JPH08109014A - 微細シリカの製造方法 - Google Patents

微細シリカの製造方法

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JPH08109014A JP6271722A JP27172294A JPH08109014A JP H08109014 A JPH08109014 A JP H08109014A JP 6271722 A JP6271722 A JP 6271722A JP 27172294 A JP27172294 A JP 27172294A JP H08109014 A JPH08109014 A JP H08109014A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 オルガノハロシラン又はジシランを燃焼して
水蒸気を発生する可燃性ガス及び遊離酸素を含有するガ
スの拡散火炎中で火炎加水分解することを特徴とする微
細シリカの製造方法。 【効果】 本発明によれば、比表面積の大きい微細シリ
カ(ヒュームドシリカ)を操作上の不都合なく工業的有
利に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、比表面積の高い微細シ
リカ(ヒュームドシリカ)を工業的有利に製造する方法
に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ヒュームドシリカの合成法としては、四塩化ケイ素を水
素、空気と予混合燃焼する火炎加水分解法が最も一般的
である(特公昭47−46274号公報等)。
【0003】しかし、予混合燃焼では、バーナーのノズ
ルにシリカが付着成長し、ノズルを閉塞させたり、逆火
吹き飛びの危険性があり、これはバーナー口径が大きく
なるほど(生産規模が大きくなるほど)危険性が増大す
る。
【0004】このため、四塩化ケイ素を拡散燃焼させる
ことも提案されている(特公昭43−4652号公報、
同46−20138号公報等)が、四塩化ケイ素を拡散
燃焼させる方法は、予混合燃焼の問題点を解決し得る
が、シリコーンメーカーが原料の四塩化ケイ素を得るた
めには、これを金属ケイ素と塩化水素から新たに合成す
る必要が生じる。
【0005】一方、オルガノハロシランを予混合燃焼
し、ヒュームドシリカを合成することも知られている
(特公昭56−38526号公報、同58−54085
号公報等)。
【0006】しかしながら、本発明者の検討によれば、
この方法はオルガノハロシラン自体が可燃性のため、火
炎温度が高くなり、火炎長さも長くなって、ヒュームド
シリカの比表面積が小さくなる。実際、特公昭56−3
8526号公報に開示された実施例では、シリカ比表面
積の最高は207m2/gである。
【0007】この場合、予混合燃焼法で火炎温度を下げ
ようとすると、空気の割合を増すことが最も簡単である
が、空気量を増大すると予混合燃焼では火炎の吹き飛び
につながり、燃焼が継続できない。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、上記のような操作上の不都合なく高比表面積の微細
シリカ(ヒュームドシリカ)を確実に製造することがで
きる微細シリカの製造方法を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、オルガノ
ハロシランやジシラン、特に金属ケイ素とオルガノハラ
イドによるジメチルジクロロシラン合成で副生されるメ
チルトリクロロシラン等のオルガノハロシランやジシラ
ンを水素ガス等の燃焼して水蒸気を発生する可燃性ガス
及び空気等の遊離酸素含有ガスの拡散火炎中で火炎加水
分解することにより、火炎の逆火や吹き飛びを回避し、
しかもバーナーノズル部分にシリカを沈着させることな
く、比表面積(BET法)100〜400m2/g、特
に200m2/g以上のヒュームドシリカを簡単かつ確
実に合成でき、この方法が操作的にも、またジメチルジ
クロロシラン等の合成で副生するメチルトリクロロシラ
ン、ジシランなどの副生物を使用できるので原料的に
も、工業上有利であり、経済的効果も大きいことを知見
し、本発明をなすに至ったものである。
【0010】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明の微細シリカの製造方法は、オルガノハロシ
