[發(fā)明專利]制備采用硅烷進(jìn)行表面改性的納米剛玉的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680034733.0
• 申請(qǐng)日: 2006-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN101268015A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·勒施
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 克拉里安特國(guó)際有限公司
• 主分類號(hào): C01F7/02
• 分類號(hào): C01F7/02;C09C1/40;C09C3/04;C09C3/12
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 劉明海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及采用硅烷進(jìn)行表面改性的納米剛玉(α-Al₂O₃)的制備。

背景技術(shù)

微細(xì)氧化鋁粉末特別地用于陶瓷應(yīng)用，用于有機(jī)或金屬層的基質(zhì)增強(qiáng)，用作填料、拋光粉末，用于制備磨料，用作涂料和層壓材料中的添加劑以及用于其他特殊應(yīng)用。為了用于層壓材料中，往往使氧化鋁粉末還采用硅烷進(jìn)行表面改性以便獲得對(duì)樹脂層更好的適應(yīng)性。這里，粘附性和光學(xué)性能都得到改進(jìn)。這于是在霧度降低中反映出來。用于調(diào)色劑中的采用硅烷改性的熱解氧化鋁也是已知的(DE?42?02694)。

由Al₂O₃組成而且其表面采用硅烷改性的納米粒子在WO?02/051376中有描述。這些粒子的制備由市售Al₂O₃開始，其接著用硅烷處理。因而在兩個(gè)單獨(dú)的步驟中進(jìn)行納米粒子的制備和其改性。市售納米剛玉(α-Al₂O₃)呈粉末形式。然而，由于高表面能，納米粒子總是附聚從而形成較大的附聚物，使得實(shí)際上它不是真正的納米粒子。根據(jù)WO02/051?376的采用硅烷涂覆的粒子也相應(yīng)地較大。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)較粗大的α-Al₂O₃附聚物在添加硅烷的條件下在有機(jī)溶劑存在下解附聚時(shí)，可以制備采用硅烷改性的具有非常小的粒子尺寸的α-Al₂O₃納米粒子。

因此，本發(fā)明提供制備采用硅烷改性的納米剛玉的方法，其包括使納米剛玉的附聚物在有機(jī)溶劑和硅烷的存在下解附聚。

本發(fā)明的方法由較大的由納米剛玉微晶組成的附聚物開始，其中術(shù)語“納米剛玉”通常是指平均粒子尺寸為1-200nm、優(yōu)選1-100nm的粒子。這些附聚物本身是已知的而且可以例如通過下述方法制備：

化學(xué)合成多數(shù)是帶有隨后煅燒的沉淀反應(yīng)(氫氧化物沉淀，有機(jī)金屬化合物的水解)。在此為了降低變成α-氧化鋁的轉(zhuǎn)變溫度，往往加入結(jié)晶晶核。將如此獲得的溶膠進(jìn)行干燥并在此轉(zhuǎn)化成凝膠。然后在350℃-650℃的溫度下進(jìn)行進(jìn)一步煅燒。為了向α-Al₂O₃轉(zhuǎn)化，接著必須在約1000℃的溫度下進(jìn)行退火。該方法在DE?199?22?492中得到詳細(xì)描述。

獲得納米材料的另一途徑是氣溶膠法。這里，由前體氣體的化學(xué)反應(yīng)或經(jīng)由過飽和氣體的快速冷卻獲得所需的分子。通過分子簇的碰撞或持續(xù)處于平衡中的分子簇蒸發(fā)和冷凝而形成粒子。新形成的粒子由于與產(chǎn)物分子的進(jìn)一步碰撞(冷凝)和/或與粒子的進(jìn)一步碰撞(凝聚)而生長(zhǎng)。如果凝聚速率大于新生成的速率或生長(zhǎng)速率，則形成球形初級(jí)粒子的附聚物。

火焰反應(yīng)器是基于該原理的制備變型。這里，通過1500℃-2500℃的火焰中前體分子的分解形成納米粒子。可以提及的實(shí)例為TiCl₄、SiCl₄和Si₂O(CH₃)₆在甲烷/O₂火焰中的氧化，其產(chǎn)生TiO₂和SiO₂粒子。使用AlCl₃時(shí)，迄今為止只可以制成相應(yīng)的礬土。火焰反應(yīng)器當(dāng)前在工業(yè)規(guī)模上用于亞微米粒子的合成，例如炭黑、顏料TiO₂、二氧化硅()和礬土。

也可以借助于離心力、壓縮空氣、聲波、超聲波和其他方法甚至從液滴形成小粒子。然后通過直接熱解或通過與其他氣體的原位反應(yīng)使液滴轉(zhuǎn)化成粉末。可以提及的已知方法為噴霧干燥和冷凍干燥。在噴霧熱解中，前體液滴輸送通過高溫場(chǎng)(火焰、爐子)，這導(dǎo)致易揮發(fā)性組分的快速蒸發(fā)或引發(fā)分解反應(yīng)生成所需的產(chǎn)物。在過濾器中收集所需的粒子。在這里可以提及的實(shí)例為從乙酸鋇和乳酸鈦的水溶液制備BaTiO₃。

同樣可以通過研磨嘗試粉碎剛玉并由此產(chǎn)生納米范圍內(nèi)的微晶。在濕法研磨中用攪拌式球磨機(jī)可以實(shí)現(xiàn)最好的研磨結(jié)果。這里，必須使用由硬度大于剛玉的材料制成的研磨珠粒。