eine Ti-O-Si-Bindung aufweisen.
  • Es hat sich gezeigt, dass ein Pulver mit einer solchen Zusammensetzung, BET-Oberfläche und Anatas/Rutil-Verhältnis, ideal geeignet ist zur Anwendung in Tonerzusammensetzungen. Es zeigt hierin eine gute Dispergierbarkeit, hohe Fließfähigkeit und eine hohe elektrostatische Ladung auf.
  • Neben SiO2 und TiO2 kann das erfindungsgemäße Mischoxidpulver noch geringe Mengen an Verunreinigungen aus den Einsatzstoffen oder prozessbedingte Verunreinigungen enthalten. In Summe sind diese Verunreinigungen kleiner als 1 Gew.-%, in der Regel kleiner als 0,1 Gew.-%. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Mischoxidpulver noch Chlorid aufweisen.
  • Bevorzugt können erfindungsgemäße Mischoxidpulver mit einem anzahlbezogenen Medianwert der Primärpartikeldurchmesser von 14 bis 18 nm und einer anzahlbezogenen 90%-Spanne der Primärpartikeldurchmesser von 5 bis 40 nm sein. Die enge Primärpartikelverteilung kann bei Toneranwendung und katalytischen Anwendungen weitere Vorteile zeigen.
  • Neben den Primärpartikeln können auch die Aggregatgrößen variiert werden. Vorteilhaft kann hierbei besonders ein erfindungsgemäßes Mischoxidpulver sein, welches anzahlbezogene Medianwerte
    • – des äquivalenten Kreisdurchmessers (ECD) von kleiner als 95 nm,
    • – der Aggregatfläche von kleiner als 7500 nm2 und
    • – des Aggregatumfanges von kleiner als 600 nm aufweist.
  • Weiterhin kann die Stampfdichte des erfindungsgemäßen Mischoxidpulvers variiert werden. Die Stampfdichte kann bei der Dosierung und Verarbeitung des Pulvers eine wichtige Rolle spielen. In der Regel beträgt sie zwischen 20 und 200 g/l. Bevorzugt kann das erfindungsgemäße Mischoxidpulver eine Stampfdichte von 40 bis 80 g/l aufweisen.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Silicium-Titan-Mischoxidpulvers, bei dem man
    • – ein Siliciumhalogenid und ein Titanhalogenid verdampft,
    • – die Dämpfe mittels eines Traggases in eine Mischkammer überführt,
    • – getrennt hiervon Wasserstoff und Primärluft, die gegebenenfalls mit Sauerstoff angereichert und/oder vorerhitzt sein kann, in die Mischkammer überführt,
    • – anschließend das Gemisch aus Siliciumhalogenid, Titanhalogenid, Wasserstoff und Primärluft in einem Brenner zündet und die Flamme in eine von der Umgebungsluft abgeschlossene Reaktionskammer hinein verbrennt, und
    • – zusätzlich in die Reaktionskammer, getrennt voneinander, Sekundärluft und
    • – ein Gas oder ein Gasgemisch, bevorzugt über eine Ringdüse, einbringt,
    • – welches durch Verbrennung die Temperatur in der Reaktionskammer erhöht und/oder
    • – welches aufgrund einer niedrigen Wärmeübertragung die Abkühlung in der Reaktionskammer verlangsamt,
    • – anschließend den Feststoff von gasförmigen Stoffen abtrennt, und
    • – nachfolgend den Feststoff durch eine Behandlung mit Wasserdampf bei Temperaturen von 250 bis 700°C von halogenidhaltigen Substanzen weitestgehend befreit.
  • Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich, dass man ein Gas oder ein Gasgemisch einbringt, welches durch Verbrennung die Temperatur in der Reaktionskammer erhöht und/oder welches aufgrund einer niedrigen Wärmeübertragung die Abkühlung in der Reaktionskammer verlangsamt. Mit dieser Maßnahme ist es möglich, ein Pulver zu erhalten, welches bezüglich Gehalt an SiO2/TiO2, BET-Oberfläche und Antas/Rutil-Gehalt die beanspruchten Werte erreicht.
  • Als Gas, welches durch Verbrennung die Temperatur in der Reaktionskammer erhöht, kann bevorzugt Wasserstoff, Methan, Ethan, Propan oder Erdgas eingesetzt werden.
