專利名稱：涂布微米大小的無機粒子的方法
本申請要求1999年5月19日申請的臨時申請60/134,918的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
對例如水分的大氣物質(zhì)敏感的無機粒子可以用液體基或氣相法涂布。例如，可以將粘合劑或礦物質(zhì)或金屬膠體分散于液體介質(zhì)中并將其分布于待涂布的無機粒子的表面上。然而，這些涂布材料必需不溶于所用溶劑，并且不與所用溶劑反應。氣相涂布法，例如使用流化床反應器，需要高溫，并且反應時間長，這樣經(jīng)常導致待涂布的粒子一定的表面反應或改性。而且，該設(shè)備復雜且昂貴。
作為例子，已知長余輝磷光體，在受光撞擊之后，在引發(fā)光源消失之后繼續(xù)發(fā)出光。例如，銪激活的堿土金屬硫化物如SrS∶Eu和CaS∶Eu，已知在光譜的橙紅色部分發(fā)光。余輝長的發(fā)紅光磷光體很少見，但是它們非常有用，特別是用于例如“出口”信號等的安全設(shè)備。
然而，這些磷光體對水敏感，與水分接觸會對其發(fā)光帶來有害影響。因此必需保護它們不要與水分接觸。
已嘗試用不溶于水的材料涂布或包封對水敏感的磷光體。涂布粒子可以與待涂布的磷光體粒子在液體介質(zhì)中混合，但是涂布材料和磷光體都必需不溶于該液體中，并且不能與該液體反應。當為磷光體時，對水分敏感的磷光體不能浸泡在含有任何水分的溶液中。
還嘗試過氣相涂布；例如可以將四乙氧基硅或四甲氧基硅通過含有磷光體粒子的流化床，從而沉積二氧化硅層，但是這是一昂貴的方法。
因此，理想地是能夠?qū)o機材料涂層涂布到無機粒子上，從而形成一保護性涂層，或者涂布一能夠改變特定表面性能的涂層，或者賦予這些無機粒子以特定表面功能性。
具體地說，特別需要一種不需要含水液體介質(zhì)的幫助而將水不能透過的涂層涂布到對水分敏感的磷光體粒子上的方法，一種不改變磷光體發(fā)光的顏色或強度的方法。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種用無機涂布材料的薄膜涂布無機粒子并且在涂布時不需要任意液體介質(zhì)的方法?？梢允褂米銐蛄康募{米大小的無機粉末涂布粒徑為1up至約100μm的無機粒子，從而完全覆蓋較大的無機粒子。
然后將涂布過的無機粒子燒制，燒制溫度足夠高以使圍繞涂布過的無機粒子的納米大小的涂布粒子軟化或熔融，但是該溫度不至于改變待涂布的較大無機粒子的表面性能。本方法不需要使用任何溶劑。
附圖
簡述附圖描述了如何生產(chǎn)本發(fā)明的涂布過的粒子。
本發(fā)明的詳細說明就無機涂層而言，為了均勻地涂布例如磷光體的無機粒子，該無機涂布粒子必需比待涂布的粒子小得多。優(yōu)選待涂布的粒子為微米級，而涂布粒子為納米級。因此涂布粒子比待涂布的粒子小得多。正如本文所用的，待涂布的磷光體或其它無機粒子的粒徑為約1-約100μm。可以將它們篩選或粉碎，從而以已知方式獲得所需粒徑。
另一方面，無機涂布粒子適宜地具有1-2至約100nm的粒徑。優(yōu)選它們具有約3-50nm的粒徑。這些較小粒子的軟化點或熔點通常低于較大材料的。
根據(jù)涂布產(chǎn)品的需要，適宜的涂布粒子可以為金屬氧化物如氧化鋁、氧化鋅、二氧化鈦等，或者為例如二氧化硅或有機聚合物的電介質(zhì)。
按照本發(fā)明的涂布法，將待涂布的微米大小的粒子和納米大小的涂布材料粒子干混于一起，其比例使得涂布粒子均勻分布于待涂布的核心無機粒子上。然后將所得粒子燒制，以便在無機核心粒子的周圍形成涂布材料的薄層。經(jīng)過燒制的粉末經(jīng)清洗或噴霧，從而將核心粒子的任意未涂布的部分除去，并將洗滌過的涂布過的粒子干燥。
混合步驟很重要。必需進行這一步，以便確保待涂布的粒子的顆粒完全被納米大小的涂布粒子包圍，并且為了避免形成納米大小的涂布粒子和/或微米大小的粒子的聚集體，必需進行混合。例如，在混合步驟期間可以使用陶瓷研磨球分散納米大小的涂布粒子并確保它們均勻地分布于無機粒子容積中。也可以使用超聲波作用防止這些涂布粒子異質(zhì)同晶。當磷光體粒子將用二氧化硅涂布時，二氧化硅與磷光體的重量比可以為約0.05-0.3，這取決于各種粒子的大小。
馬達驅(qū)動的混合器或機械輥筒適用于該混合步驟。適宜地，混合進行至少約20分鐘，從而確保無機微米大小的粒子均勻涂布。
將這些粒子混合并研磨，從而均勻地涂布該無機微米大小的無機粒子之后，在一溫度下將這些粒子燒制，該溫度高至使涂布粒子軟化或熔融，從而在無機粒子上形成一薄層，并且該溫度低至足以使無機材料基本上不發(fā)生改變。就此而言，由于與待涂布的粒子的粒徑相比涂布粒子的粒徑非常小，因此涂布粒子的熔點或軟化點通常明顯低于較大材料的。
為了在磷光體粉末上形成二氧化硅層，可以在約500-約1100℃的溫度下燒制約20-120分鐘。
