專利名稱：納米級(jí)包膜粉體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面改性的納米級(jí)無機(jī)粉體及其制備方法(IPC分類C09C01)，具體地說是涉及表面涂覆磷酸鋁包膜的納米級(jí)無機(jī)粉體及其制備方法，也還涉及這種粉體作為填充劑、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)：
納米級(jí)無機(jī)粉體是當(dāng)前材料科學(xué)的一個(gè)前沿研究領(lǐng)域。制備納米級(jí)無機(jī)粉體的現(xiàn)有技術(shù)大多是在氣相或液相中進(jìn)行的。1999年出現(xiàn)了固相法合成納米鐵氧體的報(bào)道，見《無機(jī)材料學(xué)報(bào)》14卷3期385-390頁和《化學(xué)研究與應(yīng)用》11卷2期138-141頁。2001年出現(xiàn)了固相法合成納米氧化鋅的報(bào)道，見《精細(xì)化工》18卷12期696-698頁。2002年中國(guó)專利1359985公開了一種將兩種物料加壓形成高壓流體，混合反應(yīng)為固體料漿，分離干燥成納米粉體的技術(shù)。2003年中國(guó)專利1433966公開了氣-固相反應(yīng)法制備納米氧化鋅的方法。2004年中國(guó)專利1555949公開了一種液氮低溫球磨制備納米粉體的方法。2004年Journal of NanoparticleResearch，6卷1期99-105頁報(bào)道了一種方法，將氧化硅、氧化鐵、氧化鈷混合在一起，球磨50小時(shí)，900℃熱處理，制備成鐵酸鈷和二氧化硅的混合物。2006年4月出版的《納米化學(xué)》一書58-65頁，詳細(xì)敘述了固相法制備納米微粒的現(xiàn)有技術(shù)，其中沒有提及酸堿反應(yīng)的重要意義，甚至沒有出現(xiàn)“酸堿反應(yīng)”這四個(gè)字。當(dāng)前的情況是(1)納米級(jí)無機(jī)粉體的制備工序復(fù)雜，成本偏高，市場(chǎng)價(jià)格高出非納米級(jí)無機(jī)粉體數(shù)倍；(2)納米級(jí)無機(jī)粉體存在在介質(zhì)中難以分散的困惑，未能充分發(fā)揮納米的優(yōu)勢(shì)。
超細(xì)粉體的分散困難需要用粉體的表面處理技術(shù)去解決。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表面包覆磷酸鋁的納米級(jí)無機(jī)粉體，特別是在介質(zhì)中容易充分分散的納米級(jí)無機(jī)粉體，成為一種具有高度補(bǔ)強(qiáng)性、著色力的新型材料。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述納米級(jí)無機(jī)粉體的工藝簡(jiǎn)便、成本低、無三廢的制備方法。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供上述納米級(jí)無機(jī)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)明產(chǎn)品的第一個(gè)技術(shù)方案是一種納米級(jí)包膜粉體，其內(nèi)核由選自氧化物、氫氧化物、固態(tài)無機(jī)含氧酸的兩種或多種化合物在機(jī)械化學(xué)作用下通過室溫固相酸堿反應(yīng)生成的無機(jī)含氧鹽組成，表面包膜由磷酸鋁或亞磷酸鋁組成，其中鋁與磷的原子比是0.33∶1至3∶1。
本發(fā)明產(chǎn)品的第二個(gè)技術(shù)方案是一種納米級(jí)包膜粉體，其內(nèi)核由一種或多種氧化物或氫氧化物組成，外殼由上述化合物與選自氧化物、氫氧化物、固態(tài)無機(jī)含氧酸、濃磷酸的另外一種或多種化合物在機(jī)械化學(xué)作用下通過室溫固相酸堿反應(yīng)生成的無機(jī)含氧鹽組成，表面包膜由磷酸鋁組成，其中鋁與磷的原子比是0.33∶1至3∶1。
本發(fā)明產(chǎn)品的第三個(gè)技術(shù)方案是一種納米級(jí)包膜粉體，其內(nèi)核由無機(jī)含氧鹽組成，它們至少有一種選自碳酸鹽、硼酸鹽、鉍酸鹽、鐵酸鹽、氰合鐵酸鹽，外殼由上述無機(jī)含氧鹽與選自五氧化二磷、濃磷酸、亞磷酸、磷酸二氫鋁、聚磷酸二氫鋁的一種或多種化合物在機(jī)械化學(xué)作用下通過室溫固相酸堿反應(yīng)生成的磷酸鹽或亞磷酸鹽組成，表面包膜由磷酸鋁或亞磷酸鋁組成，包膜的鋁與磷的原子比是0.65∶1至1.35∶1。
