[發明專利]具有改善的加熱速率的鐵-硅氧化物顆粒

有效

• 申請號: 201380041834.0
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN104520241A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: S·卡圖希奇;H·阿爾夫;P·阿爾貝斯;H·赫爾佐克;P·克雷斯
• 申請（專利權）人: 贏創工業集團股份有限公司
• 主分類號: C01G49/02
• 分類號: C01G49/02;C09C1/24;C01G49/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 于輝

本發明涉及在磁場中具有改善的加熱速率的鐵-硅氧化物顆粒、其制備及其用途。

WO03/04315描述了鐵-硅氧化物顆粒用于粘合劑粘結的感應加熱的用途。該顆粒可通過溶膠-凝膠法或通過火焰裂解獲得。

WO2010/063557公開了可用于感應加熱的鐵-硅氧化物顆粒。該顆粒具有核-殼結構，其中鐵氧化物相赤鐵礦、磁鐵礦和磁赤鐵礦作為核，由二氧化硅構成無定形殼。該顆粒通過使硅化合物(其中之一為甲硅烷)和鐵化合物的混合物在氫/氧火焰中反應來制備。

EP-A-2000439公開了具有核-殼結構的經摻雜的鐵-硅氧化物顆粒，其中摻雜組分的選擇限制為具有磁性的那些摻雜組分。此外，該顆粒具有相當高的氯化物含量。該顆粒通過火焰裂解獲得，其中向各個反應區引入還原性氣體。

WO2012/048985公開了包覆在二氧化硅中并可摻雜P、Si、Al、Mg、Co、K或Cr的針狀鐵氧化物顆粒。但是沒有給出可使用的量和化合物的信息。所述摻雜用來影響顆粒大小和形狀。摻雜組分的化學形式以及在顆粒中的位置、加入摻雜組分的核和/或殼是未知的。

在現有技術所引用的文獻中公開了鐵-硅氧化物顆粒用于在交替磁場或電磁場中的感應加熱的用途。雖然能夠顯著改善加熱時間，但是進一步減少加熱時間仍然是一個目標。因此本發明的目的是提供一種材料，利用該材料可實現本發明的目的。

本發明提供一種核-殼顆粒，其包含在核中的晶狀鐵氧化物和在殼中的無定形二氧化硅，其特征在于，

a)所述殼包含5-40重量％的二氧化硅，

b)所述核包含：

b1)60-95重量％的鐵氧化物，和

b2)0.5-5重量％的至少一種摻雜組分，所述摻雜組分選自鋁、鈣、銅、鎂、銀、鈦、釔、鋅、錫和鋯，

c)其中所述重量％基于所述核-殼顆粒，并且a)和b)之和為所述核-殼顆粒的至少98重量％，優選為至少99重量％，

d)所述核的晶格平面間距為0.20納米、0.25納米和0.29納米，在每種情況下+/-0.02納米，通過高分辨透射電子顯微鏡(HR-TEM)測定。

本發明的顆粒主要以孤立的單個顆粒的形式存在。所述單個顆粒主要為球形至小結(nodule-like)形。未發現針狀顆粒。除了孤立的單個顆粒之外，也可以存在這些顆粒的三維聚集體。在這些聚集體中，單個顆粒緊密地生長在一起。所述聚集體的比例小于50重量％，優選小于20重量％，基于單個顆粒和聚集體之和。例如可利用合適的軟件、如已知用于其他磁性核-殼顆粒，通過透射電子顯微鏡的圖像分析來進行測定。

本發明的顆粒的BET表面積通常為5-40m²/g，優選為10-25m²/g。

本發明的顆粒的殼包含至少95重量％、優選至少98重量％的無定形二氧化硅或由其組成。為了實現本發明的目的，無定形材料是一種通過X-射線衍射的常規方法無法檢測到衍射信號的材料。所述殼為不可滲透的殼。為了實現本發明的目的，不可滲透意指在60℃下使所述顆粒與鹽酸接觸12小時產生的可檢測到的鐵小于300ppm，所述顆粒與過氧化氫接觸產生的可檢測到的鐵小于10ppm，或者所述顆粒與NaCl/CaCl₂溶液接觸產生的可檢測到的鐵小于5ppm。外層殼的厚度優選為1-40納米，特別優選為5-20納米。殼的厚度例如可通過HR透射電子顯微鏡的分析測定。

在本發明的顆粒的核中存在的晶狀鐵氧化物可以是磁鐵礦、磁赤鐵礦或赤鐵礦作為主要組分。上述晶格平面間距對應這些鐵氧化物的變體。因此，0.20納米和0.29納米的晶格平面間距對應于磁赤鐵礦和磁鐵礦，而0.25納米的晶格平面間距對應于磁赤鐵礦、磁鐵礦和赤鐵礦。在HR透射電子顯微鏡中不能檢測到可能歸因于所述摻雜組分的晶格平面間距。

即使利用X-射線衍射，也不能檢測到歸因于所述摻雜組分的參數。可認為摻雜組分已經被植入存在于所述顆粒的核中的鐵氧化物變體的晶格中。

優選的摻雜組分為選自鋁、鈣、銅、鎂、鋅和錫中的至少一種。使用鋁或鋅作為摻雜組分獲得最好的結果。這些摻雜組分的比例優選為1-2重量％，基于所述核-殼顆粒。還發現更大比例的這些摻雜組分不會縮短加熱時間。