燒制步驟之后，在適宜溶劑中將涂布過的粒子洗滌，以溶解或降解任意剩下的未涂布粒子、僅留下水不能透過的涂布過的粒子。未涂布的粒子僅為燒制粒子的一小部分。
最后，將洗滌過的涂布過的粒子干燥，例如在所用洗滌溶劑的蒸發(fā)溫度之下或附近的空氣中加熱。
通過以下實施例進一步描述本發(fā)明，但是并不意味著本發(fā)明限于本文所述的細節(jié)。
將該磷光體和二氧化硅粒子放入一200ml蓋密封的容器中，使用馬達驅(qū)動的混合器(TURBULA，新澤西的Glen Mills公司的商標名)并借助約1/2英寸×1/2英寸的圓柱形陶瓷研磨球?qū)⑺鼈円黄鸹旌?0分鐘，再放入該容器中。這些陶瓷研磨球防止了粉末和粒子聚集，并且使用適宜大小的篩易于將它們從涂布過的無機粒子中除去。
將這些混合粉末在石英管型火爐中在800℃、氮氣下燒制。
燒制之后，粉末混合物的體積縮小，但是燒結(jié)不顯著。磷光體顏色保持不變。
將該涂布過的磷光體用水洗滌10分鐘并在59℃的空氣中干燥3小時。
將該干燥樣品在水中浸泡4天。磷光體顏色保持為橙色，并且在暗處仍然發(fā)光，這證實磷光體粒子現(xiàn)在涂布有一水不能透過的層。
與之比較，將相同但沒有涂布的磷光體粒子樣品在水中浸泡4天。磷光體顏色變成黃白色，并且發(fā)現(xiàn)在水中浸泡半小時輝光完全消失。
下表I給出了未涂布和涂布過的磷光體粒子在濕潤之前和之后的發(fā)光試驗結(jié)果。
表I
實施例2如實施例1中將50g可從AlliedSignal，Inc，以“LUMILUX”商購獲得的水敏性長余輝紅色磷光體樣品CaS∶Eu+2Tm+3和3g Aerosil300在一200ml蓋密封的容器中混合。該磷光體體色為粉紅色，并且用UV/可見光激發(fā)之后發(fā)紅光持續(xù)幾十分鐘。
將這些混合粒子在800℃的管狀火爐中在氮氣清洗氣下燒制40分鐘。燒制之后，發(fā)現(xiàn)磷光體體積縮小，但是沒有看見燒結(jié)。體色保持不變。將該涂布磷光體用水沖洗，接著在室溫空氣下干燥一夜。
通過在水中浸泡2個月對該干燥樣品進行測定。測定之后，體色保持粉紅色，并且發(fā)射性能沒有改變。
同樣將相同磷光體的未涂布對照樣品浸泡于水中。體色變成淡粉紅色，在水中浸泡2天內(nèi)發(fā)光消失。
盡管根據(jù)具體涂布材料和具體磷光體描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于此。只要保持本發(fā)明所公開的待涂布的粒子和涂布粒子的相對大小，可以涂布其它材料或者可以使用其它無機納米大小的粒子賦予其它表面性能。因此本發(fā)明僅受附加的權(quán)利要求書的限制。
權(quán)利要求
1.一種涂布無機粒子的方法，包括將粒徑為約1-100微米的無機粒子和粒徑為約1-100納米的無機涂布粒子混合，在一溫度下將該混合物燒制，該溫度足夠高以使納米大小的涂布粒子軟化或熔融，但是足夠低以使微米大小的粒子的表面性能保持不變，通過在一溶劑中使任意未涂布的微米大小的粒子反應或溶解而將它們除去，和將涂布過的粒子干燥。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中納米大小的粒子的粒徑為約3-50nm。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中在混合步驟期間向粉末中加入惰性研磨球，從而防止納米大小的粒子聚集。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中使用超聲波作用防止納米大小的粒子聚集。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中微米大小的粒子為磷光體粒子。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中納米大小的粒子選自二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋅或有機聚合物。
7.如權(quán)利要求1的方法，其中在約500-約1100℃的溫度范圍內(nèi)進行所述的燒制步驟。
全文摘要
一種涂布對水敏感的無機粒子如磷光體的方法,包括將粒徑為約1－100μm的無機粒子和納米大小的涂布粒子如二氧化硅混合,燒制以將納米大小的粒子軟化或熔融,在無機粒子上形成一水不能透過的涂層。將涂布過的粒子沖洗以除去任意未涂布的粒子并干燥。
文檔編號C09K11/08GK1351639SQ00807751
公開日2002年5月29日 申請日期2000年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月19日
發(fā)明者田永馳 申請人:薩爾諾夫公司