本發(fā)明產(chǎn)品第四個(gè)技術(shù)方案是一種納米級(jí)包膜粉體，其內(nèi)核由含鋁化合物組成，它們至少有一種選自氧化鋁、氫氧化鋁、鋁酸鹽、鋁硅酸鹽、粘土礦物、硼化鋁、碳化鋁、氮化鋁，表面包膜由上述含鋁化合物與選自五氧化二磷、濃磷酸、亞磷酸、磷酸二氫鋁、聚磷酸二氫鋁的一種或多種化合物在機(jī)械化學(xué)作用下通過室溫固相酸堿反應(yīng)生成的磷酸鋁或亞磷酸鋁組成，其中鋁與磷的原子比是0.33∶1至3∶1。
本發(fā)明制備方法的技術(shù)方案是該方法由下列順序的步驟組成(1)將選自酸性氧化物、酸性氫氧化物、固態(tài)無機(jī)含氧酸、濃磷酸的一種或多種粉體，與選自堿性氧化物、堿性氫氧化物、無機(jī)含氧鹽的另外一種或多種粉體加在一起，加或不加硝酸鋁，然后混合均勻；(2)研磨粉碎粉體顆粒，并在機(jī)械化學(xué)作用下讓上述粉體之間發(fā)生室溫固相酸堿反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為無機(jī)含氧鹽粉體，或外殼為無機(jī)含氧鹽、內(nèi)核為氧化物或氫氧化物或另外一種無機(jī)含氧鹽的復(fù)合粉體；(3)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、聚磷酸二氫鋁的一種或多種化合物，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)和室溫條件下繼續(xù)研磨、粉碎、包覆粉體顆粒，制成納米級(jí)的具有磷酸鋁包膜或亞磷酸鋁包膜的粉體或者具有硅酸鋁和磷酸鋁或亞磷酸鋁的復(fù)合雙層包膜的粉體；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；(4)70℃至200℃下加熱10分鐘至100分鐘。
本發(fā)明的核心構(gòu)思由不可分割的兩個(gè)方面組成第一步是用室溫固相法制備納米級(jí)無機(jī)粉體，具體地說是憑借機(jī)械化學(xué)作用使粉體之間發(fā)生室溫固相酸堿反應(yīng)，邊反應(yīng)邊粉碎，將原始物料粉碎成微細(xì)的顆粒，但這些微細(xì)顆粒很快團(tuán)聚，特別是在機(jī)械粉碎作用下，粉體表面產(chǎn)生很多缺陷和電荷不平衡，很容易團(tuán)聚，無法得到納米級(jí)產(chǎn)品；因此必須緊接著實(shí)施第二個(gè)步驟，即邊解聚邊包覆的步驟，在粉碎解聚微細(xì)顆粒的同時(shí)，用磷酸鋁包覆隔離粉體顆粒，獲取納米級(jí)無機(jī)粉體。簡(jiǎn)單地說，本發(fā)明的核心構(gòu)思是邊反應(yīng)邊粉碎加上邊解聚邊包覆。
本發(fā)明的一個(gè)發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)機(jī)械化學(xué)作用下的室溫固相酸堿反應(yīng)，邊反應(yīng)邊粉碎，可使兩種以上的微米級(jí)氧化物、氫氧化物、固態(tài)無機(jī)含氧酸粉體在室溫下迅速反應(yīng)并轉(zhuǎn)化為納米級(jí)無機(jī)含氧鹽粉體，甚至是小于20納米的粉體。反應(yīng)和轉(zhuǎn)化的速度取決于氧化物、氫氧化物、固態(tài)無機(jī)含氧酸粉體之間的電負(fù)性差異，即酸堿性差異，在通常情況下不超過20分鐘即可完成這種反應(yīng)和轉(zhuǎn)化。酸堿反應(yīng)破壞了氧化物、氫氧化物的晶格，從而大大提升了機(jī)械粉碎的效果，并達(dá)到通常機(jī)械粉碎無法達(dá)到的細(xì)度，例如氧化鐵原本硬度高，機(jī)械磨耗大，可以作為磨料使用，但若與二氧化硅或五氧化二磷放在一起磨，則變得很容易磨成納米級(jí)粉體。在酸堿性差異小的場(chǎng)合下，例如在氧化鋅和三氧化二鋁之間，需要研磨數(shù)小時(shí)，才能生成納米級(jí)鋁酸鋅。在極端情況下，例如在酸堿性差異十分小的三氧化四鈷與三氧化二鐵之間，需要研磨數(shù)十小時(shí)，才能生成納米級(jí)鐵酸鈷。因此，酸堿反應(yīng)加機(jī)械粉碎是粉體納米化的有效手段。
本發(fā)明產(chǎn)品的第一個(gè)技術(shù)方案和第二個(gè)技術(shù)方案表面上的差別僅僅在于在第一個(gè)方案中氧化物、氫氧化物、固態(tài)無機(jī)含氧酸全部參加反應(yīng)，全部轉(zhuǎn)化為無機(jī)含氧鹽；在第二個(gè)方案中，只有一部分氧化物、氫氧化物參加反應(yīng)并構(gòu)成無機(jī)含氧鹽外殼，未參加反應(yīng)的氧化物、氫氧化物粉體保存為內(nèi)核。兩者之間的實(shí)質(zhì)性差別在于構(gòu)成前者內(nèi)核的物料是在本發(fā)明制備過程中合成的，而構(gòu)成后者內(nèi)核的物料是現(xiàn)成的，購自市場(chǎng)的，只是在本發(fā)明制備過程中實(shí)現(xiàn)了納米化。