  • Als Gas, welches aufgrund einer niedrigen Wärmeübertragung die Abkühlung in der Reaktionskammer verlangsamt, kann Helium, Argon, Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid eingesetzt werden.
  • Bevorzugt werden beide Arten von Gasen in einer Menge von 0,0005 bis 5 Nm3/h pro Kilogramm/Stunde SiCl4 eingesetzt. Besonders bevorzugt kann ein Bereich von 0,001 bis 1 Nm3/h pro Kilogramm/Stunde SiCl4 sein.
  • Als Siliciumhalogenide können bevorzugt Siliciumtetrachlorid, Methlytrichlorsilan und/oder Trichlorsilan eingesetzt werden, wobei Siliciumtetrachlorid besonders bevorzugt ist. Als Titanhalogenid kann bevorzugt Titantetrachlorid eingesetzt werden.
  • Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die Verdampfungstemperatur von Titanhalogenid und Siliciumhalogenid möglichst niedrig zu halten. Im Falle von Titantetrachlorid, oder Titan- und Siliciumtetrachlorid, wenn diese als Gemisch verdampft werden, ist es günstig, wenn die Verdampfungstemperatur nicht höher als 180°C ist. Bei Siliciumtetrachlorid ist es günstig, wenn die Verdampfungstemperatur nicht höher als 100°C ist. Diese Maßnahmen können die Reinheit des Produktes erhöhen.
  • Das Verhältnis von zugeführtem zu stöchiometrisch erforderlichem Wasserstoff wird als Gamma bezeichnet. Analog wird das Verhältnis von zugeführtem Sauerstoff zum stöchiometrisch benötigten Sauerstoff als Lambda bezeichnet. Stöchiometrisch erforderlich bedeutet hierbei jeweils die Menge an Wasserstoff und Sauerstoff, die exakt zur Hydrolyse des Titan-Siliciumhalogenides notwendig ist. Es gilt demnach:
    Gamma = H2 eingespeist (Mol)/H2 stöchiometrisch (Mol)
    Lambda = O2 eingespeist (Mol)/O2 stöchiometrisch (Mol)
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn Gamma und Lambda größer als 1,05 sind.
  • Weiterhin wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich zur Primärluft in der Mischkammer, Luft direkt in die Reaktionskammer eingebracht (Sekundärluft). Es hat sich gezeigt, dass ohne die Zuführung der zusätzlichen Luft in die Mischkammer kein erfindungsgemäßes Mischoxidpulver erhalten wird. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn das Verhältnis Primärluft/Sekundärluft zwischen 10 und 0,5 liegt.
  • Um die Menge an Sekundärluft und Gasen, die in die Reaktionskammer eingeleitet werden, genau dosieren zu können, wird die Flamme in eine von der Umgebungsluft abgeschlossene Reaktionskammer hinein verbrennen gelassen. Dadurch gelingt eine genaue Prozessführung. Das in der Reaktionskammer vorherrschende Vakuum liegt bevorzugt zwischen 5 und 80 mbar.
  • Die Austrittsgeschwindigkeit des Reaktionsgemisches aus dem Brenner in den Reaktionsraum kann bevorzugt 10 bis 80 m/s betragen.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines hydrophobierten Silicium-Titan-Mischoxidpulvers, indem man das flammenhydrolytisch hergestellte erfindungsgemäße Silicium-Titan-Mischoxidpulver mit einem Hydrophobierungsmittel oder einem Gemisch von Hydrophobierungsmitteln, gegebenenfalls in Gegenwart von Wasser, besprüht, 15 bis 30 Minuten nachmischt und anschließend bei einer Temperatur von 100 bis 500°C über einen Zeitraum von 1 bis 6 Stunden tempert.
  • Hierzu können alle in EP-A-722992 aufgeführten Hydrophobierungsmittel eingesetzt werden, wobei Hexamethyldisilazan, Trimethoxyoctylsilan, Dimethylpolysiloxan, Trimethoxypropylsilan bevorzugt sind.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein nach diesem Verfahren hergestelltes hydrophobiertes Silicium-Titan-Mischoxidpulver.
