專利名稱：易分散磷酸鋁包膜粉體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過表面改性而在介質(zhì)中容易分散的超細(xì)粉體(指直徑小于10微米的粉體)及其制備方法(IPC分類C09C01)，具體地說是涉及表面具有磷酸鋁包膜而在介質(zhì)中容易充分分散的無機(jī)超細(xì)粉體及其制備方法，也還涉及該粉體作為填充劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、著色劑、流變劑、吸附載體、粉體材料應(yīng)用于油墨、油漆、涂料、橡膠、塑料、樹脂、密封膠、粘合劑、鉆井泥漿、文教用品、日用化學(xué)品、紙張、紡織品、食品、藥物、磁性材料、電子材料、電磁波屏蔽材料、人造生物組織之中。
背景技術(shù)：
無機(jī)超細(xì)粉體的粒徑越小越傾向于相互附聚，不容易在介質(zhì)中分散開，即使一時(shí)被粉碎解聚，可以立刻重新附聚。改變粉體的表面性質(zhì)，提高分散性，可以帶來重要的尺寸效應(yīng)。
現(xiàn)有粉體表面改性技術(shù)，其中一類是用硅烷偶聯(lián)劑處理含硅化合物，用鈦酸酯或鋁酸酯等偶聯(lián)劑、脂肪酸等表面活性劑處理非含硅化合物；另一類是用聚硅氧烷、丙烯酸等聚合物在粉體表面聚合成膜，通過位阻效應(yīng)隔離粉體顆粒。超細(xì)粉體難以分散有外因和內(nèi)因；外因是粉體顆粒與分散介質(zhì)之間缺乏足夠的親和力；內(nèi)因是粉體顆粒表面在極性、活性基團(tuán)、晶格缺陷等多種因素下傾向于相互團(tuán)聚。上述使用偶聯(lián)劑和表面活性劑的現(xiàn)有技術(shù)側(cè)重于處理外因；上述使用表面聚合物的現(xiàn)有技術(shù)側(cè)重于處理內(nèi)因。
Tioxide集團(tuán)公司一直致力于在鈦白粉上包覆磷酸鋁，提高紙張的耐光性，該公司申請(qǐng)了加拿大專利CA1128817(1982年公開)、英國(guó)專利GB2303366(1997年公開)、GB2333100和GB2333101(1999年公開)，這些專利都是采用濕法制備，磷酸鋁包膜中的鋁與磷的原子比為1.8∶1至1∶1.4。美國(guó)專利US20040025749和美國(guó)專利US20050011408也公開了在鈦白粉之上用濕法涂覆磷酸鋁的方法，也是提高紙張的耐光性。美國(guó)專利US20050069706公開了一種用濕法包覆磷酸鋁的金屬氧化物粉體，用于屏蔽紫外線，保護(hù)皮膚。這些涉及磷酸鋁的專利都沒有著眼于解決超細(xì)粉體的分散困難的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過表面錨固磷酸鋁包膜和溶劑化鏈段而使之在介質(zhì)中容易充分分散的粉體，使粉體具有容易解聚、容易潤(rùn)濕、容易分散、抗絮凝、抗結(jié)晶的特點(diǎn)，從而提高粉體的著色力和補(bǔ)強(qiáng)性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供在粉體上包覆磷酸鋁的工藝簡(jiǎn)便、成本低、無三廢的干式制備方法。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供上述無機(jī)超細(xì)粉體作為填充劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、著色劑、流變劑、吸附載體、粉體材料在油墨、油漆、涂料、橡膠、塑料、樹脂、密封膠、粘合劑、鉆井泥漿、文教用品、日用化學(xué)品、紙張、紡織品、食品、藥物、磁性材料、電子材料、電磁波屏蔽材料、人造生物組織中的應(yīng)用。
