磷酸鋁,多磷酸鋁和偏磷酸鋁顆粒和它們在漆中用作顏料的用途及其制備方法
【專利摘要】一種磷酸鋁組合物，其包括磷酸鋁、多磷酸鋁、偏磷酸鋁或其混合物。該組合物的特征可以是：當為粉末形式時，組合物具有顆粒，其中至少一些顆粒所具有的空隙數(shù)平均值為1個或多個空隙/顆粒。另外，該組合物的特征還在于：在差示掃描量熱法測試中出現(xiàn)處于約90攝氏度至約250攝氏度之間的兩個吸熱峰。該組合物的特征還在于：當為粉末形式時，在水中的分散性為至少0.025克/1.0克水。該組合物可通過包括以下步驟的方法制備：使磷酸和硫酸鋁以及堿性溶液相接觸以產(chǎn)生基于磷酸鋁的產(chǎn)品，以及任選地在一升高的溫度下煅燒基于磷酸鋁、多磷酸鋁或偏磷酸鋁的產(chǎn)品。該組合物可在漆中用作二氧化鈦的替代物。
【專利說明】磷酸鋁，多磷酸鋁和偏磷酸鋁顆粒和它們在漆中用作顏料 的用途及其制備方法
[0001] 本申請是申請日為2007年02月25日、申請?zhí)枮?00710003172. 4、名稱為"磷酸 鋁，多磷酸鋁和偏磷酸鋁顆粒和它們在漆中用作顏料的用途及其制備方法"的發(fā)明申請的 分案。
[0002] 現(xiàn)有相關(guān)申請
[0003] 本申請是2005年8月30日于美國提交的第11/215, 312號申請的部分繼續(xù)申請， 第11/215, 312號美國申請要求2004年8月30日于巴西提交的第PI0403713-8號申請的 優(yōu)選權(quán)。在此將第11/215, 312號美國申請和第PI0403713-8號巴西申請的公開內(nèi)容全部 并入本文作為參考。
[0004] 聯(lián)邦政府資助研究的聲明
[0005] 不適用。
[0006] 縮微膠片附錄參考
[0007] 不適用。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0008] 本發(fā)明涉及制備磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和多磷酸鋁的顆粒的方法。本發(fā)明進 一步涉及將這樣的顆粒用作漆中以及其他應(yīng)用中的顏料。

【背景技術(shù)】
[0009] 二氧化鈦之所以成為最普通的白色顏料，是因為它對可見光具有很強的反向散射 能力，而反向散射能力又取決于它的折射率。人們已在尋找二氧化鈦的替代品，但由于結(jié)構(gòu) 上的原因，這種氧化物的銳鈦礦和金紅石形式的折射率都遠遠高于任何其他白色粉末的折 射率。
[0010] 二氧化鈦顏料并不能溶解于涂料載色劑中，而是分散在涂料載色劑中。這類二氧 化鈦顏料的性能性質(zhì)（包括其物理和化學(xué)特性）是由顏料的粒度以及其表面的化學(xué)組成決 定的。市面上可購買到的二氧化鈦有兩種晶體結(jié)構(gòu)：銳鈦礦和金紅石。優(yōu)選金紅石二氧化 鈦顏料是因為它們與銳鈦礦顏料相比能夠更有效地對光進行散射，而且更加穩(wěn)定和持久。 二氧化鈦由于折射率大，使其對光的散射非常高效。二氧化鈦的裝飾和功能屬性因其散射 能力而成為非常理想的顏料。然而，人們都知道二氧化鈦對于制造商卻是一種昂貴的顏料。 因此，需要一種支付得起的二氧化鈦替代品作為顏料。
