磷酸铝或多聚磷酸铝颗粒的制备制造技术

本文提供了通过将磷酸铝和铝酸钠反应来制备基于无定形磷酸铝或多聚磷酸铝的颜料的方法。无定形磷酸铝或多聚磷酸铝的特征在于骨架密度小于每立方厘米2.50克且磷对铝的摩尔比大于1。在一个实施方案中，该组合物可作为二氧化钛的替代物用于涂料中。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本文提供了通过将磷酸铝和铝酸钠反应来制备基于无定形磷酸铝或多聚磷酸铝的颜料的方法。无定形磷酸铝或多聚磷酸铝的特征在于骨架密度小于每立方厘米2.50克且磷对铝的摩尔比大于1。在一个实施方案中，该组合物可作为二氧化钛的替代物用于涂料中。【专利说明】磷酸铝或多聚磷酸铝颗粒的制备本申请是申请日为2007年08月10日、申请号为200780037903.5、名称为“磷酸铝或多聚磷酸铝颗粒的制备”的专利技术申请的分案。在先相关申请本申请对在2006年8月11日提交的美国临时申请号60/837，397和在2007年2月22日提交的美国临时申请号60/903，237主张优先权。为了美国专利实践的目的，两个临时专利申请的内容被全部引入本文作为参考。专利
本文提供了制备包含磷酸铝、正磷酸铝或多聚磷酸铝的组合物的方法，所述组合物包含空心颗粒。本专利技术进一步提供了这样的颗粒作为颜料在涂料中的用途。也提供了浆体形式的磷酸铝、正磷酸铝和多聚磷酸铝组合物。在某些实施方案中，磷酸铝、正磷酸铝或多聚磷酸铝进一步包含离子，例如钠、钾或锂离子。专利技术背景由于二氧化钛反向散射可见光的强大能力，它是最常见的白色颜料，所述反向散射能力依赖于其折射率。已经在寻找二氧化钛的替代物，但是由于结构原因，这种氧化物的锐钛矿和金红石形式的折射率都比任何其它白色粉末的折射率高得多。二氧化钛颜料在它们分散在其中的涂料载体中是不可溶的。这些二氧化钛颜料的性能性质(包括其物理和化学特性)由颜料的颗粒大小和它表面的化学成分决定。可商业获取两种晶体结构的二氧化钛:锐钛矿和金红石。金红石二氧化钛颜料是优选的，因为它们比锐钛矿颜料更有效地散射光，而且更加稳定和持久。由于其与大多数树脂或涂料成分显著不同的高折射率，钛强烈地散射光线。由于它的散射能力，二氧化钛的装饰和功能性质让它成为一种非常理想的颜料。然而，已知二氧化钛是一种造价昂贵的颜料。因此，需要更便宜的二氧化钛替代品作为颜料。也需要制造具有空心颗粒的磷酸铝的经济有效的方法。专利技术概述本文提供了制备无定形磷酸铝或多聚磷酸铝的方法。在某些实施方案中，无定形磷酸铝或多聚磷酸铝进一步包含离子，例如钠、钾或锂离子。在一个实施方案中，该方法包括将磷酸和氢氧化铝反应，以生成酸性的磷酸铝溶液或悬浮液。该方法可以进一步包含中和步骤。中和步骤可以通过铝酸钠进行。在某些实施方案中，制备无定形磷酸铝或多聚磷酸铝的方法包括将磷酸、氢氧化铝和铝酸钠反应。在一个实施方案中，制造无定形磷酸铝或多聚磷酸铝的方法包括将酸性的磷酸铝溶液和铝酸钠反应。在一个实施方案中，反应包含两个步骤。在第一步中，磷酸和氢氧化铝反应，以产生酸性的磷酸铝溶液。在一个实施方案中，磷酸铝被制备成水溶性磷酸铝。在某些实施方案中，水溶性磷酸铝的PH值低于大约3.5。在某些实施方案中，pH值是大约3、2.5、2、1.5或I。在某些实施方案中，磷酸铝被制备成具有较高PH值的精细固体-液体分散系。在一个实施方案中，pH值是大约3、4、5或6。在第二步中，来自第一化学步骤的酸性磷酸铝水溶液或分散系和铝酸钠反应。在某些实施方案中，铝酸钠作为pH值大于大约10的水溶液被使用。在一个实施方案中,铝酸钠水溶液的pH值大于大约11、12或13。在一个实施方案中,铝酸钠水溶液的pH值大于大约12。在一个实施方案中，磷酸铝作为固体沉淀生成。在一个实施方案中，磷酸铝钠作为固体沉淀生成。在一个实施方案中，固体磷酸铝钠具有P/A1摩尔比=0.85，且Na/Al摩尔比=0.50。在一个实施方案中，固体磷酸铝钠具有P/A1摩尔比=1.0,且Na/Al摩尔比=0.76。在某些实施方案中，可以通过相同的步骤获得具有其它配比的分子。在一个实施方案中，在第一化学步骤中，将固体水合氢氧化铝加入到磷酸中。在另一个实施方案中，将固体水合氢氧化铝加入到纯化的液体铝酸钠溶液中，以形成胶体溶液或真溶液。在另一个实施方案中，将固体水合氢氧化铝作为固体或者作为水中的固-液体悬浮液直接加入第二反应步骤中。在某些实施方案中，反应以单一步骤进行。在某些实施方案中，进行反应的第二步骤(即，将来自第一个化学步骤的酸性磷酸铝水溶液或分散系和铝酸钠反应)的反应器具有非常高的混合和剪切应力性能以混合反应物并生成具有所需颗粒大小分布的固体沉淀。在某些实施方案中，为了喷雾干燥过程的需要，可以调节反应器的分散性能。在某些实施方案中，无定形磷酸铝或多聚磷酸铝进一步包含离子，例如钠、钾或锂离子。在一个实施方案中，无定形磷酸铝或多聚磷酸铝进一步包含钠。在某些实施方案中，无定形磷酸铝或多聚磷酸铝的特征在于每立方厘米1.95和2.50克之间的骨架密度。在某些实施方案中，无定形磷酸铝或多聚磷酸铝具有大于0.8或1.3的磷对铝的摩尔比。磷酸铝或多聚磷酸铝可以是浆体形式。在一个实施方案中，磷酸铝或多聚磷酸铝是粉末形式，且例如，无定形磷酸铝或多聚磷酸铝粉末的每个颗粒具有I到4个空隙。产品的粉末形式可以包含10和40纳米之间的平均个体颗粒半径大小。磷酸铝或多聚磷酸铝可以被用作涂料的成分，且优选地(部分或完全地)作为二氧化钛的替代品。该产品也可以被用作清漆、印刷油墨或塑料的成分。磷酸铝或多聚磷酸铝可以在低于130°C的温度下、甚至室温下干燥，以生产包含10-20重量百分比的水的粉末。在一个实施方案中，制造无定形磷酸铝或多聚磷酸铝的方法通常包含以下步骤:将磷酸和氢氧化铝混合，接着用铝酸钠中和。在某些实施方案中，该方法进一步包含将产物从悬浮液中过滤和洗涤成为滤饼。洗涤过的滤饼可以进一步被分散在溶剂中。在一个实施方案中，该方法包括干燥滤饼。在进一步的实施方案中，干燥产物被聚合。在另一个实施方案中，该过程包含将产物微粉化的步骤。 专利技术实施方案的描述在以下描述中，本文披露的所有数字都是近似值，不管是否使用了单词“大约”或“近似”与它们相连。数字可能变化1%、2%、5%，或者某些时候10%到20%。每当具有下限RL和上限Ru的数值范围被披露时，落在范围内的任何数字都被特别披露。尤其是，该范围内的以下数字被特别披露:R=RL+kX (Ru-RL)，其中k是以1%为增量的在1%到100%范围内的变量，即 k 是 1%、2%、3%、4%、5%、...、50%、51%、52%、...、95%、96%、97%、98%、99% 或者 100%。此外，被如上定义的两个R数字限定的任何数值范围也被特定披露。本文提供了磷酸铝组合物，其包含磷酸铝、多聚磷酸铝、偏磷酸铝或它们的混合物。本文使用的术语“磷酸铝”和“磷酸铝组合物”意在包括磷酸铝以及多聚磷酸铝、偏磷酸铝、和它们的混合物。本文所用的术语“空隙”，通常与术语“空心颗粒”是同义的，在本文中也被描述为“闭合的空隙”。空隙(或闭合的空隙、或空心颗粒)是磷酸铝混合物的核和外壳结构的一部分。可以使用透射或扫描电子显微镜(“TEM”或“SEM”)观察和/或表征空隙。TEM或SEM的使用是本领域技术人员熟知的。通常，光学显微镜被光波长限制到100，通常是数百纳米范围内的分辨率。TEM和SEM不具有这个局限，而且能够达到明显更高的数纳米范围内的分辨率。光学显微镜使用光学透镜通过弯曲光波来将其聚焦，而电子显微镜使用电磁透镜通过弯曲电子束来聚焦电子束。在放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造白色颜料的方法，该方法包括将磷酸、氢氧化铝和铝酸钠反应，其中该颜料包含无定形磷酸铝或多聚磷酸铝。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔·德布里托，费尔南多·伽伦贝克，雷纳托·罗塞托，阿达莫凯撒·马斯特兰格罗阿马罗多斯桑托斯，
申请(专利权)人：鲍吉肥料公司，金边大学，
类型：发明
国别省市：巴西;BR