本發(fā)明提供的產(chǎn)品的技術(shù)方案是包括納米粉體在內(nèi)的無機(jī)超細(xì)粉體的表面具有包膜，包膜由磷酸鋁或亞磷酸鋁組成，其中鋁與磷的原子比在至少有一種選自堿性氧化物、堿性氫氧化物、金屬粉末的粉體表面上為0.33∶1至0.67∶1，在磷酸鹽粉體的表面上是0.65∶1至1.35∶1，在酸性氧化物粉體表面上為1.3∶1至3∶1，在至少有一種選自硅酸鹽、鋁硅酸鹽、粘土礦物、硅化物、氮化物、無機(jī)包膜粉體以及上述各種物質(zhì)之間的混合物或化合物或復(fù)合物的粉體表面上為0.33∶1至3∶1。
本發(fā)明的構(gòu)思是從內(nèi)因和外因兩方面著手，解決超細(xì)粉體分散困難的問題，在運(yùn)用磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜的位阻效應(yīng)和潤(rùn)滑效應(yīng)削弱粉體顆粒之間的團(tuán)聚力的基礎(chǔ)上，再運(yùn)用溶劑化鏈段(包括表面活性劑和偶聯(lián)劑在內(nèi))提高粉體顆粒與分散介質(zhì)之間的親和力，使之充分分散。
本發(fā)明的一個(gè)發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)磷酸鋁或亞磷酸鋁可以作為很好的包膜，隔離各種各樣粉體顆粒，削弱其團(tuán)聚力，決不僅僅限于鈦白粉。磷酸鋁或亞磷酸鋁是由O-P-O-Al-O-P-O-Al-連結(jié)而成的中性電子晶陣，極性弱，具有良好的抗靜電性、壓延性、可塑性、滑動(dòng)性，還具有高耐候性、高耐光性、高耐酸堿性、高反射率、口服無毒等優(yōu)點(diǎn)。在一般情況下磷酸鋁涂覆為單分子層包膜已經(jīng)足夠解決無機(jī)超細(xì)粉體分散困難的問題，在要求同時(shí)提高耐候性、耐光性、耐酸堿性的場(chǎng)合下，可以涂覆為較厚的多分子層包膜。典型的例子是納米氧化鐵紅顏料原先在漆料中需要研磨24小時(shí)才能充分分散，經(jīng)過磷酸鋁包覆處理后(實(shí)施例15)，研磨6小時(shí)即可充分分散。
本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜必須牢固地錨固在粉體之上，才能阻止粉體的團(tuán)聚。物理吸附在粉體上，牢度有限；必須化學(xué)鍵合在粉體上，才有足夠的牢度。磷酸鋁或亞磷酸鋁的特點(diǎn)是其鋁與磷的原子比可以在0.33∶1至3∶1的范圍內(nèi)變化。就磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜本身而言，在鋁磷原子比1∶1時(shí)最牢固；包膜需要憑借額外的氧化鋁或氧化磷通過酸堿反應(yīng)去與粉體鍵合。理想的鋁磷原子比有三種，一種是0.5∶1，即一個(gè)AlPO4通過一個(gè)PO2.5錨固在表層為堿性的粉體上；另一種是2∶1，即一個(gè)AlPO4通過一個(gè)AlO1.5錨固在表層為酸性的粉體上；再一種是1∶1，即一個(gè)AlPO4錨固在表層為磷酸鹽或亞磷酸鹽的粉體的一個(gè)分子上。所述粉體表面的堿性和酸性，都是相對(duì)于AlPO4而言。另一方面，如果不是一個(gè)AlPO4對(duì)一個(gè)PO2.5或一個(gè)AlO1.5，而是半個(gè)對(duì)一個(gè)，則AlPO4只能包覆粉體表面的一半；如果不是一個(gè)對(duì)一個(gè)，而是一個(gè)對(duì)半個(gè)，則AlPO4的錨固牢度削弱一半。因此，鋁磷原子比在表層為堿性的粉體上是0.33∶1至0.67∶1，在表層為酸性的粉體上是1.3∶1至3∶1，在表層為磷酸鹽或亞磷酸鹽的粉體上是0.65∶1至1.35∶1，即允許有大約35％的偏差。允許偏差比較寬，因?yàn)榱硗庥邢喈?dāng)一部分鋁原子或磷原子需要擔(dān)負(fù)將溶劑化鏈段與磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜連結(jié)在一起的任務(wù)，特別是鋁原子要偏多一些，允許偏差更寬一些。在硅酸鹽、鋁硅酸鹽、粘土礦物、硅化物、氮化物、無機(jī)包膜粉體以及上述各種物質(zhì)之間的混合物或化合物或復(fù)合物的表面上情況比較復(fù)雜；最典型的例子是粘土礦物，其鋁氧八面體為堿性，而硅氧四面體為酸性；高嶺石單元晶層的頂層為堿性而底層為酸性，其破損面既可呈堿性又可呈酸性；因此，該類物料磷酸鋁包膜的鋁磷原子比在0.33∶1至3∶1范圍內(nèi)變動(dòng)，視粉體表面的性質(zhì)及包膜的性質(zhì)而異。強(qiáng)調(diào)的是粉體表層，例如蒙皂石，雖然總體上呈堿性，但其單元晶層的頂層和底層都是硅氧四面體，仍作為酸性表層處理。
本發(fā)明再一個(gè)發(fā)現(xiàn)是意外地發(fā)現(xiàn)由外層為磷酸鋁或亞磷酸鋁、內(nèi)層為硅酸鋁組成的復(fù)合雙層包膜，呈現(xiàn)明顯的復(fù)合效應(yīng)，可以明顯提高物料的著色力和白度，例如在高嶺土、氧化鋅、鈦白粉、氧化鐵顏料等場(chǎng)合下，這是先前沒有預(yù)料到的；在這同時(shí)它還賦予物料優(yōu)良的耐候性、耐熱性、耐酸堿性以及屏蔽作用，這是先前預(yù)料到的。產(chǎn)生復(fù)合效應(yīng)的原因還不太清楚，初步認(rèn)為平直的硅酸鋁內(nèi)層對(duì)柔軟的磷酸鋁或亞磷酸鋁外層的支撐，改善了包膜的平滑性，提升了磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜固有的對(duì)光線的高反射能力。復(fù)合雙層包膜的的外層與內(nèi)層的重量比為1∶0.3至1∶3；內(nèi)層過少則著色力和白度的提升不顯著；過多則白度上升，著色力下降。復(fù)合雙層包膜的鋁磷原子比是1.3∶至3∶1。
本發(fā)明另外還有一個(gè)發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)用干式制備方法在粉體上包覆磷酸鋁，比之前人的濕式制備方法具有工序簡(jiǎn)便，節(jié)約能耗，節(jié)約化學(xué)試劑，節(jié)約水，沒有三廢，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明再接著的一個(gè)發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)在粉體表面還可以錨固一種以上含有對(duì)分散介質(zhì)具親和力的的溶劑化鏈段。磷酸鋁包膜本身具有隔離和分散粉體顆粒的良好功能，并且既親水又親油，添加溶劑化鏈段可以進(jìn)一步提高粉體在介質(zhì)中的分散性。溶劑化鏈段的另外一個(gè)作用是強(qiáng)化粉體與介質(zhì)的連接牢度，溶劑化鏈段與橡塑等高分子之間的纏繞，有利于提高塑料的抗沖擊性能、橡膠和涂料的耐磨性能；溶劑化鏈段與紙張紡織品纖維之間的纏繞，有利于提高粉體在纖維上的駐留率?？梢蕴峁┤軇┗湺蔚脑噭┓Q謂溶劑化試劑。一個(gè)溶劑化鏈段可以來自一種溶劑化試劑，也可以來自一種溶劑化試劑與另一種溶劑化試劑的反應(yīng)產(chǎn)物。溶劑化鏈段通過活性基團(tuán)直接錨固在粉體表面上，或者全部或部分地通過磷酸鋁包膜間接錨固在粉體表面上。例如脂肪酸、硅烷偶聯(lián)劑、聚硅氧烷可以與鋁原子，鈣原子、鋅原子反應(yīng)直接錨固在粉體表面上，也可以與磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜中的鋁原子反應(yīng)而間接錨固在粉體表面上；又例如硬脂醇錨固在磷原子之上等等。
溶劑化試劑至少有一種選自脂肪酸、脂肪醇、芳香化合物、樹脂質(zhì)酸類化合物、松香酸類化合物、烯烴類化合物、有機(jī)胺、聚醚化合物、聚酯化合物、聚砜化合物、聚硅氧烷、改性聚硅氧烷、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑，其中包括脂肪酸、羥基脂肪酸、烷基氨基酸、脂肪一元醇、乙二醇、脂肪二元醇、烷基季銨化合物、烷基苯酚、烷基萘酚、烷基芳香羧酸、樹脂質(zhì)酸、松香酸、氫化松香酸、聚合松香酸、不勻化松香酸、烯丙醇、烯丙胺、丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、三聚氰胺、三氨基嘧啶、二苯基氨基乙烷、環(huán)己胺、三丙胺、三丁胺、三戊胺、三己胺、三庚胺、三辛胺、三苯胺、三萘胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、六亞甲基四胺、端氨基聚醚、聚醚二元醇、三羥基聚醚多元醇、聚醚基聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、含氫聚硅氧烷、五苯基三甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、鏈烯基硅烷、氨烴基硅烷、N，N-雙(β-羥乙基)γ-氨丙基三乙氧基硅烷、羥烴基硅烷、環(huán)氧烴基硅烷、甲基丙烯酰氧烴基硅烷、烴氧酰乙氨基硅烷、疊氮烴基硅烷、重氮烴基硅烷、巰烴基硅烷、有機(jī)硅烷多硫化物等等。在水性體系中，通用的溶劑化試劑是聚乙二醇、聚醚化合物；在疏水性分散介質(zhì)中，通用的溶劑化試劑是C8+脂肪酸、鋁酸酯偶聯(lián)劑。在橡膠中，通用的溶劑化試劑是烯丙醇、有機(jī)硅烷多硫化物。在聚氨酯、聚丙烯酸酯、氟烯烴樹脂中，通用的溶劑化試劑是有機(jī)胺、氨烴基硅烷偶聯(lián)劑。
溶劑化鏈段與磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜的重量比為0.03∶1至1∶1；一般情況下是0.12∶1至1∶1，溶劑化鏈段過多，粉體顆粒容易粘結(jié)，不易分散；在烯烴類化合物作為溶劑化鏈段的場(chǎng)合下或者在磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜為多分子層的場(chǎng)合下，這一比例可減少至0.03∶1至0.12∶1。
在本發(fā)明中可供磷酸鋁或亞磷酸鋁包覆的粉體，包括堿性氧化物、堿性氫氧化物、金屬粉末，其中至少有一種選自鋅、鋁、鋯、鉛、鈹、稀土元素的氧化物和氫氧化物，鋁粉、銀粉、金粉、鈷粉、鉻粉、銅粉、鐵粉、鎂粉、錳粉、鉬粉、鈮粉、鎳粉、鉛粉、錫粉、鉭粉、鈦粉、鎢粉、鋅粉、鋯粉、稀土元素粉末，以及它們之間的混合物或化合物或復(fù)合物。
在本發(fā)明中可供磷酸鋁或亞磷酸鋁包覆的粉體，包括磷酸鹽，其中至少有一種選自磷灰石、磷酸鈣、磷酸鎂、磷酸鋅。
在本發(fā)明中可供磷酸鋁或亞磷酸鋁包覆的粉體，包括酸性氧化物，其中至少有一種選自氧化硅、硅藻土、氧化銻、氧化鉍、氧化鋯、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錫，以及它們之間的混合物或化合物或復(fù)合物。鈦白粉屬于酸性氧化物，它不是本發(fā)明專利產(chǎn)品獨(dú)立權(quán)利要求申請(qǐng)保護(hù)的對(duì)象，而是本發(fā)明專利制備方法以及本發(fā)明專利產(chǎn)品附屬權(quán)利要求申請(qǐng)保護(hù)的對(duì)象。
在本發(fā)明中可供磷酸鋁或亞磷酸鋁包覆的粉體，包括硅酸鹽、鋁硅酸鹽、粘土礦物、硅化物、氮化物、無機(jī)包膜粉體，其中至少有一種選自硅灰石、水合硅酸鈣、水合硅酸鋁、玻璃細(xì)珠、玻璃短纖維，鋯英石、硅酸鉛、膨脹珍珠巖粉、長(zhǎng)石、千枚巖粉、紅泥、硅鋁炭黑、粉煤灰、油頁(yè)巖灰、莫來石、電氣石、陶瓷微球、凹凸棒石、坡縷石、海泡石、滑石、葉蠟石、高嶺石、煅燒高嶺石、蒙皂石、蛭石、硅化鉬、硅化鋯、硅化鈦、硅化碳、氮化硅、氮化硼、氮化鎵、氮化鈦、氮化鋁、無機(jī)包膜鉻酸鉛系顏料、納米級(jí)磷酸鋁包膜粉體，以及它們之間的混合物或化合物或復(fù)合物。關(guān)于納米級(jí)磷酸鋁包膜粉體，發(fā)明人在申請(qǐng)本發(fā)明的同時(shí)已另外申請(qǐng)了《納米級(jí)包膜粉體及其制備方法》的發(fā)明專利。
需要重點(diǎn)提及的是粘土礦物，特別是蒙皂石族、高嶺石族、蛭石族、葉蠟石族，以及相關(guān)的粘土，包括膨潤(rùn)土在內(nèi)。在機(jī)械作用下，磷酸鋁或亞磷酸鋁可以將層狀粘土礦物沿層面剝離為納米級(jí)晶層并包覆之，而且還可以進(jìn)一步在它表面錨固溶劑化鏈段。這種比表面很大容易分散的包膜粘土應(yīng)用在塑料、橡膠、涂料、紙張中，具有相當(dāng)高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，與現(xiàn)有的層狀粘土礦物插層法剝離技術(shù)作比較，工序簡(jiǎn)便得多，成本低廉得多，產(chǎn)品的使用更為方便。
本發(fā)明還提供磷酸鋁包膜粉體的干式制備方法，它由下列順序的步驟組成(1)在無機(jī)超細(xì)粉體中，加入選自氫氧化鋁、磷酸鋁、五氧化二磷、濃磷酸、亞磷酸、磷酸二氫鋁、聚磷酸二氫鋁中的一種或多種試劑，在0.33∶1至3∶1范圍內(nèi)調(diào)控這些化合物的鋁與磷的原子比，加或不加硅酸鋁或沉淀法二氧化硅，加或不加作為粉體表面溶劑化鏈段來源的溶劑化試劑，在粉體狀態(tài)和室溫條件下混合、粉碎、解聚、包覆粉體顆粒；在這一步驟中加入的試劑可以預(yù)先混合并研磨后再加入；(2)70℃至200℃下加熱10至100分鐘。
在上述方法中，絕大部分化合物都呈粉狀加入，必要時(shí)可加少量硅烷偶聯(lián)劑、濃磷酸等濃溶液，不要求物料事先烘干脫水，整個(gè)過程不加水并自始至終保持粉體狀態(tài)，一切以不導(dǎo)致粉體團(tuán)聚為原則。在要求包膜鋁磷原子比等于1∶1時(shí)，不加磷酸二氫鋁或五氧化二磷或濃磷酸或亞磷酸或氫氧化鋁；在要求包膜鋁磷原子比小于1∶1時(shí)，不加氫氧化鋁；在要求包膜鋁磷原子比大于1∶1時(shí)，不加磷酸二氫鋁或五氧化二磷或濃磷酸或亞磷酸。五氧化二磷容易潮解，需要有保持其干燥的措施。濃磷酸容易導(dǎo)致物料聚結(jié)為團(tuán)塊，最好以噴霧狀加入。硅酸鋁或沉淀法二氧化硅在粉體需要增加著色力和白度、提高耐候性、耐光性、耐熱性、環(huán)保性的場(chǎng)合下視需要而加入，否則不需要加入。所加入的試劑可以預(yù)先混合并研磨后再加入，這有利于試劑的均勻分布和參加反應(yīng)。
粉體的混合可以在混合機(jī)、捏合機(jī)中完成；粉體的粉碎、解聚、包覆可以在攪拌研磨機(jī)或振動(dòng)磨或渦流磨或氣流磨等各種超細(xì)粉碎設(shè)備中一并完成，即粉碎、解聚、包覆三者同時(shí)進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)室中，用一只簡(jiǎn)單的研缽加上一只天平即可完成全過程。
磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜在70℃以上的加熱溫度下緩慢地從非晶態(tài)向結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變，在150℃左右晶態(tài)轉(zhuǎn)變速度加快；加熱溫度低則晶態(tài)轉(zhuǎn)變所需時(shí)間長(zhǎng)，反之則時(shí)間短；原子的有序排列有利于提高磷酸鋁或亞磷酸鋁包覆層的牢固度和反射能力。對(duì)于不耐熱的粉體(例如鐵黃顏料)或熱催化性強(qiáng)的粉體(例如銳鈦型鈦白粉)，需要在比較低的溫度下加熱30-100分鐘，否則在較高的溫度下加熱10-20分鐘即可；無機(jī)顏料一般優(yōu)選在100℃至130℃加熱；非顏料粉體適宜在130℃至170℃加熱；在添加溶劑化鏈段的場(chǎng)合下，一般不宜超過200℃。
本發(fā)明包膜粉體主要有下列用途1)作為著色劑應(yīng)用于油墨、油漆、涂料、塑料、橡膠、樹脂、文教用品、日用化學(xué)品、紙張、紡織品、食品之中。
2)作為填充劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、吸附載體應(yīng)用于橡膠、塑料、樹脂、密封膠、粘合劑、油漆、涂料、油墨、文教用品、日用化學(xué)品、紙張、紡織品、食品、藥物之中。
3)作為流變劑應(yīng)用于油墨、油漆、涂料、日用化學(xué)品、鉆井泥漿中。
4)作為粉體材料應(yīng)用于磁性材料、電子材料、電磁波屏蔽材料、人造生物組織中。
具體實(shí)施例方式
通過下面給出的具體實(shí)施例可以進(jìn)一步清楚地了解本發(fā)明，但它們不是對(duì)本發(fā)明的限定。在下面的實(shí)施例中，所述的溶液濃度都是重量百分濃度；所采用的磷酸鋁的分子式都是AlPO4，硅酸鋁的分子式都是Al2(SiO3)3，鋁酸酯偶聯(lián)劑都是中國(guó)杭州沸點(diǎn)化工有限公司HW-988鋁酸酯偶聯(lián)劑；所采用的含氫聚硅氧烷都是日本東芝公司202聚甲基含氫硅氧烷，含氫量都是1.5％；所采用的聚醚基聚硅氧烷都是中國(guó)浙江銀城精細(xì)化工公司YC2042側(cè)基型聚醚基聚硅氧烷，其中醚與油的比例為3∶1，聚氧乙烯與聚氧丙烯的比例是1∶1。
實(shí)施例1取氧化鋅100g，加入磷酸鋁0.82g、磷酸二氫鋁2.2g、二氧化硅1.6g、含氫聚硅氧烷0.16ml、濃度50％的聚醚基聚硅氧烷1.17ml，在室溫下混合粉碎解聚包覆，110℃下烘干，所獲產(chǎn)品作為防曬劑用于化妝品中。
實(shí)施例2取氫氧化鋁100g，加入磷酸二氫鋁0.5g、硬脂酸0.2g，在室溫下混合粉碎解聚包覆，150℃下烘干，獲得的疏水性產(chǎn)品用作易分散的塑料阻燃填充劑。
實(shí)施例3取金屬鋁粉100g，加入磷酸二氫鋁6.5g、鋁酸酯偶聯(lián)劑3g，在50℃和氮?dú)鈿夥障禄旌戏鬯榻饩郯?，?10℃和氮?dú)鈿夥障潞娓?，獲得的疏水性產(chǎn)品作為漂浮型鋁粉顏料使用。
實(shí)施例4取磷酸鈣100g，加入磷酸鋁0.5g、五氧化二磷0.05g、含氫聚硅氧烷0.05ml、濃度為50％的聚醚基聚硅氧烷0.36ml，在室溫下混合粉碎解聚包覆，150℃下烘干，獲得的產(chǎn)品用于制備人造骨骼、骨水泥。
實(shí)施例5取沉淀法二氧化硅(白炭黑)100g，加入磷酸鋁11g、氫氧化鋁6.6g、聚二甲基硅氧烷1.2ml、含氫聚硅氧烷0.4ml、乙烯基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑0.2ml，在室溫下混合粉碎解聚包覆，150℃下烘干，獲得的疏水性產(chǎn)品作為硅橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑。
實(shí)施例6取沉淀法二氧化硅(白炭黑)100g，加入磷酸鋁11g、氫氧化鋁7.2g、含氫聚硅氧烷2ml、五苯基三甲基硅氧烷0.5ml，在室溫下混合粉碎解聚包覆，150℃下烘干，所獲產(chǎn)品作為過濾有害氣體的吸附材料。