[0011] 如前所述，二氧化鈦的一個期望特征在于其對可見光具有巨大的散播（或散射） 能力。二氧化鈦之所以具有這種性質(zhì)是因為其折射率高，而且在光譜的可見光部分中不存 在電子躍遷。在其作為顏料的應(yīng)用中，已進行了部分地或全部地替代二氧化鈦的很多嘗試。 然而，其他白色固體物質(zhì)很難達到二氧化鈦的兩種形式（即銳鈦礦和金紅石）的折射率 (Handbook of Chemistry and Physics，CRC Press，57th ed.，1983)。因此，人們在尋找新 的白色顏料時開始尋找利用其他光散播機制的系統(tǒng)。多相介質(zhì)（其折射率表現(xiàn)出很大的變 化）可用作光散播器。
[0012] 對于使獲得的膜在顆粒內(nèi)部或者顆粒與樹脂之間含有"微孔"的顏料或漆，它 們的制造方法的當前可選方案還十分有限。文獻中也描述了制備空心顆粒的某些技術(shù)， 然而，多數(shù)技術(shù)專注于利用乳液中的聚合作用制造空心的球狀聚合顆粒。一個實例就是 N. Kawahashi 和 E. Matijevic(Preparation of Hollow Spherical Particle of Itrium Compounds，J Colloid and Interface Science 143(1)，103,1991)對具有喊性碳酸 itrium的聚苯乙烯乳液的涂敷以及后續(xù)在高氣溫中的煅燒，從而制備itrium化合物空心 顆粒的研究。
[0013] Galembeck等人在巴西專利BR 9104581中描述了利用偏磷酸鈉和硫酸錯之間的 化學(xué)反應(yīng)并繼而進行熱處理來制備偏磷酸鋁的空心顆粒。該研究涉及從磷酸鈉和硝酸鋁合 成的磷酸鋁的空心顆粒的形成。如前所述，能用磷酸鋁和偏磷酸鋁這兩種顏料來代替基于 PVA乳液或丙烯酸系乳液的漆中的大部分TiO2。
[0014] Galembeck等人的巴西專利BR 9500522-6描述了一種由偏磷酸錯I丐這種復(fù)鹽制 造白色顏料的方法，偏磷酸鋁鈣這種復(fù)鹽可直接由偏磷酸鋁和碳酸鈣顆粒在聚合膠乳的乳 液型水介質(zhì)中進行的化學(xué)反應(yīng)獲得。該專利將先前的結(jié)果擴展到了鈣鹽，而鈣鹽從保護環(huán) 境的角度考慮是有利的，因為它們完全無毒。
[0015] 若干出版物中討論了主要用作催化劑載體（包括晶體和無定形形式）的磷酸鋁 材料的合成。這些方法中有許多產(chǎn)出了高度的多孔結(jié)晶形式而幾乎沒有熱穩(wěn)定的無定形 組分。這類材料的實例被描述于具有如下專利號的美國專利中：3, 943, 231 ;4, 289, 863 ; 5, 030, 431 ;5, 292, 701 ;5, 496, 529 ;5, 552, 361 ;5, 698, 758 ;5, 707, 442 ;6, 022, 513 ;以及 6, 461，415。然而，存在對磷酸鋁的空心顆粒，特別是制造起來相對容易的粉末的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明的對象是一種磷酸鋁組合物，其包括磷酸鋁、多磷酸鋁、偏磷酸鋁或其混合 物。該組合物的特征可以是：當為粉末形式時，組合物具有顆粒，其中一些顆粒所具有的空 隙數(shù)平均值為至少1個或多個空隙/顆粒。另外，該組合物的特征還在于：在差示掃描量熱 法測試中出現(xiàn)處于約90攝氏度至約250攝氏度之間的兩個吸熱峰。該組合物的特征還在 于：當為粉末形式時，在水中的分散性為至少〇. 025克/1. 0克水。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖Ia是由透射電子顯微鏡得到的本發(fā)明材料的能量過濾圖像。
[0018] 圖Ib是由透射電子顯微鏡得到的本發(fā)明材料的明場圖像。
[0019] 圖2a是由透射電子顯微鏡得到的本發(fā)明材料的能量過濾圖像。