ラン又はジシランを燃焼して水蒸気を発生する可燃性ガ
ス及び遊離酸素を含有するガスの拡散火炎中で火炎加水
分解するものである。
【0011】この場合、オルガノハロシラン、オルガノ
ハロジシランとしては特に制限はないが、ガス化してバ
ーナーに供給する必要があるため、沸点が200℃以下
のものが好ましく、具体的にはメチルトリクロロシラ
ン、メチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、
ジメチルジクロロシラン等のオルガノハロシラン、1,
2−ジメチルテトラクロロジシラン、1,1,2−トリ
メチルトリクロロジシラン、1,1,2,2−テトラメ
チルジクロロシラン、1,1,1,2−テトラメチルジ
クロロシラン等のオルガノハロジシランが例示される。
特に、金属ケイ素とオルガノハライドとによってジメチ
ルジクロロシランを合成する際の副生物が有利に用いら
れる。
【0012】また、燃焼して水蒸気(H2O)を生成す
る可燃性ガスとしては、水素ガスが好適に用いられる
が、メタン、プロパン及びガス状メタノールなども用い
られる。この可燃性ガスは、シランを加水分解すると共
に、シリカ表面に活性なOH基を持たせるために必要で
あり、また安定した火炎を継続させる火種ともなる。
【0013】一方、遊離酸素を含むガスとしては、空気
が経済上から好ましい。
【0014】上記ハロシラン又はハロジシランを拡散火
炎中で火炎加水分解する方法としては、公知の拡散燃焼
法を採用し得、上記原料を燃焼させるバーナーも公知の
ものを使用し得る。例えば、単純な3重管バーナーや4
重管バーナーなどを用いることができるが、拡散燃焼で
きるバーナーであればいずれのものでもよい。
【0015】具体的には、図1に示すようなオルガノハ
ロシラン又はジシランが供給される中心管1を内側より
外側に向けて順次取り囲む空気供給管2、水素供給管
3、空気供給管4からなる4重管バーナー、図2に示す
ようなオルガノハロシラン又はジシラン供給管(中心
管)1、空気供給管2、水素供給管3からなる3重管5
の複数個を空気が供給される大管6内に配設したバーナ
ーなどを用いることができるが、勿論これらに限られる
ものではない。
【0016】この場合、中心管1に供給されるオルガノ
ハロシラン又はジシランの供給量は0.1〜10kg/
h、特に1〜5kg/hとすることが好ましく、また空
気供給管2に供給される空気量は0.02〜10Nm3
/h、特に0.2〜5Nm3/hが好ましく、水素供給
管3に供給される水素量は0.02〜10Nm3/h、
特に0.2〜5Nm3/hが好ましい。更に、外側の空
気供給管4や大管6に供給される空気量は0.02〜1
0Nm3/h、特に0.2〜5Nm3/hが好ましい。
【0017】本発明によれば、ヒュームドシリカとして
有用な比表面積100〜400m2/gのものを操作上
の不都合なく、簡単かつ確実に製造することができる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、比表面積の大きい微細
シリカ(ヒュームドシリカ)を操作上の不都合なく工業
的有利に製造することができる。
【0019】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
【0020】〔実施例1〕図1に示す4重管バーナーを
使用し、中心管1にメチルトリクロロシランを2.6k
g/h、空気供給管2に乾燥空気を0.83Nm3
h、水素供給管3に水素ガスを0.39Nm3/h、外
側の空気供給管4に乾燥空気を0.83Nm3/h供給
すると共に、合成されたヒュームドシリカを移送するた
め40Nm3/hで吸引するという条件で拡散燃焼法に
よる火炎加水分解を行った。この場合、メチルトリクロ
ロシランは2kg/cm2G(ゲージ圧)のスチームで
加熱し、ガスとして供給した。
【0021】これにより、ヒュームドシリカが1.0k
g/hの量で得られた。また、合成されたヒュームドシ
リカの比表面積(BET法)は215m2/gであっ
た。
【0022】〔実施例2〕図1に示す4重管バーナーを
使用し、中心管1にメチルトリクロロシランを2.6k
g/h、空気供給管2に乾燥空気を2.8Nm3/h、
水素供給管3に水素ガスを0.83Nm3/h、外側の