實(shí)施例7取三氧化二銻100g，加入磷酸鋁1g、氫氧化鋁0.6g、三聚氰胺0.38g，在室溫下混合粉碎解聚包覆，130℃下烘干，獲得的疏水性產(chǎn)品用作易分散的聚氨酯塑料阻燃填充劑。
實(shí)施例8取水合硅酸鈣100g，加入磷酸鋁6g、五氧化二磷3.3g，在室溫下混合粉碎解聚包覆，150℃下烘干，獲得的疏水性產(chǎn)品作為易分散補(bǔ)強(qiáng)劑用于聚氨酯、聚丙烯酸酯、氟烯烴樹脂和橡膠中。
實(shí)施例9取200目膨脹珍珠巖粉100g，加入磷酸鋁0.3g、氫氧化鋁0.01g、硬脂酸0.09g，在室溫下混合粉碎解聚包覆，150℃下烘干，獲得的疏水性產(chǎn)品用作電纜塑料填充劑。
實(shí)施例10取以蒙皂石為主要成分的膨潤(rùn)土100g，加入磷酸鋁12g、氫氧化鋁7.5g、硬脂酸4.5g，在室溫下混合粉碎解聚包覆；120℃下烘干，獲得的疏水性產(chǎn)品用作塑料和橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑。
實(shí)施例11
取高嶺土100g，加入磷酸鋁3.2g、氫氧化鋁0.27g、含氫聚硅氧烷0.26ml、濃度為50％的聚醚基聚硅氧烷2ml，在室溫下混合粉碎解聚包覆，110℃下烘干，獲得的產(chǎn)品用于造紙涂料中。
實(shí)施例12取60目凹凸棒石粘土100g，加入磷酸鋁6.3g、氫氧化鋁1.4g、月桂酸1.64ml、烯丙醇0.3ml，在室溫下混合粉碎解聚包覆；120℃下烘干，獲得的疏水性產(chǎn)品用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑。
實(shí)施例13取納米非晶態(tài)氮化硅100g，加入磷酸鋁7.7g、氫氧化鋁4.6g，濃度為50％的雙三乙氧基甲硅烷基丙基四硫化物(Si69)硅烷偶聯(lián)劑9.2ml，在室溫下混合粉碎解聚包覆，150℃下烘干，獲得的產(chǎn)品作為超高耐磨補(bǔ)強(qiáng)劑用于橡膠中。
實(shí)施例14取納米氮化鋁100g，加入磷酸鋁3.8g、氫氧化鋁0.5g、含氫聚硅氧烷0.6ml、乙烯基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑0.2ml，在室溫下混合粉碎解聚包覆，150℃下烘干，獲得的產(chǎn)品作為高導(dǎo)熱粉體材料，用于具有電絕緣性的膏狀超高導(dǎo)熱納米復(fù)合硅膠中。
實(shí)施例15取納米氧化鐵紅顏料100g，加入磷酸鋁8.75g、硅酸鋁6.4g、二氧化硅10.5g、硬脂酸3.1g，在室溫下混合粉碎解聚包覆，130℃下烘干，獲得的產(chǎn)品用于汽車漆之中。
權(quán)利要求
1.一種易分散包膜粉體，其特征在于包括納米粉體在內(nèi)的無機(jī)超細(xì)粉體的表面具有包膜，包膜由磷酸鋁或亞磷酸鋁組成，其中鋁與磷的原子比在至少有一種選自堿性氧化物、堿性氫氧化物、金屬粉末的粉體表面上為0.33∶1至0.67∶1，在磷酸鹽粉體的表面上為0.65∶1至1.35∶1，在酸性氧化物粉體表面上為1.3∶1至3∶1，在至少有一種選自硅酸鹽、鋁硅酸鹽、粘土礦物、硅化物、氮化物、無機(jī)包膜粉體以及上述各種物質(zhì)之間的混合物或化合物或復(fù)合物的粉體表面上為0.33∶1至3∶1。
2.按照權(quán)利要求1的易分散包膜粉體，其中所述包膜的特征在于它還可以是外層為磷酸鋁或亞磷酸鋁、內(nèi)層為硅酸鋁的復(fù)合雙層包膜，外層與內(nèi)層的重量比為1∶0.3至1∶3，其中鋁與磷的原子比為1.3∶1至3∶1。
3.按照權(quán)利要求1的易分散包膜粉體，其中所述粉體的特征在于在粉體表面和/或包膜上還可以錨固一種或多種含有對(duì)分散介質(zhì)具親和力的溶劑化鏈段，溶劑化鏈段與磷酸鋁包覆層的重量比為0.03∶1至1∶1。
4.按照權(quán)利要求3的溶劑化鏈段，其特征在于作為它的來源的溶劑化試劑，至少有一種選自脂肪酸、脂肪醇、芳香化合物、樹脂質(zhì)酸類化合物、松香酸類化合物、烯烴類化合物、有機(jī)胺、聚醚化合物、聚酯化合物、聚砜化合物、聚硅氧烷、改性聚硅氧烷、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑一個(gè)溶劑化鏈段可以來自一種溶劑化試劑，也可以來自一種溶劑化試劑與另一種溶劑化試劑的反應(yīng)產(chǎn)物。
5.按照權(quán)利要求1的易分散包膜粉體，其中所述的堿性氧化物、堿性氫氧化物、金屬粉末，至少有一種選自鋅、鋁、鋯、鉛、鈹、稀土元素的氧化物或氫氧化物，鋁粉、銀粉、金粉、鈷粉、鉻粉、銅粉、鐵粉、鎂粉、錳粉、鉬粉、鈮粉、鎳粉、鉛粉、錫粉、鉭粉、鈦粉、鎢粉、鋅粉、鋯粉、稀土元素粉末以及它們之間的混合物或化合物或復(fù)合物。
6.按照權(quán)利要求1的易分散包膜粉體，其中所述的磷酸鹽至少有一種選自磷灰石、磷酸鈣、磷酸鎂、磷酸鋅。
7.按照權(quán)利要求1的易分散包膜粉體，其中所述的酸性氧化物至少有一種選自氧化硅、硅藻土、氧化銻、氧化鉍、氧化鋯、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錫以及它們之間的混合物或化合物或復(fù)合物。
8.按照權(quán)利要求1的易分散包膜粉體，其中所述的硅酸鹽、鋁硅酸鹽、粘土礦物、硅化物、氮化物、無機(jī)包膜粉體，至少有一種選自硅灰石、水合硅酸鈣、水合硅酸鋁、玻璃細(xì)珠、玻璃短纖維、鋯英石、硅酸鉛、膨脹珍珠巖粉、長(zhǎng)石、千枚巖粉、紅泥、硅鋁炭黑、粉煤灰、油頁(yè)巖灰、莫來石、電氣石、陶瓷微球、凹凸棒石、坡縷石、海泡石、滑石、葉蠟石、高嶺石、煅燒高嶺石、蒙皂石、蛭石、硅化鉬、硅化鋯、硅化鈦、硅化碳、氮化硅、氮化硼、氮化鎵、氮化鈦、氮化鋁、無機(jī)包膜鉻酸鉛系顏料、納米級(jí)磷酸鋁包膜粉體、以及它們之間的混合物或化合物或復(fù)合物。
9.一種易分散磷酸鋁包膜粉體的干式制備方法，其特征在于該方法由下列順序的步驟組成(1)在無機(jī)超細(xì)粉體中，加入選自氫氧化鋁、磷酸鋁、五氧化二磷、濃磷酸、亞磷酸、磷酸二氫鋁、聚磷酸二氫鋁中的一種或多種試劑，在0.33∶1至3∶1范圍內(nèi)調(diào)控這些化合物的鋁與磷的原子比，加或不加硅酸鋁或沉淀法二氧化硅，加或不加作為粉體表面溶劑化鏈段來源的溶劑化試劑，在粉體狀態(tài)和室溫條件下混合、粉碎、解聚、包覆粉體顆粒；在這一步驟中加入的試劑可以預(yù)先混合并研磨后再加入；(2)70℃至200℃下加熱10至100分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有磷酸鋁包膜容易在介質(zhì)中充分分散的無機(jī)超細(xì)粉體，其中鋁與磷的原子比為0.33∶1至3∶1；粉體表面還可以錨固溶劑化鏈段；涉及的粉體包括氧化物、氫氧化物、磷酸鹽、硅酸鹽、鋁硅酸鹽、粘土礦物、硅化物、氮化物、金屬粉末等。本發(fā)明還提供了該包膜粉體的干式制備方法。該粉體可作為著色劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、粉體材料等應(yīng)用于塑料、橡膠、油墨、油漆、涂料、粘合劑、紙張、陶瓷中。
文檔編號(hào)C09C1/00GK1876729SQ200610028540
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者張義綱, 張渺 申請(qǐng)人:張義綱, 張渺