纳米玻璃粉末特别是平均粒径小于1μm的多组分玻璃粉末及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种玻璃粉末或玻璃陶瓷粉末，该粉末包括至少具有三种元素的多成分玻璃，其特征在于，该玻璃粉末或玻璃陶瓷粉末具有小于１μｍ，优选小于０．１μｍ，特别优选小于１０ｎｍ的平均粒径。

Nano glass powder, in particular, a multi component glass powder with an average particle size less than 1 m and its application

The invention relates to a glass powder or glass ceramic powder, the powder includes a glass component with at least three elements, which is characterized in that the glass powder or glass ceramic powder is less than 1 m, preferably less than 0.1 M, preferably less than 10nm average particle size.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有至少三种元素的多组分玻璃，其平均粒径小于1μm，优选小于0.1μm，特别优选小于10nm。具有这样平均粒径的玻璃也称为纳米粉末。除了多组分玻璃，本专利技术还包括制备这种玻璃的方法及其应用。
技术介绍
无机的纳米粉末是熟知的，有用于SiO2的不结晶成分和例如TiO2或ZnO的结晶成分。涉及SiO2-纳米粉末可以参照德古砂(Degussa)公司的Aerosil产品。已经公开的还有例如出自Nanophase(美国)公司的用于抛光悬胶的CeO-纳米颗粒以及Nanogate(德国)公司的ZrO2-纳米颗粒或Al2O3纳米颗粒。金属纳米颗粒已知的有例如银和银合金。这样的纳米颗粒作为例如聚合物的抗菌有效成分来使用。金属纳米颗粒的粉末也可以作为粘结剂(Bonden)使用在电子领域。根据H.D Junge，A.Moeschwitz“Elektronik”VCH-Verlag 1993，S.89，该粘结剂是一种用于连接电子元件和集成线路的焊接方法。通过金属纳米粉末的应用，可以大幅度降低焊接温度。除了上述纳米颗粒，已知的还有例如BSAF(德国)公司的羟磷灰石-纳米颗粒，其应用于口的护理、牙齿保健领域，也就是说，口腔护理应用领域。如由前述的现有技术可得知，以前所有的陶瓷纳米颗粒是已公开的，其含有通常由金属和氧组成的两种元素。作为玻璃相的纳米粉末，已知的仅仅为由单一成分，也就是纯净的SiO2颗粒组成的双元素体系。这种纯净的SiO2体系缺点在于，因为其很小的化学可变性，其同样不具有特别宽的在材料特性上的变化。这些特别涉及到光学、化学、物理学和机械特性。具有生物活性和部分抗菌作用的玻璃在LL.Hensch，J.Wilson，AnIntroduction to Bioceramics，World Scientific Publ.，1993中作为生物玻璃被披露。该生物玻璃通过羟磷灰石层的形成在水性介质中表现突出。具有抗菌特性的不含重金属的碱金属-碱土金属-硅酸盐-玻璃在申请WO 01/04252和WO 01/03650中被披露。具有抗菌效果的玻璃公开在专利申请WO03/018495、WO03/18498、WO03/18499、WO03/050052、WO03/062163、WO03/018496中。在这些文献中所披露的玻璃粉末以碾磨的形式在例如水性介质中得到。通过上述文献所披露的碾磨，得不到具有符合纳米颗粒的平均粒径的玻璃粉末。在牙科领域应用的玻璃，即所谓的牙科玻璃，在DE 4323143、US 5641347、DE 4443173以及EP 0997132中公开。由于微小的或者甚至零膨胀而突出的玻璃和特别是玻璃陶瓷在DE 19907038中和US 5070045中公开。从现有技术已知的纳米颗粒用于众多领域。因此，纳米颗粒在美容防晒霜上的应用在US20040067208中描述。纳米颗粒的表面疗法以及其出版物披露在US20040052957中。纳米颗粒的制造以及具有纳米颗粒的防划涂层披露在DE0001022009A1中。DE000069600059描述了TiO2纳米颗粒在防晒霜中的应用。US20040042953描述了纳米颗粒在卫生间喷雾(剂)上的应用，其中该粉末的平均粒径在10nm和20nm之间变化。