  • Das hydrophobierte Silicium-Titan-Mischoxidpulver kann je nach Reaktionsbedingungen eine BET-Oberfläche von 50 bis 100 m2/g und einen Kohlenstoffgehalt von 0,5 bis 5 Gew.-% aufweisen.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Silicium-Titan-Mischoxidpulvers und des erfindungsgemäßen hydrophobierten Silicium-Titan-Mischoxidpulvers in Tonermischungen, als UV-Blocker in kosmetischen Zubereitungen, als Katalysator oder Katalysatorträger, als Photokatalysator, als Verstärkerfüllstoff in Silikonkautschuk und Gummi, als Rieselhilfsmittel, als Antiblockingmittel in Folien und als Verdickungsmittel in Lacken.
  • Beispiele
  • Analytik:
  • Die BET-Oberfläche wird nach DIN 66131 bestimmt. Der Gehalt an SiO2 und TiO2 wird durch Röntgenfluoreszenz-Analyse und/oder chemische Analyse bestimmt. Die Stampfdichte wird in Anlehnung an DIN ISO 787/XI K 5101/18 (nicht gesiebt) bestimmt. Der pH-Wert wird in Anlehnung an DIN ISO 787/IX, ASTM D 1280, JIS K 5101/24 bestimmt.
  • Die Primärpartikel- und Aggregatgrößen werden durch Bildanalyse bestimmt. Die Bildanalysen werden mittels eines TEM Gerätes der Fa. Hitachi H 7500 und einer CCD-Kamera MegaView II, der Fa. SIS durchgeführt. Die Bildvergrößerung zur Auswertung beträgt 30000:1 bei einer Pixeldichte von 3,2 nm. Die Anzahl der ausgewerteten Teilchen ist größer als 1000. Die Präparation erfolgt gemäß ASTM3849-89. Die untere Schwellwertgrenze in Bezug auf Detektion liegt bei 50 Pixeln.
  • Beispiele 1 bis 4:
  • Siliciumtetrachlorid und Titantetrachlorid werden gemeinsam in einem Verdampfer bei 160°C verdampft. Die Dämpfe werden mittels Stickstoff in eine Mischkammer überführt. Getrennt hiervon werden Wasserstoff und Primärluft in die Mischkammer eingebracht. In einem Zentralrohr wird das Reaktionsgemisch einem Brenner zugeführt und gezündet. Dabei brennt die Flamme in ein wassergekühltes Flammrohr. Zusätzlich werden getrennt voneinander Sekundärluft und Wasserstoff oder Kohlendioxid oder ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlendioxid in den Reaktionsraum eingebracht. Das entstandene Pulver wird in einem nachgeschalteten Filter abgeschieden und anschließend im Gegenstrom mit Wasserdampf behandelt.
  • Einsatzstoffe und -mengen sowie Flammparameter sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Die physikalisch-chemischen Daten der Pulver sind in Tabelle 2 wiedergegeben.
  • Beispiel 5: Hydrophobierung des Mischoxidpulvers aus Beispiel 2
  • Das Mischoxidpulver aus Beispiel 2 wird mit 10 g Dimethylpolysiloxan/100 g Mischoxidpulver besprüht und 20 Minuten nachgemischt. Anschließend wird bei einer Temperatur von 250°C über einen Zeitraum von 2 Stunden getempert.
  • Das Produkt weist eine BET-Oberfläche von 74 m2/g und einen Kohlenstoffgehalt von 2,5% auf.
  • Beispiel 6 (zum Vergleich) wird analog Beispiel 5 durchgeführt, jedoch mit einem Mischoxidpulver hergestellt nach DE-A-2931810 mit 91 Gew.-% SiO2 und 9 Gew.-% TiO2. BET-Oberfläche und Kohlenstoffgehalt sind vergleichbar mit denen aus Beispiel 5.
  • Beispiel 7 (zum Vergleich) wird analog Beispiel 5 durchgeführt, jedoch mit einem Mischoxidpulver hergestellt nach DE-A-4236996 mit 25 Gew.-% SiO2 und 75 Gew.-% TiO2. BET-Oberfläche und Kohlenstoffgehalt sind vergleichbar mit denen aus Beispiel 5.
  • Beispiele 8–10: Tonerzusammensetzungen enthaltend das erfindungsgemäße Mischoxidpulver aus Beispiel 5, 6 oder 7 werden gemäß US 6130020 , Spalte 6, Zeilen 61 ff. hergestellt.
  • Tabelle 3 zeigt die Vorteile einer Tonerzusammensetzung bei Verwendung des erfindungsgemäßen hydrophobierten Mischoxidpulvers aus Beispiel 5.
    Figure 00110001
    Figure 00120001
    Tabelle 3: Eigenschaften von Tonermischungen
    Pulver aus Beispiel SiO2/TiO2 Ladungseigenschaften Einarbeitbarkeit Dispergierbarkeit
    5 50/50 + + +
    6 91/9 +
    7 25/75 o + o

Claims (13)

  1. Flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver, welches aus Aggregaten von Primärpartikeln besteht, dadurch gekennzeichnet, dass – die BET-Oberfläche 90 ± 15 m2/g, – der Titandioxid-Anteil 50 ± 8 Gew.-%, – das Verhältnis Anatas/Rutil 60:40 bis 70:30 ist.
  2. Flammnenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der anzahlbezogene Medianwert der Primärpartikeldurchmesser 14 bis 18 nm und die anzahlbezogene 90%-Spanne der Primärpartikeldurchmesser 5 bis 40 nm ist.
  3. Flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der anzahlbezogene Medianwert – des äquivalenten Kreisdurchmessers der Aggregate (ECD) kleiner als 95 nm ist, – der Aggregatfläche kleiner als 7500 nm2 ist und – des Aggregatumfanges kleiner als 600 nm ist.
  4. Flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stampfdichte 40 bis 80 g/l beträgt.
  5. Verfahren zur Herstellung des Silicium-Titan-Mischoxidpulvers gemäß der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man – ein Siliciumhalogenid und ein Titanhalogenid verdampft, – die Dämpfe mittels eines Traggases in eine Mischkammer überführt, – getrennt hiervon Wasserstoff und Primärluft, die gegebenenfalls mit Sauerstoff angereichert und/oder vorerhitzt sein kann, in die Mischkammer überführt, – anschließend das Gemisch aus Siliciumhalogenid, Titanhalogenid, Wasserstoff und Primärluft in einem Brenner zündet und die Flamme in eine von der Umgebungsluft abgeschlossene Reaktionskammer hinein verbrennt, und – zusätzlich in die Reaktionskammer, getrennt voneinander, Sekundärluft und – ein Gas oder ein Gasgemisch, bevorzugt über eine Ringdüse, einbringt, – welches durch Verbrennung die Temperatur in der Reaktionskammer erhöht und/oder – welches aufgrund einer niedrigen Wärmeübertragung die Abkühlung in der Reaktionskammer verlangsamt, – anschließend den Feststoff von gasförmigen Stoffen abtrennt, und – nachfolgend den Feststoff durch eine Behandlung mit Wasserdampf bei Temperaturen von 250 bis 700°C von halogenidhaltigen Substanzen weitestgehend befreit.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas, welches durch Verbrennung die Temperatur in der Reaktionskammer erhöht, Wasserstoff, Methan, Ethan, Propan oder Erdgas ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas, welches auf Grund einer niedrigen Wärmeübertragung die Abkühlung in der Reaktionskammer verlangsamt, Helium, Argon, Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid ist.
  8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in einer Menge von 0,0005 bis 5 Nm3/h pro Kilogramm/Stunde SiCl4 eingesetzt wird.
  9. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gamma-Wert und der Lambda-Wert größer als 1,05 sind.
  10. Verfahren zur Herstellung eines hydrophobierten Silicium-Titan-Mischoxidpulvers, dadurch gekennzeichnet, dass man das flammenhydrolytisch hergestellte Silicium-Titan-Mischoxidpulver gemäß der Ansprüche 1 bis 4 mit dem Hydrophobierungsmittel oder einem Gemisch von Hydrophobierungsmitteln gegebenenfalls in Gegenwart von Wasser besprüht, 15 bis 30 Minuten nachmischt und anschließend bei einer Temperatur von 100 bis 500°C über einen Zeitraum von 1 bis 6 Stunden tempert.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrophobierungsmittel Hexamethyldisilazan, Trimethoxyoctylsilan, Dimethylpolysiloxan, Trimethoxypropylsilan ist.
  12. Hydrophobiertes Silicium-Titan-Mischoxidpulver erhältlich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11.
  13. Verwendung des flammenhydrolytisch hergestellten Silicium-Titan-Mischoxidpulvers gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 und 12 in Tonermischungen, als UV-Blocker in kosmetischen Zubereitungen, als Katalysator oder Katalysatorträger, als Photokatalysator, als Verstärkerfüllstoff in Silikonkautschuk und Gummi, als Rieselhilfsmittel, als Antiblockingmittel in Folien und als Verdickungsmittel in Lacken.
DE602005002265T 2004-05-18 2005-04-21 Durch flammenhydrolyse hergestelltes silicium-titan-mischoxidpulver Active DE602005002265T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004024500A DE102004024500A1 (de) 2004-05-18 2004-05-18 Flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver
DE102004024500 2004-05-18
PCT/EP2005/004256 WO2005110922A1 (en) 2004-05-18 2005-04-21 Silicon-titanium mixed oxide powder produced by flame hydrolysis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE602005002265D1 DE602005002265D1 (de) 2007-10-11
DE602005002265T2 true DE602005002265T2 (de) 2008-05-29

Family

ID=34966046

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004024500A Withdrawn DE102004024500A1 (de) 2004-05-18 2004-05-18 Flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver
DE602005002265T Active DE602005002265T2 (de) 2004-05-18 2005-04-21 Durch flammenhydrolyse hergestelltes silicium-titan-mischoxidpulver

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004024500A Withdrawn DE102004024500A1 (de) 2004-05-18 2004-05-18 Flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7416600B2 (de)
EP (1) EP1747173B1 (de)
JP (1) JP5044396B2 (de)
CN (1) CN100500575C (de)
AT (1) ATE371629T1 (de)
DE (2) DE102004024500A1 (de)
WO (1) WO2005110922A1 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE502004011784D1 (de) 2004-12-23 2010-11-25 Evonik Degussa Gmbh Oberflächenmodifizierte Siliciumdioxid-Titandioxid-Mischoxide
EP1752216A1 (de) * 2005-08-09 2007-02-14 Degussa AG Verwendung von Titandioxid-Mischoxid als Photokatalysator
EP1752215A1 (de) * 2005-08-09 2007-02-14 Degussa GmbH Photokatalysator
ATE440072T1 (de) 2005-11-12 2009-09-15 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur herstellung dotierter metalloxidpartikel
US7470974B2 (en) 2006-07-14 2008-12-30 Cabot Corporation Substantially transparent material for use with light-emitting device
DE102007010212A1 (de) * 2007-02-28 2008-09-04 Evonik Degussa Gmbh Polymere
WO2008116498A1 (de) * 2007-03-27 2008-10-02 Evonik Degussa Gmbh Electrostatic charge image developing toner
DE102007049743A1 (de) * 2007-10-16 2009-04-23 Evonik Degussa Gmbh Silicium-Titan-Mischoxidpulver, Dispersion hiervon und daraus hergestellter titanhaltiger Zeolith
CN101970353A (zh) * 2007-12-28 2011-02-09 日本埃瑞索株式会社 表面改性的复合氧化物颗粒
US7662476B2 (en) * 2008-06-13 2010-02-16 The Worthington Group of Tennessee, LLC Metal surface-modified silica-titania composites and methods for forming the same
CN101792144B (zh) * 2009-10-28 2012-07-11 无锡润鹏复合新材料有限公司 一种面心立方结构Ti3Si纳米颗粒及其制备方法
CN102275940B (zh) * 2011-07-28 2013-01-23 河北东明中硅科技有限公司 一种四氯化硅的低温水解方法
JP6115485B2 (ja) * 2014-01-24 2017-04-19 富士ゼロックス株式会社 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び、画像形成方法
EP3112319A1 (de) * 2015-06-29 2017-01-04 Evonik Degussa GmbH Verfahren zur herstellung von metalloxidpulvern mittels flammenspraypyrolyse

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6241710A (ja) * 1985-08-12 1987-02-23 Mitsubishi Chem Ind Ltd 高純度ケイ素の連続製造方法
JPS6433011A (en) * 1987-07-29 1989-02-02 Agency Ind Science Techn Production of silicon tetrachloride
US5650130A (en) * 1991-11-18 1997-07-22 The Johns Hopkins University Counterflow diffusion flame synthesis of ceramic oxide powders
DE4235996A1 (de) * 1992-10-24 1994-04-28 Degussa Flammenhydrolytisch hergestelltes Titandioxid-Mischoxid, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung
DE19500674A1 (de) * 1995-01-12 1996-07-18 Degussa Oberflächenmodifizierte pyrogen hergestellte Mischoxide, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung
JP4013014B2 (ja) * 1999-03-05 2007-11-28 信越化学工業株式会社 静電荷像現像剤
EP1197472B1 (de) * 2000-09-26 2011-01-19 Evonik Degussa GmbH Eisenoxid- und Siliciumdioxid-Titandioxid-Mischung
DE10163939A1 (de) * 2001-12-22 2003-07-10 Degussa Schicht erhalten aus einer wässerigen Dispersion enthaltend flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver
DE10163938A1 (de) * 2001-12-22 2003-07-10 Degussa Flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver mit an der Oberfläche angereichertem Siliciumdioxid, dessen Herstellung und Verwendung
DE10203047A1 (de) * 2002-01-26 2003-08-07 Degussa Kationische Mischoxid-Dispersion, Streichfarbe und tintenaufnehmendes Medium
DE10208371A1 (de) * 2002-02-27 2003-09-11 Degussa Dispersion, enthaltend Silicium-Titan-Mischoxidpulver, daraus herstellte Grünkörper und Glasformkörper
DE10260718A1 (de) * 2002-12-23 2004-07-08 Degussa Ag Mit Siliziumdioxid umhülltes Titandioxid
DE102004001520A1 (de) * 2004-01-10 2005-08-04 Degussa Ag Flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver

Also Published As

Publication number Publication date
ATE371629T1 (de) 2007-09-15
US7416600B2 (en) 2008-08-26
WO2005110922A1 (en) 2005-11-24
CN1953937A (zh) 2007-04-25
CN100500575C (zh) 2009-06-17
JP2007537964A (ja) 2007-12-27
EP1747173A1 (de) 2007-01-31
DE602005002265D1 (de) 2007-10-11
JP5044396B2 (ja) 2012-10-10
DE102004024500A1 (de) 2005-12-15
US20070186816A1 (en) 2007-08-16
EP1747173B1 (de) 2007-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0595078B1 (de) Flammenhydrolytisch hergestelltes Titandioxid-Mischoxid, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung
DE602005002265T2 (de) Durch flammenhydrolyse hergestelltes silicium-titan-mischoxidpulver
EP1236773B1 (de) Oberflächenmodifizierte, dotierte, pyrogen hergestellte Oxide
EP1553054B1 (de) Flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver
EP1321432B1 (de) Flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver mit an der Oberfläche angereichertem Siliciumdioxid, dessen Herstellung und Verwendung
EP0850876B1 (de) Mittels Aerosol dotierte, pyrogen hergestellte Oxide
EP1197472B1 (de) Eisenoxid- und Siliciumdioxid-Titandioxid-Mischung
EP0759410B1 (de) Pyrogene Kieselsäure, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung
DE102006038518A1 (de) Umhüllte Zinkoxidpartikel
DE102008064284A1 (de) Niedrigoberflächiges, pyrogen hergestelltes Siliciumdioxidpulver
DE3611449A1 (de) Grundstoff zur herstellung von keramischen werkstoffen
EP1083146A1 (de) Bakterizides, mit Silber dotiertes Siliciumdioxid
EP1693343B1 (de) Pyrogen hergestelltes Siliciumdioxidpulver
EP1686093B1 (de) Pyrogen hergestelltes Siliciumdioxidpulver
EP1681266B1 (de) Pyrogen hergestellte Siliciumdioxidpulver und dieses Pulver enthaltende Silikondichtmasse
EP1681265B1 (de) Pyrogen hergestellte Siliciumdioxidpulver und Dispersion hiervon
EP1048617B1 (de) Silicium-Aluminium-Mischoxid, Verfahren zur dessen Herstellung und die Verwendung des Mischoxids
DE10258858A1 (de) Pyrogen hergestelltes Siliciumdioxid
DE10134382B4 (de) Mit Erbiumoxid dotierte pyrogene Oxide
WO2012048985A1 (de) Umhüllte eisenoxidpartikel
DE102010042505A1 (de) Umhüllte Eisenoxidpartikel
EP2702107A1 (de) Siliciumdioxidpulver mit grosser porenlänge
EP1097964A1 (de) Polyester
DE102004055165A1 (de) Flammenhydrolytisch hergestelltes Titandioxidpulver
EP0814057A1 (de) Boroxid-Siliciumdioxid-Mischoxid

Legal Events

Date Code Title Description
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: EVONIK DEGUSSA GMBH, 40474 DUESSELDORF, DE

8364 No opposition during term of opposition