空気供給管4に乾燥空気を0.83Nm3/h供給する
以外は実施例1と同様にしてヒュームドシリカを合成し
た。
【0023】これにより、ヒュームドシリカが1.0k
g/hの量で得られた。また、合成されたヒュームドシ
リカの比表面積(BET法)は385m2/gであっ
た。
【0024】〔実施例3〕図1に示す4重管バーナーを
使用し、中心管1にメチルトリクロロシランを2.6k
g/h、空気供給管2に乾燥空気を0.57Nm3
h、水素供給管3に水素ガスを0.83Nm3/h、外
側の空気供給管4に乾燥空気を0.83Nm3/h供給
する以外は実施例1と同様にしてヒュームドシリカを合
成した。
【0025】これにより、ヒュームドシリカが1.0k
g/hの量で得られた。また、合成されたヒュームドシ
リカの比表面積(BET法)は121m2/gであっ
た。
【0026】〔実施例4〕図1に示す4重管バーナーを
使用し、中心管1に金属ケイ素とメチルクロライドの直
接法によって合成した粗生成物より主生成物であるジメ
チルジクロロシラン等のオルガノハロシランを除いたジ
シラン類(1,2−ジメチルテトラクロロジシラン等)
を2.6kg/h、空気供給管2に乾燥空気を2.8N
3/h、水素供給管3に水素ガスを0.83Nm3
h、外側の空気供給管4に乾燥空気を0.83Nm3
h供給した。またこのときジシラン類は250℃の熱媒
で加熱し、ガスとして供給した。
【0027】これにより、ヒュームドシリカが1.6k
g/hの量で得られた。また、合成されたヒュームドシ
リカの比表面積(BET法)は250m2/gであっ
た。
【0028】〔実施例5〕図2に示すじょうろ状のバー
ナーを使用し、中心管1にメチルトリクロロシランを1
0kg/h、空気供給管2に乾燥空気を3.3Nm3
h、水素供給管3に水素ガスを1.6Nm3/h、大管
6に乾燥空気を3.3Nm3/h供給すると共に、合成
されたヒュームドシリカを移送するため40Nm3/h
で吸引するという条件で拡散燃焼法による火炎加水分解
を行った。またこのとき、メチルトリクロロシランは2
kg/cm2G(ゲージ圧)のスチームで加熱し、ガス
として供給した。
【0029】これにより、ヒュームドシリカが3.8k
g/hの量で得られた。また、火炎は互いに干渉せず、
合成されたヒュームドシリカの比表面積(BET法)は
180m2/gであった。
【0030】〔比較例1〕メチルトリクロロシラン0.
52kg/h、乾燥空気0.81Nm3/h、水素ガス
0.29Nm3/hを予混合し、1/4インチの単管よ
り供給し、火炎加水分解を行った。このとき実施例1と
同様に40Nm3/hで吸引した。
【0031】得られたヒュームドシリカは火炎温度が高
くなったため、比表面積は61m2/gにとどまった。
【0032】〔比較例2〕メチルトリクロロシラン0.
62kg/h、乾燥空気0.89Nm3/h、水素ガス
0.20Nm3/hを予混合する以外は比較例1と同様
に操作した。即ち、メチルトリクロロシランに対する水
素の割合を下げ、空気の割合を上げて、火炎温度の低下
を試みたが、火炎は吹き飛び、消炎してしまった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に用いるバーナーの一例を示す断
面図である。
【図2】本発明の実施に用いるバーナーの他の例を示す
断面図である。
【符号の説明】 1 中心管 2 空気供給管 3 水素供給管 4 空気供給管 5 3重管 6 大管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上原 秀和 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社群馬事業所内 (72)発明者 上野 進 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社群馬事業所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オルガノハロシラン又はジシランを燃焼
    して水蒸気を発生する可燃性ガス及び遊離酸素を含有す
    るガスの拡散火炎中で火炎加水分解することを特徴とす
    る微細シリカの製造方法。
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