该纳米颗粒通过气相反应制造。在US20030148282中公开了纳米颗粒在核酸检测中的应用。US20030064532描述了半导体纳米颗粒在发光领域和光学数据储存领域中的应用。例如银或银合金纳米粉末的生产是通过PVD-方法。例如在US 4642207中公开了通过气化和冷凝来生产纳米颗粒的PVD等离子弧方法。在US5874684中也公开了一种用于生产纳米结晶材料的方法。为此，使用二元氧化物作为原材料。为了生产不同的材料，可以使用不同的气氛。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多成分的玻璃粉末，尤其突出的是，其可应用于众多领域中并且相对于传统的玻璃粉末具有提高的活性。该目的通过具有至少3种元素的多成分玻璃的玻璃粉末来实现，其中玻璃粉末具有小于1μm的平均粒径，优选小于0.1μm，还优选小于50nm，特别优选小于10nm。在优选的实施方式中，玻璃具有多于4种，特别优选多于5种，特别优选多于6种元素。在本申请中氧化物成分被理解为氧化物玻璃成分，例如SiO2或B2O3。对于玻璃组分中的元素，应理解为单独元素，如Si或B或O。多成分玻璃是一种包括例如SiO2和B2O3成分的玻璃。含有SiO2和B2O3成分的玻璃具有总共3种元素。在本申请的语言使用中将涉及到具有3种元素、2成分的玻璃。根据本专利技术，具有小于1μm的粒径，同样称为纳米玻璃的玻璃粉末包含作为网络形成体(Netzwerkbildner)的SiO2和/或B2O3和/或P2O5。如果多成分玻璃包含了多于一种网络形成体，网络形成体或者网络形成体总和的一部分，优选在重量的30-90％之间，更优选在重量的30-80％之间，特别是在重量的40-75％之间，最优选的是在重量的50-70％之间。根据主要网络形成体，玻璃可以分为硅酸盐基、硼酸盐基或磷酸盐基-玻璃组。碱性离子例如Na、K、Li、Cs可以作为网络调节剂引入玻璃组分中。碱浓度在总重量的0到50％之间，优选在0到30％之间。碱也可以对玻璃的反应性进行调整，因为通过碱可以针对性地断开玻璃网。例如引入玻璃基质中的杀菌离子(如Zn或Ag)可以更容易地给出。除了碱金属之外，或者代替该碱金属，还可以含有碱土金属，如Mg、Ca、Sr、Ba，其总量在重量的0到50％之间。碱土离子也作为网络调节剂起作用并且调节玻璃的反应性。Ca扮演了一个特殊角色。在特别的生物活性玻璃中，通过Ca的存在，在水性介质中形成颗粒表面的矿物层，即所谓的羟磷灰石层。多成分玻璃可以进一步包含氧化铝。氧化铝对玻璃的化学稳定性以及结晶化稳定性起决定性的作用。Al2O3浓度优选介于重量的0到25％之间。除了网络形成体，玻璃还包含作为基本玻璃成分的氧化锌。玻璃的锌离子可以被释放并且起到抗菌作用，通过碱离子或碱土离子也支持该作用。ZnO浓度一般在原材料的最终组分中介于重量的0-25％之间。此外锌可改善玻璃的化学抗性。多成分玻璃也可以包含氧化钛和/或氧化锆。利用这些添加剂，可以针对性地调整玻璃粉末的折射率。特别是添加剂TiO2也可以用于阻挡紫外线。如果纳米粉末是玻璃陶瓷纳米粉末，添加剂TiO2或ZrO2将作为成核成分。可以进一步用TiO2和ZrO2来调节纳米粉末的化学稳定性。水解的稳定性可以特别通过添加剂ZrO2来改善，特别是对于在性质上具有吸湿性的纳米粉末。除了调节折射率，TiO2和ZrO2也用于调节E-模数。TiO2的浓度优选为在重量的0到25％之间，ZrO2的浓度在重量的0到30％之间。为了精细地调节折射率，纳米粉末包含氧化钽和/或氧化钨。为了获得抗菌效果，除了Zn之外，或者代替Zn，在玻璃中还可以有Ag、Cu、I。Ag2O、CuO、ZnO、I的浓度在总量中小于重量的15％，优选小于重量的10％，更优选小于重量的5％。也可以以金属形式或氧化物形式含有例如Au、Pt的元素，含量小于重量的10％，优选小于重量的5％，最优选小于重量的2％的。生色离子如Cr、Mn、Ni、V、Ce、Fe本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含至少具有三种元素的多成分的玻璃粉末或玻璃陶瓷粉末，其特征在于，所述玻璃粉末或玻璃陶瓷粉末具有小于１μｍ，优选小于０．１μｍ，特别优选小于１０ｎｍ的平均粒径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：若泽齐默尔，约翰戴梅尔，马蒂亚斯林特，苏珊凯斯勒，约恩贝辛格，卡里内塞内沙尔默茨，
申请(专利权)人：肖特股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]