个体化无机粒子制造技术

本发明专利技术涉及以粉末形式在干燥状态下和当它们分散在基质中时具有自发个体化的特定性质的无机粒子。本发明专利技术还涉及制造所述粒子的方法，并涉及通过在该基质中包含所述粒子制得的材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】个体化无机粒子本专利技术涉及具有在干燥状态下以粉末形式和当其分散在基质中时自发个体化（individualiseés）的特殊性质的无机粒子。本专利技术还涉及制造所述粒子的方法，还涉及通过在基质中包含所述粒子制得的材料。关于本专利技术的现有技术状态在材料领域，通常使用粒子向材料提供所需的性质，并且由于存在多种多样的粒子，因此可能获得同样多种多样的性质。由纳米和/或微米粒子赋予该材料的性质通常与该粒子自身的性质相关，尤其是它们的形态、结构和/或化学性质。球形形态的粒子跨越多个领域特别有用。被称为是球形的粒子通常是非球形粒子的聚集体，该聚集体本身具有近似球体的形状，或粒子具有不令人满意的球形度。已经开发了各种方法来优化合成粒子的球形度。这些方法大多数仅对一种类型的粒子进行优化，例如，化学类型（如二氧化硅粒子）或形态（如中空粒子）。因此，有利的是具有合成任意类型和形态的球形粒子的新方法。在基质中分散粒子也是向此类基质赋予所需性质的一种常规技术。例如，可以在基质中分散颜料以赋予其颜色性质。粒子的性质，它们的表面性质，以及任选它们的涂层，必须优化以实现在基质中令人满意的分散水平。粒子在基质中的分散性的优化取决于粒子的性质和基质的性质。重要的是能够实现粒子在基质中相对均匀的分散，以便在整个体积内均匀地分布所需性质。如果粒子聚集在基质中，不能将所需性质均匀地赋予该基质，也无法令人满意地实现所需结果（具有所需性质的基质）。结果，有利的是具有能够使任何类型的粒子令人满意地分散在任何基质中的新方法。在该背景下，申请人已经发现了一种能够制备微米级的、完美球形的具有不同化学性质与形态的无机粒子的方法。令人惊讶地，通过该方法获得的粒子，无论其化学组成和形态如何，保持个体化状态，并且不会聚集，无论它们是干燥的还是分散在基质中。专利技术概述本专利技术的第一目的是一组微米级球形无机粒子，其特征在于如下事实：该粒子是个体化的，特别是在其干燥状态或在基质中。本专利技术的第二目的是包含基本和均匀地分散在基质中的一组本专利技术的粒子的材料。本专利技术的第三目的是制备一组本专利技术的粒子的方法。本专利技术的最终目的是制备本专利技术的材料的方法，包括使如上定义的基质接触至少一组本专利技术的粒子。附图概述图1：适于本专利技术的工艺实施的反应器的示意图。图2：本专利技术的介孔二氧化硅粒子的SEM（扫描电子显微镜法）图像。图3：本专利技术的介孔勃姆石粒子的SEM（扫描电子显微镜法）图像（图3a、3b、3c、3d）。图4：本专利技术的中空氧化铜粒子的SEM（扫描电子显微镜法）图像（图4a、4b、4c）。图5：本专利技术的介孔氧化铝粒子的SEM（扫描电子显微镜法）图像（图5a、5b、5c）。图6：本专利技术的介孔混合SiO2/TiO2粒子的SEM（扫描电子显微镜法）图像：SITI_01（图6a），SITI_02（图6b）和SITI_03（图6c）。图7：本专利技术的中空氧化铝粒子的SEM（扫描电子显微镜法）图像（图7a和7b）。图8：本专利技术的致密二氧化硅粒子的SEM（扫描电子显微镜法）图像（图8a和8b）。图9：本专利技术的中空氧化镁粒子的SEM（扫描电子显微镜法）图像。图10：在聚乙烯基质中的本专利技术的介孔勃姆石粒子的SEM（扫描电子显微镜法）图像。图11：在釉质基质中的本专利技术的中空ZrO2粒子的SEM（扫描电子显微镜法）图像。图12：在ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）基质中的本专利技术的致密ZnO粒子的SEM（扫描电子显微镜法）图像（图12a和12b）。图13：市售介孔二氧化硅粒子的SEM（扫描电子显微镜法）图像。专利技术详述本专利技术的第一目的是一组微米级球形无机粒子，其特征在于以下事实：该粒子是个体化的，特别是在干燥状态下或在基质中。在本专利技术中，一组个体化粒子指的是粒子的集合，其中该粒子不是聚集的，意味着该组的各粒子并未通过强化学键如共价键与任何其它粒子结合。根据本专利技术制得的粒子可以含有某些不满足该特性的粒子，条件是粒子总数量的至少50%满足该非聚集标准。优选,按数量计，相关组的粒子至少60%、至少70%、至少80%、至少90%和至少95%将是个体化的。优选，根据本专利技术所考虑的组的粒子并非由若干其它更小粒子的聚集构成。这可以清楚地通过例如显微镜研究（包括扫描或透射电子显微镜法）来看到。这意味着本专利技术的粒子的唯一可能的成分是微晶尺寸的那些，其显然小于本专利技术的粒子的尺寸。