在本發(fā)明產(chǎn)品的第二個(gè)技術(shù)方案中，不參加反應(yīng)的內(nèi)核和酸堿反應(yīng)生成的外殼之間的重量比可以任意調(diào)控；在通常情況下，不參加反應(yīng)的內(nèi)核是納米化的對(duì)象，室溫固相酸堿反應(yīng)加機(jī)械粉碎是納米化的手段，反應(yīng)生成的外殼是納米化的工具，這構(gòu)成了本發(fā)明的又一個(gè)發(fā)現(xiàn)。在氧化物、氫氧化物之間酸堿性差異大，酸堿反應(yīng)強(qiáng)烈的場(chǎng)合下，參加反應(yīng)的物料可以少一點(diǎn)，例如以二氧化鈦為內(nèi)核，鈦酸鋅為外殼，外殼可以薄一點(diǎn)。在氧化物、氫氧化物之間酸堿性差異不太大，酸堿反應(yīng)不太強(qiáng)的場(chǎng)合下，參加反應(yīng)的物料要多一點(diǎn)，例如以氧化鐵為內(nèi)核，硅酸鐵為外殼，外殼必須厚一點(diǎn)。酸堿反應(yīng)的規(guī)模，包括反應(yīng)強(qiáng)度和參加反應(yīng)的物料數(shù)量?jī)蓚€(gè)方面，決定了粉體機(jī)械粉碎納米化所需的時(shí)間。調(diào)控外殼的厚薄，一是為了粉體的質(zhì)量。二是為了適應(yīng)工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的要求，縮短機(jī)械粉碎所需的時(shí)間；一般來說，只要能夠在20分鐘以內(nèi)達(dá)到粉體的納米化，外殼薄一點(diǎn)比較好。然而，在內(nèi)核物料呈強(qiáng)堿性的場(chǎng)合下，外殼必須足夠厚，以便磷酸鋁包膜免遭強(qiáng)堿的破壞，例如在內(nèi)核為堿土金屬碳酸鹽的場(chǎng)合。
在本發(fā)明產(chǎn)品的第一個(gè)和第二個(gè)技術(shù)方案中，所說的氧化物或氫氧化物或固態(tài)無機(jī)含氧酸或無機(jī)含氧鹽，至少有一種選自磷、砷、銻、鉍、硅、鍺、錫、鉛、硼、鋁、鎵、銦、鋅、鎘、銅、鎳、鈷、鐵、錳、鉻、鉬、鎢、釩、鈮、鉭、鈦、鋯、鉿、堿土金屬、稀土元素的氧化物或氫氧化物以及由它們衍生的固態(tài)無機(jī)含氧酸或無機(jī)含氧鹽；其中固態(tài)無機(jī)含氧酸至少有一種選自磷酸二氫鋁、三聚磷酸二氫鋁(又名聚磷酸鋁)、亞磷酸、硼酸、鉬酸、鎢酸、磷鉬酸、磷鎢酸、偏鈦酸。
本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)酸性較弱的酸所生成的鹽也可以與較強(qiáng)的酸在機(jī)械化學(xué)作用下發(fā)生室溫固相酸堿反應(yīng)而達(dá)到納米化的目的，其原理與前述發(fā)現(xiàn)相同，本來酸性和堿性都是相對(duì)的，相對(duì)于較強(qiáng)的酸而言，弱酸鹽就是堿。弱酸鹽是指碳酸鹽、硼酸鹽、鉍酸鹽、鐵酸鹽、氰合鐵酸鹽。較強(qiáng)的酸是指五氧化二磷、濃磷酸、亞磷酸、磷酸二氫鋁、聚磷酸二氫鋁。酸性較弱的酸根，例如碳酸根，在被磷酸根取代后可以轉(zhuǎn)化為二氧化碳而散逸掉，其它一些酸性較弱的酸根可以轉(zhuǎn)化為磷酸鹽、亞磷酸鹽留在外殼中，例如鐵酸根轉(zhuǎn)化為磷酸鐵，鋁酸根轉(zhuǎn)化為磷酸鋁等。如前所述，在通常情況下，不參加反應(yīng)的內(nèi)核是納米化的對(duì)象，室溫固相酸堿反應(yīng)加機(jī)械粉碎是納米化的手段，反應(yīng)生成的外殼是納米化的工具。這構(gòu)成由本發(fā)明產(chǎn)品第二個(gè)技術(shù)方案衍生出第三個(gè)技術(shù)方案的理念。
本發(fā)明的再一個(gè)發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)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。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)。在申請(qǐng)本發(fā)明的同時(shí)，發(fā)明人已另外申請(qǐng)了題目為《易分散磷酸鋁包膜粉體及其制備方法》的發(fā)明專利。
本發(fā)明還有一個(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。磷酸鋁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。事實(shí)上，在本發(fā)明中，粉體表面的堿性和酸性是可以調(diào)控的，以便獲得必要的錨固牢度。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。磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜及其錨固在粉體上的技術(shù)是本發(fā)明取得成功的關(guān)鍵所在。
本發(fā)明進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜的鋁的全部或部分來源可以來自含鋁的納米化對(duì)象本身，包括氧化鋁、氫氧化鋁、鋁酸鹽、鋁硅酸鹽、粘土礦物、硼化鋁、碳化鋁、氮化鋁等在內(nèi)；從而只需要加入選自五氧化二磷、濃磷酸、亞磷酸、磷酸二氫鋁、聚磷酸二氫鋁的一種或多種化合物，即可與上述含鋁化合物發(fā)生室溫固相酸堿反應(yīng)，生成磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜或以它們?yōu)橹鞯陌?，并在這同時(shí)完成粉體的納米化；這是一種節(jié)省試劑、減少工序的經(jīng)濟(jì)合算的途徑，由此構(gòu)成了由本發(fā)明產(chǎn)品第二個(gè)和第三個(gè)技術(shù)方案衍生出第四個(gè)技術(shù)方案的理念。在這里鋁硅酸鹽是指膨脹珍珠巖粉、長(zhǎng)石、千枚巖粉、紅泥、硅鋁炭黑、粉煤灰、油頁巖灰；粘土礦物是一種特定的鋁硅酸鹽，在這里是指凹凸棒石、坡縷石、海泡石、葉蠟石、蛭石、高嶺石、煅燒高嶺石、蒙皂石，以及以它們?yōu)橹饕煞值恼惩?。在這里由于磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜的鋁源來自納米化對(duì)象本身，并非來自從外面加進(jìn)去的試劑，其數(shù)量具有不確定性，因此包膜的鋁磷原子比可在0.33∶1至3∶1范圍內(nèi)變動(dòng)。
本發(fā)明最重要的一個(gè)發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)在室溫機(jī)械化學(xué)作用下邊反應(yīng)邊粉碎，將原始材料微細(xì)化之后，必須緊接著邊解聚邊包覆，才能獲得納米級(jí)產(chǎn)品。這就形成了前述本發(fā)明的核心構(gòu)思，不再贅述。
本發(fā)明另外還有一個(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和內(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，例如在氧化鐵顏料、鈦白粉、氧化鋅的場(chǎng)合下都是如此，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)合雙層包膜的鋁磷原子比是1.3∶1至3∶1。
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或多種含有對(duì)分散介質(zhì)具親和力的溶劑化鏈段。磷酸鋁或亞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。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或亞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覆層中的鋁原子反應(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?？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覆層的重量比為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，這一比例可減少至0.03∶1至0.12∶1。
本發(fā)明最后的一個(gè)發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)在機(jī)械化學(xué)作用下用室溫固相酸堿反應(yīng)法制備納米級(jí)磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜粉體，產(chǎn)品質(zhì)量好，容易在介質(zhì)中分散，不產(chǎn)生多余的反應(yīng)產(chǎn)物，不需要高溫?zé)崽幚?，不需要洗滌過濾干燥等工序，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，凸現(xiàn)了本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)所在。
在前述本發(fā)明提供的制備方法技術(shù)方案中，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，一切以不導(dǎo)致粉體團(tuán)聚結(jié)塊為原則。在第三個(gè)步驟中，調(diào)控鋁與磷的原子比時(shí)，在要求鋁磷原子比等于1∶1時(shí)，不加五氧化二磷或濃磷酸或亞磷酸或磷酸二氫鋁或聚磷酸二氫鋁或氫氧化鋁；在要求鋁磷原子比小于1∶1時(shí)，不加氫氧化鋁；在要求鋁磷原子比大于1∶1時(shí)，不加五氧化二磷或濃磷酸或亞磷酸或磷酸二氫鋁或聚磷酸二氫鋁。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物料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。硝酸鋁在處理鈦白粉時(shí)視需要而加入，否則不需要加入；硝酸鋁的作用在于氧化三價(jià)鈦，變?yōu)樗膬r(jià)鈦，削弱其光催化性，其劑量為鈦白粉0.4％至1％。在第三個(gè)步驟中加入的試劑可以預(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；粉體的機(jī)械化學(xué)反應(yīng)、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)備中完成，即酸堿反應(yīng)和機(jī)械粉碎同時(shí)進(jìn)行，解聚和包覆同時(shí)進(jìn)行，分兩步完成。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膜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)顏料一般在70℃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，不宜超過200℃。
按照本發(fā)明的制備方法，在五氧化二磷、濃磷酸、亞磷酸、磷酸二氫鋁、聚磷酸二氫鋁等磷酸類化合物與作為內(nèi)核的選自氧化鋁、氫氧化鋁、鋁酸鹽、鋁硅酸鹽、粘土礦物、硼化鋁、碳化鋁、氮化鋁的一種或多種含鋁化合物發(fā)生室溫固相酸堿反應(yīng)，磷酸鋁或亞磷酸鋁包膜的全部或部分鋁源來自這些含鋁化合物本身的場(chǎng)合下，由于不需要另外加磷酸鋁或亞磷酸鋁，其中所述的步驟(2)和(3)可以合并為一個(gè)步驟。
本發(fā)明納米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、納米建筑材料、納米陶瓷中。
本發(fā)明納米包膜粉體顆粒微細(xì)，大多在10納米至50納米之間，容易在介質(zhì)中分散，具有良好的耐候性和耐酸堿性，制備方法簡(jiǎn)便，成本僅比微米級(jí)大宗產(chǎn)品高20％至50％，可以做到“高端納米粉體，大宗產(chǎn)品價(jià)位”?？晒?duì)比的典型例子是鐵黃顏料(實(shí)施例2)按照本發(fā)明用常規(guī)鐵黃顏料制備成納米鐵黃包膜顏料，雖然含鐵量從96％大幅下降為43％，但與市售濕法制備的納米鐵黃顏料作對(duì)比，粒度比后者細(xì)一半，著色力比后者高10％，色相光澤比后者鮮艷得多，耐熱溫度從160℃提高到220℃，制造成本只有后者的三分之一。
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，所采用的磷酸鋁試劑的分子式都是AlPO4，硅酸鋁的分子式都是Al2(SiO3)3，二氧化硅都是沉淀法二氧化硅。更多的有關(guān)溶劑化鏈段的實(shí)施例，請(qǐng)參閱與本發(fā)明同時(shí)申請(qǐng)的題目為《易分散磷酸鋁包膜粉體及其制備方法》的發(fā)明專利。
實(shí)施例1取氫氧化鋁6.78g、二氧化硅7.4g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入預(yù)先混合并研磨在一起的磷酸鋁1g和硅酸鋁1.3g，在室溫下再次混合并解聚包覆，150℃下烘干，所獲納米硅酸鋁包膜粉體作為原材料用于納米建筑材料和納米陶瓷中。
實(shí)施例2取氧化鐵黃顏料3g、二氧化硅2.4g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入磷酸鋁1g、氫氧化鋁0.6g，在室溫下再次混合并解聚包覆，105℃下烘干，所獲納米硅酸鐵黃包膜顏料用于油漆、涂料中。
實(shí)施例3取三氧化鉻2.83g、氧化鉛8.03g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入磷酸鋁1g、硅酸鋁1.08g，在室溫下再次混合并解聚包覆，130℃下烘干，所獲的環(huán)保性納米中鉻黃包膜顏料用于油漆中。
實(shí)施例4取硼酸6.91g、氧化鋅5.62g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入磷酸鋁1g、氫氧化鋁0.72g、二氧化硅0.76g、硬脂酸0.64g，在室溫下再次混合并解聚包覆，130℃下烘干，所獲納米硼酸鋅包膜粉體作為阻燃填料用于聚氨酯、聚丙烯酸酯、氟烯烴塑料中。
實(shí)施例5
取氧化鐵8.2g、氧化鋅5.11g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入磷酸鋁1g、氫氧化鋁0.6g、二氧化硅0.69g，在室溫下再次混合并解聚包覆，150℃下烘干，所獲納米鐵酸鋅包膜粉體作為鐵氧體用于磁性材料、靜電印刷材料、微波吸收材料中。
實(shí)施例6取三氧化二銻16.43g、氧化鋅5.62g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入磷酸鋁1g、氫氧化鋁0.72g、二氧化硅0.76g、硬脂酸0.64g，在室溫下再次混合并解聚包覆，130℃下烘干，所獲納米銻酸鋅包膜粉體作為阻燃填料用于聚氨酯塑料中。
實(shí)施例7取二氧化錫10.26g、氧化鋅5.03g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入磷酸鋁1g、氫氧化鋁0.71g、硬脂酸0.6g，在室溫下再次混合并解聚包覆，130℃下烘干，所獲納米錫酸鋅包膜粉體作為高檔阻燃填料用于塑料中。
實(shí)施例8取氫氧化鋁9.84g、二氧化硅0.94g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入預(yù)先混合并研磨在一起的磷酸鋁1g、氫氧化鋁0.72g、二氧化硅0.4g、硬脂酸0.66g；在室溫下再次混合并解聚包覆，130℃下烘干，所獲內(nèi)核為氫氧化鋁、外殼為硅酸鋁的納米級(jí)包膜粉體作為兼具阻燃功能的補(bǔ)強(qiáng)劑用于橡膠、塑料、樹脂、密封膠、粘合劑、油漆、涂料中。
實(shí)施例9取氧化鐵紅顏料12g、二氧化硅1.43g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入磷酸鋁1g、氫氧化鋁0.6g，在室溫下再次混合并解聚包覆，130℃下烘干，所獲內(nèi)核為氧化鐵紅、外殼為硅酸鐵的納米級(jí)包膜顏料用于油漆、涂料中。
實(shí)施例10取氧化鐵紅顏料85g、五氧化二磷1g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入磷酸鋁2.5g，在室溫下再次混合并解聚包覆，130℃下烘干，所獲內(nèi)核為氧化鐵紅、外殼為磷酸鐵的納米級(jí)包膜顏料用于油漆、涂料中。
實(shí)施例11取氧化鐵黃顏料28.5g、五氧化二磷0.4g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入磷酸鋁1g，在室溫下再次混合并解聚包覆，105℃下烘干，所獲內(nèi)核為氧化鐵黃、外殼為磷酸鐵的納米級(jí)包膜顏料用于油漆、涂料中。
實(shí)施例12取二氧化硅5.04g、氫氧化鋁1.12g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入預(yù)先混合并研磨在一起的磷酸鋁1g、氫氧化鋁0.6g、乙烯基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑0.14ml，在室溫下再次混合并解聚包覆，130℃下烘干，所獲內(nèi)核為二氧化硅、外殼為硅酸鋁的納米級(jí)包膜粉體作為補(bǔ)強(qiáng)劑用于硅橡膠、硅樹脂塑料、硅樹脂油漆、硅樹脂涂料中。
實(shí)施例13取銳鈦礦型鈦白粉11g、氧化鋅1.04g、硝酸鋁.0.04g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入磷酸鋁1g、氫氧化鋁0.6g、二氧化硅0.58g，在室溫下再次混合并解聚包覆，130℃下烘干，所獲內(nèi)核為二氧化鈦、外殼為鈦酸鋅的納米級(jí)包膜顏料用于油墨、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、食品中。
實(shí)施例14
取氧化鋅19.2g、五氧化二磷0.89g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入硬脂酸0.32g、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1.2ml，在室溫下再次混合并解聚包覆，130℃下烘干，所獲內(nèi)核為氧化鋅，外殼為磷酸鋅的納米級(jí)包膜粉體用于橡膠中。
實(shí)施例15取二氧化鋯10.18g、氧化鋅2.19g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入磷酸鋁1g、氫氧化鋁0.6g、二氧化硅0.69g，在室溫下再次混合并解聚包覆，130℃下烘干，所獲內(nèi)核為二氧化鋯、外殼為鋯酸鋅的納米級(jí)包膜粉體作為增韌劑用于納米陶瓷中或作為耐磨材料用于涂料和潤(rùn)滑油中。
實(shí)施例16取超細(xì)碳酸鈣6.2g、五氧化二磷2.7g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入磷酸鋁1g、硬脂酸0.66g，在室溫下再次混合并解聚包覆，130℃下烘干，所獲內(nèi)核為碳酸鈣、外殼為磷酸鈣的納米級(jí)包膜粉體作為補(bǔ)強(qiáng)劑用于橡膠、塑料、樹脂、密封膠、粘合劑、油漆、涂料中。
實(shí)施例17取作為鐵酸鹽的鐵氧體6.8g、五氧化二磷1.64g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，再加入磷酸鋁1g，在室溫下再次混合并解聚包覆，130℃下烘干，所獲內(nèi)核為鐵氧體、外殼為磷酸鐵氧體的納米包膜粉體用作磁性材料、靜電印刷材料、微波吸收材料。
實(shí)施例18取三氧化二鋁100g、濃度為85％的磷酸6ml，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，在這同時(shí)解聚和包覆，130℃下烘干，所獲內(nèi)核為三氧化二鋁，表面包膜為磷酸鋁的納米級(jí)包膜粉體作為原材料用于納米建筑材料和納米陶瓷中。
實(shí)施例19取作為鋁酸鈷的鈷藍(lán)顏料1.2g、亞磷酸0.16g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，在這同時(shí)解聚和包覆，110℃下烘干，所獲內(nèi)核為鋁酸鈷，表面包膜為磷酸鋁/磷酸鈷的納米級(jí)包膜顏料用于納米建筑材料和納米陶瓷中。
實(shí)施例20取凹凸棒石粘土12.5g、磷酸二氫鋁1.6g、硬脂醇0.5g，混合均勻，在室溫下機(jī)械粉碎設(shè)備中粉碎并發(fā)生固相酸堿反應(yīng)，在這同時(shí)解聚和包覆，130℃下烘干，所獲內(nèi)核為凹凸棒石粘土，表面包膜為磷酸鋁/磷酸鎂的納米級(jí)包膜粉體作為補(bǔ)強(qiáng)劑用于橡膠、塑料、樹脂、密封膠、粘合劑中。
權(quán)利要求
1.一種納米級(jí)包膜粉體，其特征在于內(nèi)核由選自氧化物、氫氧化物、固態(tài)無機(jī)含氧酸的兩種或多種化合物在機(jī)械化學(xué)作用下通過室溫固相酸堿反應(yīng)生成的無機(jī)含氧鹽組成，表面包膜由磷酸鋁或亞磷酸鋁組成，其中鋁與磷的原子比是0.33∶1至3∶1。
2.一種納米級(jí)包膜粉體，其特征在于內(nèi)核由一種或多種氧化物或氫氧化物組成，外殼由上述化合物與選自氧化物、氫氧化物、固態(tài)無機(jī)含氧酸、濃磷酸的另外一種或多種化合物在機(jī)械化學(xué)作用下通過室溫固相酸堿反應(yīng)生成的無機(jī)含氧鹽組成，表面包膜由磷酸鋁或亞磷酸鋁組成，其中鋁與磷的原子比是0.33∶1至3∶1。
3.按照權(quán)利要求1或2的納米級(jí)包膜粉體，其中所述的包膜的特征在于包膜的鋁與磷的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。
4.按照權(quán)利要求1或2的納米級(jí)包膜粉體，其中所述的包膜的特征在于它還可以具有復(fù)合雙層結(jié)構(gòu)，外層為磷酸鋁或亞磷酸鋁，內(nèi)層為硅酸鋁，其中鋁與磷的原子比是1.3∶1至3∶1。
5.按照權(quán)利要求1或2的納米級(jí)包膜粉體，其中所述的氧化物、氫氧化物、固態(tài)無機(jī)含氧酸、無機(jī)含氧鹽的特征在于它們至少有一種選自磷、砷、銻、鉍、硅、鍺、錫、鉛、硼、鋁、鎵、銦、鋅、鎘、銅、鎳、鈷、鐵、錳、鉻、鉬、鎢、釩、鈮、鉭、鈦、鋯、鉿、堿土金屬、稀土元素的氧化物或氫氧化物，以及由它們衍生的固態(tài)無機(jī)含氧酸或無機(jī)含氧鹽；其中固態(tài)無機(jī)含氧酸至少有一種選自磷酸二氫鋁、三聚磷酸二氫鋁、亞磷酸、硼酸、鉬酸、鎢酸、磷鉬酸、磷鎢酸、偏鈦酸。
6.一種納米級(jí)包膜粉體，其特征在于內(nèi)核由無機(jī)含氧鹽組成，它們至少有一種選自碳酸鹽、硼酸鹽、鉍酸鹽、鐵酸鹽、氰合鐵酸鹽，外殼由上述無機(jī)含氧鹽與選自五氧化二磷、濃磷酸、亞磷酸、磷酸二氫鋁、聚磷酸二氫鋁的一種或多種化合物在機(jī)械化學(xué)作用下通過室溫固相酸堿反應(yīng)生成的磷酸鹽或亞磷酸鹽組成，表面包膜由磷酸鋁或亞磷酸鋁組成，包膜的鋁與磷的原子比是0.65∶1至1.35∶1。
7.一種納米級(jí)包膜粉體，其特征在于內(nèi)核由含鋁化合物組成，它們至少有一種選自氧化鋁、氫氧化鋁、鋁酸鹽、鋁硅酸鹽、粘土礦物、硼化鋁、碳化鋁、氮化鋁，表面包膜由上述含鋁化合物與選自五氧化二磷、濃磷酸、亞磷酸、磷酸二氫鋁、聚磷酸二氫鋁的一種或多種化合物在機(jī)械化學(xué)作用下通過室溫固相酸堿反應(yīng)生成的磷酸鋁或亞磷酸鋁組成，其中鋁與磷的原子比是0.33∶1至3∶1。
8.按照權(quán)利要求1或2或6或7的納米級(jí)包膜粉體，其中所述的粉體的特征在于在粉體表面上還可以錨固一種或多種溶劑化鏈段，溶劑化鏈段的來源至少有一種選自作為溶劑化試劑的脂肪酸、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；溶劑化鏈段與磷酸鋁包膜的重量比為0.03∶1至1∶1。
9.一種納米級(jí)磷酸鋁包膜的粉體的制備方法，其特征在于該方法由下列順序的步驟組成(1)將選自酸性氧化物、酸性氫氧化物、固態(tài)無機(jī)含氧酸、濃磷酸的一種或多種粉體，與選自堿性氧化物、堿性氫氧化物、無機(jī)含氧鹽的另外一種或多種粉體加在一起，加或不加硝酸鋁，然后混合均勻；(2)研磨粉碎粉體顆粒，并在機(jī)械化學(xué)作用下讓粉體之間發(fā)生室溫固相酸堿反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為無機(jī)含氧鹽粉體，或外殼為無機(jī)含氧鹽、內(nèi)核為氧化物或氫氧化物或另外一種無機(jī)含氧鹽的復(fù)合粉體；(3)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、聚磷酸二氫鋁的一種或多種化合物，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)和室溫條件下繼續(xù)研磨、粉碎、包覆粉體顆粒，制成納米級(jí)的具有磷酸鋁包膜或亞磷酸鋁包膜的粉體，或者具有硅酸鹽和磷酸鋁或亞磷酸鋁復(fù)合雙層包膜的粉體；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；(4)70℃至200℃下加熱10分鐘至100分鐘。
10.按照權(quán)利要求9的制備方法，其中所述的步驟(2)和(3)在磷酸鋁包膜的全部或部分鋁源來源于作為內(nèi)核的選自氧化鋁、氫氧化鋁、鋁酸鹽、鋁硅酸鹽、粘土礦物、硼化鋁、碳化鋁、氮化鋁的一種或多種含鋁化合物的場(chǎng)合下可以合并為一個(gè)步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在機(jī)械化學(xué)作用下通過室溫固相酸堿反應(yīng)制備的納米級(jí)包膜粉體，具有內(nèi)核和包膜雙層結(jié)構(gòu)，或內(nèi)核、外殼、包膜三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)核由氧化物或氫氧化物或無機(jī)含氧鹽組成，外殼一律由無機(jī)含氧鹽組成，包膜由磷酸鋁組成。粉體表面還可以錨固溶劑化鏈段。本發(fā)明還提供了該納米包膜粉體的制備方法。該包膜粉體可作為著色劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、粉體材料等應(yīng)用于涂料、橡膠、塑料、粘合劑、陶瓷、紙張、磁性材料中。
文檔編號(hào)C09C1/00GK1876728SQ200610028539
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