[0020] 圖2b是由透射電子顯微鏡得到的本發(fā)明材料的明場圖像。
[0021] 圖3a是由透射電子顯微鏡得到的明場圖像，展示了一種沒有空隙的基于磷酸鋁 的產(chǎn)品。
[0022] 圖3b是由透射電子顯微鏡得到的明場圖像，展示了一種沒有空隙的基于磷酸鋁 的產(chǎn)品。
[0023] 圖4是從差示掃描量熱計中獲得的本發(fā)明材料的溫度記錄圖。
[0024] 圖5是從差示掃描量熱計中獲得的本發(fā)明材料的溫度記錄圖。
[0025] 圖6是從差示掃描量熱計中獲得的本發(fā)明材料的溫度記錄圖。
[0026] 圖7是從差示掃描量熱計中獲得的本發(fā)明材料的溫度記錄圖。

【具體實施方式】
[0027] 在下面的描述中，本文公開的所有數(shù)值皆為近似值，無論它們是否與措詞"約"或 "大致"連用。這些數(shù)值可變化1 <%、2%、5(%，或者有時可變化10-20(%。只要公開了具有下 限礦和上限R u的一個數(shù)值范圍，那么落入該范圍內(nèi)的任意數(shù)值也被具體公開。特別地，該 范圍內(nèi)的以下數(shù)值被具體公開：R = RbkX (Ru-R1)，其中變量k可從1 %變動到100%，且增 量為 1%,也就是說，k 等于 1%、2%、3%、4%、5%，···、50%、51%、52%、...、95%、96%、 97%、98%、99%或100%。而且，由兩個上面定義的R數(shù)值限定的任一數(shù)值范圍也被具體公 開。
[0028] 本專利中所描述的發(fā)明涉及的磷酸鋁組合物包括磷酸鋁、多磷酸鋁、偏磷酸鋁或 其混合物。文中所用的術(shù)語"磷酸鋁"和"磷酸鋁組合物"包括磷酸鋁以及多磷酸鋁、偏磷 酸鋁和它們的混合物。磷酸鋁組合物的特征是，當其為粉末形式時，分散性為至少〇. 025克 /I. 0克水。優(yōu)選地，組合物的特征在于，當其為粉末形式時，分散性為至少0. 035克/I. 0克 水。更優(yōu)選地，組合物的特征在于，當其為粉末形式時，分散性為至少〇. 05克/I. 0克水。
[0029] 新型磷酸鋁空心顆粒一般可由幾種不同的特性表征。例如，當磷酸鋁制備成粉末 形式時，磷酸鋁包括顆粒，其中一些顆粒所具有的空隙數(shù)平均值為至少1個空隙/顆粒。此 夕卜，當磷酸鋁、多磷酸鋁和/或偏磷酸鋁為粉末形式時，通過差示掃描量熱法測試的樣品表 現(xiàn)出兩個獨特的吸熱峰，所述峰通常出現(xiàn)在90°C -250°C之間。優(yōu)選地，第一個峰大致出現(xiàn) 在溫度約96°C _116°C之間，而第二個峰則出現(xiàn)在約149°C _189°C之間。更優(yōu)選地，兩個峰均 出現(xiàn)在約106°C -約164°C之間。此外，磷酸鋁通常表現(xiàn)出如文中所述的優(yōu)異分散性特性。
[0030] 與大多數(shù)無機工業(yè)化學(xué)品（包括那些通常作為晶體磷酸鋁或多磷酸鋁銷售的產(chǎn) 品）相反，本發(fā)明的組合物由非晶態(tài)固體構(gòu)成。磷酸鋁產(chǎn)品最為常見的CAS號為7784-30-7， 但這指的是化學(xué)計量的晶體固體。本專利中所述的發(fā)明還涉及一種新的磷酸鋁、偏磷酸鋁 和其混合物。
[0031] 無定形（即，非晶態(tài)）固體與它們的具有類似組成的晶體對應(yīng)物有所區(qū)別，而這 些區(qū)別可帶來有益性質(zhì)。例如，這些區(qū)別可包括：（i)非晶態(tài)固體不會以銳角衍射X射線， 但卻可產(chǎn)生寬散射光暈；（ii)非晶態(tài)固體不具有意義明確的化學(xué)計量關(guān)系，因而它們能覆 蓋寬范圍的化學(xué)組成；（iii)化學(xué)組成的可變性包括加入除了鋁和磷酸根離子之外的離子 成分的可能性；（iv)由于無定形固體在熱力學(xué)上是亞穩(wěn)定的，它們呈現(xiàn)出發(fā)生自發(fā)形態(tài)變 化、化學(xué)變化或結(jié)構(gòu)變化的趨勢；以及（V)晶體顆粒表面和體部的化學(xué)組成高度均勻，而無 定形顆粒的表面和體部的化學(xué)組成可能表現(xiàn)出或大或小的區(qū)別，這些區(qū)別或者是突變的或 者是漸進的。此外，雖然晶體固體的顆粒往往會通過公知的奧斯特瓦爾德熟化機制生長，但 非晶態(tài)顆?？赏ㄟ^吸水作用和解吸作用而膨脹或溶脹以及收縮（解溶脹（de-swell))，從 而形成凝膠狀材料或塑性材料，其在受到剪切力，壓縮力或毛細力作用時容易變形。
[0032] 如前所述，本文所述發(fā)明的一方面是一種生產(chǎn)具有獨特性質(zhì)的非晶態(tài)納米級磷酸 鋁的合成方法。當這類顆粒的分散系在室溫或高達120°C的空氣下變干時，形成具有核-殼 結(jié)構(gòu)的干燥顆粒?？赏ㄟ^分析電子顯微鏡觀測這樣的顆粒。而且，這些顆粒含有許多作為 封閉微孔分散在其內(nèi)部的空隙。這些顆粒的核心的塑性高于這些顆粒相應(yīng)殼體的塑性。加 熱時空隙生長，而殼體的周長基本上不變證明了這一現(xiàn)象。
[0033] 本發(fā)明的另一方面包括開發(fā)一種新產(chǎn)品和制造方法，以形成用作顏料的磷酸鋁、 多磷酸鋁和偏磷酸鋁（和其混合物）的空心顆粒。更具體地，本發(fā)明的這一方面涉及一種 通過磷酸（特別是工業(yè)級磷酸）與硫酸鋁在受控PH和溫度條件下反應(yīng)獲得的新顏料。反 應(yīng)物可被過濾、分散、干燥、煅燒和微粉化，以便用作漆中的（包括家用丙烯酸系漆中的）顏 料。這樣的顏料可被用于其他產(chǎn)品和應(yīng)用中，例如漆、塑料、清漆、印刷油墨，等等。
[0034] 如本文所描述的，很多人都在尋找在顆粒形成空隙的方法，但這很難實現(xiàn)，因為多 數(shù)固體一旦干燥就會形成開放微孔，而這樣的開放微孔對漆的不透明度或遮蓋力沒有作 用。在磷酸鋁、多磷酸鋁或偏磷酸鋁中形成的空心顆粒使其具有有益的物理特性和化學(xué)特 性，這些空心顆粒能在許多不同應(yīng)用中使用。本文所述發(fā)明的一個方面是要產(chǎn)生帶有這樣 的空心顆粒的磷酸鋁、多磷酸鋁或偏磷酸鋁（或其組合），以利用這類有益特性。
[0035] 本文中所稱的術(shù)語"空隙" 一般是術(shù)語"空心顆粒"的同義詞，文中也稱為"封閉空 隙"。空隙（或封閉空隙或空心顆粒）是磷酸鋁混合物核-殼結(jié)構(gòu)的一部分。圖Ia和2a中 示出了透射電子顯微鏡觀察到的本發(fā)明組合物樣品的能量過濾（energy-filtered)圖像。 圖Ib和2b中示出了在明場透射電子照相顯微鏡下觀察到的本發(fā)明組合物樣品。樣品表明 了本發(fā)明組合物中含有空隙。與之形成對照的是，圖3a和3b是不含空隙的磷酸鋁樣品的 明場透射電子顯微照片。圖la，lb，2a和2b中示出的樣品的光散射能力優(yōu)于圖3a和3b中 所示的樣品。
[0036] 可采用透射或掃描電子顯微鏡（"TEMs"或"SEMs"）來觀察和/或表征空隙。TEMs 或SEMs的應(yīng)用是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。一般地，光學(xué)顯微鏡受到了光的波長的限制， 分辨率范圍僅為上百，通常為數(shù)百納米。TEMs和SEMs則無此限制，能達到幾個納米范圍內(nèi) 的相當高的分辨率。光學(xué)顯微鏡采用光學(xué)透鏡，通過使光波轉(zhuǎn)向而聚焦光波，而電子顯微鏡 則是采用電磁透鏡使電子束轉(zhuǎn)向而聚焦電子束。電子束在控制放大倍率和可獲得的圖像的 清晰度方面均優(yōu)于光束。掃描電子顯微鏡是透射電子顯微鏡的補充，原因是掃描電子顯微 鏡提供了獲得樣品表面的三維圖像的工具。
[0037] 一般地，通過加熱燈絲而在電子顯微鏡中產(chǎn)生電子束。燈絲可由包括但不限于鎢 或鑭的六硼化物的各種類金屬性材料制成。這些金屬性燈絲充當陰極，當施加電壓時，燈絲 的溫度上升。相對于燈絲而言為帶正電的陽極對電子形成了強大的吸引力。電子從陰極被 吸引到陽極，一部分電子從陽極旁經(jīng)過而形成了用于使樣品成像的電子束。
[0038] 然后，采用電磁透鏡使電子束聚集并聚焦到樣品上。在SEM中，掃描線圈產(chǎn)生的磁 場能被改變而以受控制的方式引導(dǎo)電子束來回穿過樣品。將在樣品上產(chǎn)生圖案的相同變化 電壓施加到陰極射線管上。這在陰極射線管的表面上產(chǎn)生了與樣品上的圖案相類似的光圖 案。
[0039] 如前所述，本發(fā)明材料所具有的新特性在采用差示掃描量熱計進行的測試中有所 反映。簡單來說，差示掃描量熱法（"DSC"）是一種分析技術(shù)，其中所測定的與材料中的化 學(xué)、物理或晶體學(xué)變化相關(guān)的熱流量是溫度和時間（并有可能是壓力）的函數(shù)。差示掃描 量熱計（"DSCs"）在樣品溫度以受控制的方式改變時測定流向樣品的熱流量。有兩種基本 型的DSCs，即熱通量型和功率補償型。熱通量DSCs包括用于測定流向被分析樣品的熱流量 的傳感器。該傳感器具有一樣品位置和一參照物位置。傳感器被安裝在烤箱中，該烤箱的 溫度可根據(jù)希望的溫度程序動態(tài)地改變。當烤箱被加熱或冷卻時，測定傳感器中樣品位置 和參照物位置的溫差。假定該溫差與樣品熱流量成比例。
[0040] 功率補償DSCs包括安裝在溫度恒定的罩中的樣品支座和參照物支座。每一個支 座都具有加熱器和溫度傳感器。采用樣品支座溫度和參照物支座溫度的平均值按照希望的 溫度程序來控制溫度。此外，為了將樣品支座和參照物支座之間的溫差降為零，在對樣品支 座的平均功率上加上與支座間的溫差成比例的差動功率，而從對參照支座的平均功率中減 去該差動功率。假設(shè)該差動功率和樣品熱流量成比例，且該差動功率可通過測定樣品支座 和參照物支座之間的溫差而得到。在商業(yè)化功率補償DSCs中，由于采用比例控制器來控制 差動功率，因此樣品和參照物之間的溫差一般不為零。
[0041] 將被分析的樣品裝載到盤中并放置到DSC的樣品位置處?？蓪⒍栊圆牧涎b入盤中 并放置到DSC的參照物位置處，但參照物盤通常是空的。常規(guī)DSCs的溫度程序通常包括線 性溫度斜坡和恒定溫度段的組合。實驗結(jié)果以樣品熱流量語與溫度或時間的關(guān)系表示。熱 流量信號是流入或流出樣品的熱流量的結(jié)果，這歸因于樣品的比熱，也是樣品中發(fā)生轉(zhuǎn)變 (transition)的結(jié)果。
[0042] 在DSC實驗的動態(tài)部分時，DSC的樣品位置和參照物位置之間產(chǎn)生了溫差。在熱 通量DSCs中，溫差是由下列三種差動熱流量的組合造成的：樣品和參照物熱流量之間的差 異，樣品傳感器和參照物傳感器熱流量之間的差異以及樣品盤和參照物盤熱流量之間的差 異。在功率補償DSCs中，溫差是由以下三種差動熱流量的組合以及供給到樣品支座上的差 動功率造成的：樣品和參照物熱流量之間的差異，樣品支座和參照物支座熱流量之間的差 異以及樣品盤和參照物盤熱流量之間的差異。樣品和參照物之間的熱流量差異由因樣品和 參照物之間的熱容差別造成的熱流量或轉(zhuǎn)變（transition)的熱流量構(gòu)成。DSC中樣品區(qū) 和參照物區(qū)的熱流量差異是由傳感器中或支座之間的熱阻和熱容不平衡以及轉(zhuǎn)變期間DSC 的樣品區(qū)和參照物區(qū)之間的加熱速率存在差異所造成的。類似地，樣品盤和參照物盤之間 的熱流量差異是由盤之間的質(zhì)量差異和樣品轉(zhuǎn)變期間加熱速率存在差異而造成的。
[0043] 在常規(guī)的熱通量DSCs中，假設(shè)傳感器不平衡和盤不平衡無關(guān)緊要，且加熱速率的 差異可以忽略。在常規(guī)的功率補償DSCs中，假設(shè)支座不平衡和盤不平衡無關(guān)緊要，且加熱 速率的差異可以忽略。當滿足這些平衡假設(shè)且樣品的加熱速率和編程設(shè)計的加熱速率相同 時，溫差與樣品熱流量成比例，差動溫度對樣品熱流量進行了精確的測定。當樣品和參照物 的加熱速率相同，傳感器完全對稱且盤質(zhì)量相等時，樣品熱流量僅與所測定的樣品和參照 物之間的溫差成比例。當儀器在恒定的加熱速率下操作，樣品的溫度變化速率和儀器的溫 度變化速率相同以及樣品未發(fā)生轉(zhuǎn)變時，對于平衡的傳感器和盤，樣品熱流量和溫差的成 比例關(guān)系僅存在于實驗動態(tài)部分時。
[0044] 在轉(zhuǎn)變期間，流向樣品的熱流量從轉(zhuǎn)變前的值增加或減少，這取決于轉(zhuǎn)變是吸熱 的還是放熱的，以及DSC是被加熱還是被冷卻。改變樣品熱流量導(dǎo)致樣品的加熱速率不同 于DSC的加熱速率，結(jié)果是樣品盤和傳感器加熱速率與編程設(shè)定的加熱速率有所不同。
[0045] 在DSC上測試磷酸鋁、多磷酸鋁和/或偏磷酸鋁產(chǎn)品的各種樣品。采用裝配有RCS 冷卻附件和自動采樣器的TA Instruments Q型600系列DSC測定文中獲得的DSC結(jié)果。 采用的氮氣吹掃氣的流速為50ml/min。將磷酸鋁餅或漿體樣品在IKTC下干燥至恒重。或 者，按照ASTM D-280列出的標準來獲得類似結(jié)果。在開放的鋁盤（型號DSC Q10)中稱量 得到的干燥粉末（約4mg)。然后將盤裝配到DSC儀中，并以KTC /min的加熱速率從室溫加 熱至420°C。檢查DSC曲線，并記錄相對于在室溫到420°C下繪制的S形基線的熱量流率最 大值（W/g)的溫度。所測定的被樣品吸收的熱量是所采用的溫度范圍內(nèi)曲線下方的面積。
[0046] 為了簡化對DSC的計算，采用S形基線。盡管在固體相和液體相的熱容變化不劇烈 時采用直線就足夠了，但更典型的是采用S形基線來限定DSC曲線下方的面積的下限。由于 代表熱容的基線斜率隨著相轉(zhuǎn)變而改變，采用線性基線可能會導(dǎo)致嚴重的錯誤，因此采用S 形基線是必要的。S形基線是一條S形的曲線，其在峰前或峰后的水平高度和/或斜率發(fā)生 變化。這用于對相轉(zhuǎn)變期間基線中可能發(fā)生的任何變化進行補償。對基線上對時間作出響 應(yīng)的部分進行調(diào)整。開始時S形基線被設(shè)定為從峰的起點到峰的終點的直線。然后將峰界 限之間的每個數(shù)據(jù)點重新設(shè)定為峰的起點或峰的終點處伸出的水平或相切基線之間的加 權(quán)平均值。
[0047] 表1給出了對磷酸鋁樣品進行的各種測試的結(jié)果，包括從在DSC上測試的樣品獲 得的數(shù)據(jù)。表1的第一列表示樣品號。表1的第二列反映了得到的混合物中磷與鋁的摩爾 t匕。表1的第三列反映了混合物中磷與鈉的摩爾比。表1的第四列反映了混合物中鋁與鈉 的摩爾比。磷、鋁和鈉之間的比例由電感耦合等離子體光學(xué)發(fā)射光譜儀（"ICP-0ES"）測 定，該ICP-OES是Perkin Elmer生產(chǎn)的，型號為0ptima3000DV。將大約IOOmg的本發(fā)明漿 體溶解在1.5g HCl (3M)中，并加入IOOg水。過濾最終的溶液，然后進行ICP測定。ICP是 由射頻（RF)場和電離的氬氣的交互作用保持的氬等離子體。在ICP-OES中，等離子體用作 能量源，使某些區(qū)域中的溫度為5500° K-8000° K，甚至高達10000° K，這足以電離和激發(fā) 多數(shù)被分析物的原子。一旦電子衰變到其基態(tài)，就發(fā)射光并進行檢測。由于被激發(fā)的離子 僅發(fā)射某些波長的光，產(chǎn)生了依賴于元素的光譜線。然后可將這些線用于定性地確定樣品 中的組分?？刹捎霉庾V強度和濃度的標定曲線來定量地測定樣品中被分析物的濃度。
[0048] 表1的第五列和第六列反映了如文中所述的在DSC上進行的測試中峰出現(xiàn)的溫 度。第七列反映了由DSC熱流量測定獲得的曲線的積分。其余的三列反映了采用磷酸鋁替 代50%二氧化鈦而制得的漆與標準漆之間的不透明度、白度和黃度指數(shù)比。
[0049] 不透明度指數(shù)是根據(jù)ASTM標準D 2805_96a測定的，而白度和黃度指數(shù)則是根據(jù) ASTM標準E 313-00測定的。米用 BYK-Gardner 比色計型號 color-guide sphere d/8。spin 進行光學(xué)測量（不透明度，白度和黃度）。采用文中所述的本發(fā)明組合物和1102配制的漆 根據(jù)ASTM D2805制得帶有drawdowns的Leneta測試卡。Color-guide是一種便攜式分光 光度計，可用于在現(xiàn)場工藝控制的輸入和輸出質(zhì)量控制中確保質(zhì)量的一致性?？捎秒姵貙?其進行操作以滿足野外測定的需要。測定原則基于在400-700nm的可見光譜范圍內(nèi)測定光 譜反射率。設(shè)置兩種測定幾何模型：45/0和d/8(有鏡面光澤或無鏡面光澤）。采用45/0 時，在45°的角度處產(chǎn)生圓形圖樣的光，但在0°處進行觀測。采用d/8時，光以漫射的方式 落到樣品上，而觀測角度則為偏離垂直方向8°。儀器color guide gloss同時測量（d/8) 和60°。采用具有高壽命期望值的發(fā)光二極管（LEDs)照射樣品。LEDs并不加熱樣品，因 此照射不會帶來熱致變色效應(yīng)的風(fēng)險。
[0050] 表1.對磷酸鋁樣品進行的各種測試的結(jié)果
[0051]

【權(quán)利要求】
1. 一種制備包含粘合聚合物和乳濁顏料的涂料組合物的方法，該方法包括如下步驟： 通過同時合并磷酸、硫酸鋁和氫氧化鈉，并允許該合并的材料相互反應(yīng)約30分鐘以形 成沉淀物，從而形成乳濁顏料； 在低于約130°C的溫度下干燥該沉淀物以形成無定形正磷酸鋁顆粒，其具有1個或多 個封閉空隙/顆粒，其中該顆粒基本不含開放微孔；以及 將一體積無定形正磷酸鋁與粘合聚合物合并以形成該乳濁涂料組合物。
2. 權(quán)利要求1所述的方法，其中在該形成步驟中，該合并材料的pH通過添加額外的氫 氧化鈉被控制在pH 3-5。
3. 權(quán)利要求1所述的方法的組合物，其中所形成的無定正形磷酸鋁是正磷酸羥基鋁。
4. 形成水基涂料組合物的方法，其包括如下步驟： 形成正磷酸鋁的步驟，通過將磷酸、硫酸鋁和氫氧化鈉合并在一起約30分鐘以形成沉 淀物，和在低于約130°C的溫度下干燥該沉淀物以形成無定形磷酸鋁顆粒，其具有1個或多 個封閉空隙/顆粒，其中該粉末的大孔體積遠小于0. lcc/g，其中該粉末的差示掃描量熱法 測試中出現(xiàn)處于約90攝氏度至約250攝氏度之間的兩個吸熱峰，其中該粉末在水中的分散 性為至少0. 025克/1. 0克水，且其中粉末的平均顆粒半徑介于5至80納米；以及 將該無定形磷酸鋁與用于形成乳膠涂料組合物的粘合聚合物相合并。
5. 權(quán)利要求4所述的方法的涂料組合物，其中該磷酸、硫酸鋁和氫氧化鈉被同時合并。
6. 權(quán)利要求4所述的方法，其中該無定形磷酸鋁是乳濁顏料，且其中該涂料組合物包 含以該組合物總重計最高約27%重量的漿體形式的無定形磷酸鋁。
7. -種制備乳濁涂料組合物的方法，其包括如下步驟：將磷酸與硫酸鋁和氫氧化鈉合 并，并使合并的材料一起反應(yīng)預(yù)定的時間，以形成無定形磷酸鋁；在約130°C或更低的溫度 下干燥該無定形磷酸鋁，其中干燥的無定形磷酸鋁在呈粉末形式時具有1個或多個封閉空 隙/顆粒，且無定形磷酸鋁顆?；静缓_放微孔；以及向該無定形磷酸鋁添加粘合聚合 物。
8. 權(quán)利要求7所述的方法，其中在該添加步驟中，該預(yù)定的時間為約30分鐘。
9. 權(quán)利要求7所述的方法，其中該顆粒具有約20-100納米的平均尺寸。
10. 權(quán)利要求7所述的方法，其中該涂料組合物包含乳膠材料，且該無定形磷酸鋁是該 涂料組合物的乳濁顏料。
11. 權(quán)利要求7所述的方法，其中該涂料組合物包含以該涂料組合物總重計最高約 27 %重量的漿體形式的無定形磷酸鋁。
12. 權(quán)利要求7所述的方法，其中該無定形磷酸鋁的大孔體積遠小于0. lcc/g。
13. 權(quán)利要求1所述的方法，其中在該合并步驟之前用過氧化氫在升高的溫度下處理 磷酸。
14. 權(quán)利要求1所述的方法，其中在該干燥步驟之后，該無定形磷酸鋁的大孔體積遠小 于 0?lcc/g〇
15. 權(quán)利要求4所述的方法，其中在該合并步驟之前，用過氧化氫在升高的溫度下處理 磷酸。
16. 權(quán)利要求4所述的方法，在該形成步驟中，該合并材料的pH通過添加額外的氫氧化 鈉被控制在pH 3-5。
17. 權(quán)利要求4所述的方法，其中在該合并步驟之前，用過氧化氫在升高的溫度下處理 磷酸。
18. 權(quán)利要求7所述的方法，其中在該合并步驟中，該磷酸、硫酸鋁和氫氧化鈉被同時 合并。
19. 權(quán)利要求7所述的方法，其中在該合并步驟中，在形成無定形磷酸鋁后添加額外的 氫氧化鈉以將pH控制在3-5之間。
【文檔編號】C09D7/12GK104497687SQ201410725787
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2007年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2006年2月27日
【發(fā)明者】喬·德·布里托, 費爾南多·伽倫貝克 申請人:鮑吉肥料公司, 金邊大學(xué)