[發明專利]粒子組合物

有效

• 申請號: 200780046913.5
• 申請日: 2007-12-10
• 公開（公告）號: CN101573176A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 小吉米·R·巴蘭;馬德琳·P·振八
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: B01J2/00
• 分類號: B01J2/00;C09C1/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 郇春艷;樊衛民

背景技術

粒子的處理、混合和遞送可能會遇到挑戰。通常，粒子本身的一 種或多種物理特性對具體的應用來說是重要的。例如，粒子形狀、粒 子大小和粒子孔隙度。常常描述重要的物理特性或特征。粒子在使用 或儲存期間所遭遇的環境條件(濕度、溫度、剪切力以及其他條件) 可能并且經常確實影響一種或多種粒子特性。聚集、凝聚、磨損和絮 凝代表了對粒子的一些較常見的降解效果，并且它們的存在或累進將 大大限制粒子的效用。

各種諸如藥品、食品、塑料、陶瓷加工、油漆和涂層、油墨以及 電池制造行業的工程師和操作者日常所面臨的問題是如何獲得粒子的 均勻共混物。即使當獲得了可接受的共混物時，又出現了如何保持共 混物通過一個或多個下游設備的其他挑戰。加工之前以及加工期間， 共混不足或無法保持充分的共混可導致額外且不必要的花費，包括與 材料不合格和產量降低、共混時間和能量增加、生產力降低、啟動延 遲以及次品或不合格產品相關的花費。原料和中間產物發生粉末結塊， 尤其是在儲存期間(例如在袋或轉筒中)發生粉末結塊，也會造成嚴 重的問題。粉末結塊與無法獲得均勻的共混物和混合物均會降低批料 的均勻度，除了其他缺點以外，可能還要求增加測試和取樣。

一些流動性助劑是已知的。例如，熱解法二氧化硅是可用于改善 流動特性的常見粉末添加劑。雖然相對便宜，但是熱解法二氧化硅經 常無法有效地防止多種類型的粒子的凝聚。流動性也是一個程度的問 題；熱解法二氧化硅的許多(如果不是最多)使用將導致一定程度的 凝聚和聚集。一些要求不高的工業應用可允許一定程度的凝聚，但是 在要求較高的應用中則是不允許的。然而，涉及粉末的精確定量或混 合的應用則要求更多。即使在相對要求不高的應用中，改善粉末流動 特性的能力可以導致均勻性增加，同時使混合條件更加溫和或使混合 周期更短。另外，粉末流動性增加可允許使用較低含量的昂貴成分(如 染料和顏料)，尤其是在使用一定量上述成分的需要與所述材料在與 之混合的粉末中的分散度相關的情況下。

如今，粒子處理和加工技術大大落后于用于液體加工的伴隨技術 的發展步伐，并且仍存在眾多當前方法無法有效解決的處理粉末的實 際問題。顯示具有增強的流動性和可加工性的粒子是包括要求高的工 業在內的廣泛應用領域應用所需的。

發明內容

在一個方面，本發明提供一種包含多個粒子(如，陶瓷(即玻璃、 晶體陶瓷、玻璃-陶瓷以及他們的組合)和聚合物粒子)和非表面改性 的納米粒子(即，不具有通過共價鍵合或酸/堿鍵合中的至少一種反應 至其各自表面的物質的納米粒子)的組合物，其中非表面改性的納米 粒子在該組合物中的含量至少足以改善該組合物相對于不含納米粒子 的該組合物的可浸性或流動性中的至少一種(其中流動性是由測試A、 F、G(或H，如果適用的話)和I測定的指數的總和，而可浸性是由 流動性和測試B、C和J測定的指數的總和，如在標題“Test?Method?for Bulk?Solids?Characterization?by?Carr?Indices；ASTM?D6393-99(用于通 過卡爾指數表征堆積固體的測試方法；ASTM?D6393-99)”下和Carr Indices?Charts?of?Flowability?and?Floodability(流動性和可浸性的卡爾指 數表)(下面的實施部分中)描述的)。在本發明的一些實施例中， 流動性改善了至少1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或甚 至至少10％。在本發明的一些實施例中，可浸性改善了至少2％、3％、 4％、5％、6％、7％、8％、9％或甚至至少10％。

在另一個方面，本發明提供一種包含多個粒子和非表面改性的納 米粒子的組合物，其中非表面改性的納米粒子在該組合物中的含量至 少足以給該組合物賦予粒子的基本自由的流動性(其中可流動性是由 標題“Test?Method?for?Bulk?Solids?Characterization?by?Carr?Indices； ASTM?D6393-99(用于通過卡爾指數表征堆積固體的測試方法；ASTM D6393-99)”下的測試A、F、G(或H，如果適用的話)和I和Carr?Indices Chart?of?Flowability(流動性的卡爾指數表)(下面的實施部分中)測 定的指數的總和)。