本专利技术的粒子优选由至少两个微晶构成。微晶材料是具有与单晶相同结构的材料类型；也就是说在其结构的各原子平面中，除了点缺陷（空位或是插入或取代的原子）或线性缺陷（位错）之外不存在晶序的主要不连续性。为了进行比较，本领域中常规使用的雾化技术通常提供聚集的非球形粒子。使用这些聚集的粒子形成的对象可能是球形的。图13显示了市售介孔二氧化硅粒子的电子显微镜扫描图像。该粒子并非完美的球形，可以是聚集的，这并非本专利技术的粒子的情形。本专利技术的粒子是球形的，这意味着它们具有大于或等于0.75的球形度系数。该球形度系数优选大于或等于0.8、大于或等于0.85、大于或等于0.9或大于或等于0.95。粒子的球形度系数是粒子的最小直径对其最大直径的比。对于完美球形，该比为1。该球形度系数例如可以通过使用适于处理图像——例如通过显微镜法，特别是扫描电子显微镜法（SEM）或透射电子显微镜法（TEM）获得的图像——的软件测量长宽比来计算。本专利技术的一个实施方案涉及如上限定的一组粒子。在该实施方案中，在特设的基础上，该组可以含有不满足具有所需球形度的标准的粒子至所有粒子的平均球形度作为一个量满足作为本专利技术的一部分所述标准的程度。由此，短语“球形粒子的组”指的是多个粒子，其含有至少50%的具有如上定义的球形度的粒子。优选按数量计至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%的相关粒子具有如上限定的球形度。在本专利技术中，术语无机粒子是指至少部分包含非有机产物的粒子，所述非有机产物指的是其并非衍生自碳化学（除了CO32-）。无机粒子的化学差异对本领域技术人员是公知的。特别地，该无机粒子可以包括金属（或合金）粒子、金属氧化物、硅酸盐、磷酸盐（或磷灰石）、硼酸盐、氟化物、碳酸盐、羟基碳酸盐、钒酸盐、钨酸盐、硫化物和/或氧硫化物，任选与有机化合物如胶乳结合；该名单并非穷举的。特别地，该无机粒子可以包括金属元素氧化物或半导体，如二氧化硅、氧化锌、氧化镁、二氧化钛、氧化铝、钛酸钡或这些的混合物。该无机粒子还可以含有过渡金属如铜、锌或铁或稀土金属如钇或镧系元素，和/或它们的一些衍生物如氧化物。本专利技术的无机粒子可以包括至少一种掺杂剂，如铝、铒、铕或镱。包含该掺杂剂最高至10重量%的最大浓度、优选5重量%的最大浓度和特别是2重量%的最大浓度。根据本专利技术制得的粒子可以包含较小比例，例如小于或等于5重量%的具有不同于该粒子本身的化学性质的污染物。在优选实施方案中，该无机粒子是ZnO粒子，特别是六方晶系ZnO，任选掺杂的，例如掺杂有铝；氧化铝粒子，特别是非晶氧化铝、立方或斜方六面体勃姆石粒子，尤其是正交晶系的；二氧化硅粒子，特别是非晶二氧化硅；氧化铜的粒子，优选立方氧化铜；氧化钛粒子，特别是锐钛矿或金红石；硅和钛的混合氧化物粒子，尤其是锐钛矿；蒙脱石粒子，特别是单斜晶系的；水滑石的粒子，特别是六方晶系；氢氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一组球形无机微米级粒子，其特征在于所述粒子是个体化的，并具有0.2至5微米的直径和大于或等于15 m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.07 FR 14541411.一组球形无机微米级粒子，其特征在于所述粒子是个体化的，并具有0.2至5微米的直径和大于或等于15m2/g的比表面积。2.如权利要求1所述的粒子的组，其中各粒子并非由多个更小的粒子的聚集体构成。3.如权利要求1或2所述的粒子的组，其中所述粒子是实心的或中空的。4.如权利要求1至3任一项所述的粒子的组，其中所述粒子是多孔的、介孔的或非多孔的。5.如权利要求1至4任一项所述的粒子的组，其中所述粒子具有大于或等于0.75的球形度系数。6.如权利要求1至5任一项所述的粒子的组，其中所述粒子具有0.5至3微米的直径。7.如权利要求1至6任一项所述的粒子的组，其中所述粒子是ZnO粒子、氧化铝粒子、勃姆石粒子、二氧化硅粒子、氧化铜粒子、氧化钛粒子、混合的钛和硅氧化物粒子、蒙脱石粒子、水滑石粒子、氢氧化镁粒子、氧化镁粒子、二氧化锆粒子、氧化钇Y2O3粒子、二氧化铈粒子、用钇稳定的氧化锆的粒子、CaCu3Ti4O12的粒子、BaTiO3的粒子、氧化铁粒子、硫酸镁粒子、Zn0.18Mn0.82Fe2O4的粒子、Mn2P2O7粒子、镍锰氧化物粒子、莫来石粒子、ZnFe2O4的粒子、MnFe2O4的粒子、NiFe2O4的粒子、CoFe2O3...

【专利技术属性】
技术研发人员：L马尔尚，
申请(专利权)人：派洛特公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR