用于加工发烟金属氧化物的方法技术

提供了将发烟金属氧化物加工成为球形金属氧化物附聚物的新型方法。所述方法可允许将发烟金属氧化物颗粒(诸如发烟二氧化硅和发烟氧化铝颗粒)加工成为球形形态，以改进处理，同时保留期望的表面积。所述加工可包括提供发烟金属氧化物颗粒，将所述颗粒与液体载体合并以形成悬浮液，使所述悬浮的颗粒的溶液雾化，以及使所述经雾化的液滴经历足以从所述液滴除去所述液体载体的温度范围，以生产含有金属氧化物的附聚。

A Method for Processing Smoke Metal Oxides

A new method for processing fuming metal oxides into spherical metal oxide aggregates is provided. The method allows fuming metal oxide particles (such as fuming silica and alumina particles) to be processed into spherical shapes to improve the treatment while retaining the desired surface area. The processing may include providing smoking metal oxide particles, combining the particles with a liquid carrier to form a suspension, atomizing the solution of the suspended particles, and making the atomized droplets undergo a temperature range sufficient to remove the liquid carrier from the droplets to produce agglomeration containing metal oxides.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于加工发烟金属氧化物的方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年5月4日提交的、序列号为15/146,037的美国非临时申请的优先权，其通过引用全文结合到本文中来。
技术介绍
本公开的实施方式一般性涉及用于加工发烟金属氧化物的方法。更具体地，本公开的实施方式涉及用于将呈现占优势地支化形态的发烟金属氧化物加工成为呈现占优势地球形形态的金属氧化物附聚的方法。
技术实现思路
本申请人已认识到，发烟金属氧化物，诸如“发烟二氧化硅”(发烟二氧化硅，SiO2)和“发烟氧化铝”(发烟氧化铝，Al2O3)，可用于宽泛的应用，包括用作粘合剂、药物和食品添加剂、美化和皮肤护理产品、油墨调色剂和涂料。在一些实施方式中，发烟金属氧化物为具有高表面积的细的白色粉末，当分散在液体或聚合物中时变为无色。它们可非常通用，呈现高纯度，并且可为组合物提供额外的益处，包括，但不限于，增稠性质、抗下垂增强、抗划痕和耐磨、抗腐蚀、抗结块性质、提高的可流动性和提高的吸附。然而，本申请人还已经认识到，在一些实施方式中，发烟金属氧化物可呈现非常高的分形维数和占优势地支化形态，其可能在处理、分配、储存和输送发烟氧化物中产生困难。此外，由于它们倾向于变为空气传播并且可能破裂成为纳米级初级颗粒，发烟金属氧化物可造成严重的吸入风险。因此，本申请人已经认识到持续需要降低吸入风险和发烟金属氧化物的处理困难，而不会牺牲高表面积和其他期望的性质。根据本公开的一种实施方式，提供了一种将发烟二氧化硅加工成为二氧化硅附聚的方法。所述方法可包括提供发烟二氧化硅颗粒，将所述颗粒与液体载体合并以形成悬浮的发烟二氧化硅颗粒的溶液，使所述溶液雾化，以及使所述经雾化的液滴经历一温度范围，以除去所述液体载体，并生产所述二氧化硅附聚。所提供的发烟二氧化硅可具有大于约50平方米每克(m2/g)的BrunauerEmmettTeller(BET)表面积，包含5纳米(nm)至50nm初级颗粒的优势支化形态，以及小于64千克每立方米(kg/m3)的平均堆密度。所述悬浮的发烟二氧化硅颗粒的溶液可包含约2重量百分数(wt％)至约8wt％的所述发烟二氧化硅颗粒。类似地，至少大多数所述含有二氧化硅的液滴可具有约250nm至约100微米(μm)的液滴直径，以及发烟二氧化硅颗粒重量百分数为约2wt％至约8wt％。所述液滴可经历约50℃至约1500℃的温度达至少约0.5秒的时间段，以生产二氧化硅附聚。基本上所有生产的二氧化硅附聚可呈现为所述发烟二氧化硅颗粒的所述BET表面积的至少约75％的第二BET表面积，并且可具有优势球形形态，其特征为平均堆密度大于64kg/m3。根据本公开的另一实施方式，提供了用于将发烟金属氧化物加工成为金属氧化物附聚的方法。所述方法可包括提供发烟金属氧化物颗粒，将所述颗粒与液体载体合并，以形成悬浮的发烟金属氧化物颗粒的溶液，使所述溶液雾化，以及使所述经雾化的液滴经历一温度范围，以除去所述液体载体，并生产所述金属氧化物附聚。所提供的发烟金属氧化物颗粒可具有大于约50m2/g的BET表面积，以及包含5nm至50nm初级颗粒的优势支化形态。所述悬浮的发烟金属氧化物颗粒的溶液可包含约2wt％至约8wt％的所述发烟金属氧化物颗粒。类似地，至少大多数所述含有金属氧化物的液滴可具有约250nm至约100微米(μm)的液滴直径，以及发烟金属氧化物颗粒重量百分数为约2wt％至约8wt％。所述液滴可经历约50℃至约1500℃的温度达至少约0.5秒的时间段，以生产金属氧化物附聚。基本上所有生产的金属氧化物附聚可呈现为所述发烟金属氧化物颗粒的所述BET表面积的至少约75％的第二BET表面积，并且可具有优势球形形态。虽然初步参考一些具体的加工组件构造，本文描述了本公开的观念，但是预期宽泛的加工组件构造将适用于本文公开的加工方法。附图说明当结合以下附图阅读时，可最好地理解本公开的具体实施方式的以下详细描述，其中同样的结构用同样的参考数字指示，并且其中：图1为根据本文显示和描述的实施方式，用于加工发烟金属氧化物的方法的示意图；图2为根据本文显示和描述的实施方式，含有金属氧化物的液滴的放大的示意图；图3为根据本文显示和描述的实施方式，用于加工发烟金属氧化物的方法的放大的示意图；图4A为根据本文显示和描述的实施方式，含有金属氧化物的液滴的放大的示意图；图4B为含有金属氧化物的液滴的放大的示意图；图4C为含有金属氧化物的液滴的放大的示意图；图5A为含有二氧化硅的液滴的放大的示意图；图5B为含有二氧化硅的液滴的放大的示意图；图5C为根据本文显示和描述的实施方式，含有二氧化硅的液滴的放大的示意图；图6A为通过扫描电子显微镜看到的发烟二氧化硅颗粒的图像；图6B为通过扫描电子显微镜看到的发烟二氧化硅颗粒的图像；图6C为根据本文显示和描述的实施方式，通过扫描电子显微镜看到的二氧化硅附聚的图像；图6D为根据本文显示和描述的实施方式，通过扫描电子显微镜看到的二氧化硅附聚的另一图像；图6E为根据本文显示和描述的实施方式，通过扫描电子显微镜看到的二氧化硅附聚的图像；以及图6F为根据本文显示和描述的实施方式，通过扫描电子显微镜看到的二氧化硅附聚的另一图像。具体实施方式实施方式的以下描述是示例性和说明性质的，并且不以任何方式旨在限制其应用或用途。现在将详细参考用于生产金属氧化物附聚的实施方式和方法，其实例在附图中说明。如以上提及的，随时可能，在整个附图中，相同的参考数字将用于指相同或同样的零件。现在将参考附图来描述具体实施方式。图1为根据本公开的实施方式，用于加工发烟金属氧化物的方法的示意图。本文使用的“发烟”指在涉及包含至少一种金属或准金属的挥发性组合物(诸如氢和氧的火焰中)的水解的高温、汽相过程中产生的一个或多个颗粒。例如，发烟二氧化硅可通过热解过程产生，诸如在约1800℃温度下四氯化硅的汽相水解或热解，以生产发烟二氧化硅颗粒，其可包含众多纳米尺寸的初级颗粒，其可聚集和附聚，以形成具有链状结构的较大的簇。发烟金属氧化物颗粒110的商品实例可包括，但不限于，CAB-O-SILTS-610和ULTRABON4740发烟二氧化硅(可得自Cabot公司，美国马萨诸塞州波士顿)和AEROSIL发烟二氧化硅和AEROXIDEAlu发烟氧化铝(可得自Evonik公司，德国埃森)。图1描述了方法的示意图，该方法包括提供发烟金属氧化物颗粒110，其可经历合并步骤105，以将发烟金属氧化物颗粒110与液体载体130混合，以形成悬浮的发烟金属氧化物颗粒的溶液120。在一些实施方式中，发烟金属氧化物颗粒110可包含二氧化硅(SiO2，“二氧化硅”)、氧化铝(Al2O3，“氧化铝”)、二氧化钛(TiO2)、二氧化铈(CeO2)、三氧化二硼(B2O3)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化锗(GeO2)、三氧化钨(WO3)、五氧化二铌(Nb2O5)，或它们的组合。或者，可使用其他金属或双金属氧化物。发烟金属氧化物颗粒110可具有大于约50平方米每克(m2/g)的BrunauerEmmettTeller(BET)表面积。本文使用的"BET表面积"指金属氧化物颗粒的平均表面积，根据ASTMD-6556，通过BET(BrunauerEmmettTeller(布鲁纳·埃米特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将发烟二氧化硅加工成为二氧化硅附聚的方法，包括：提供发烟二氧化硅颗粒，其中所述发烟二氧化硅颗粒具有大于约50平方米每克(m2/g)的第一Brunauer Emmett Teller(BET)表面积，并且特征为优势支化形态包含5纳米(nm)至50nm初级颗粒，其中平均堆密度小于64千克每立方米(kg/m3)；将所述发烟二氧化硅颗粒与液体载体合并，以形成悬浮的发烟二氧化硅颗粒的溶液，其中所述悬浮的发烟二氧化硅颗粒的溶液包含约2重量百分数(wt％)至约8wt％的所述发烟二氧化硅颗粒；使所述悬浮的发烟二氧化硅颗粒的溶液雾化，以生产含有二氧化硅的液滴，其中至少大多数所述含有二氧化硅的液滴的特征为液滴直径为约250nm至约100微米(μm)，并且发烟二氧化硅颗粒重量百分数为约2wt％至约8wt％；以及使所述含有二氧化硅的液滴经历约50℃至约1500℃的温度达至少约0.5秒的时间段，以从所述含有二氧化硅的液滴基本上除去所述液体载体，以生产所述二氧化硅附聚，其中基本上所有生产的二氧化硅附聚呈现为所述第一BET表面积的至少约75％的第二BET表面积，并且优势球形形态的特征为平均堆密度大于64kg/m3。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.04 US 15/146,0371.一种将发烟二氧化硅加工成为二氧化硅附聚的方法，包括：提供发烟二氧化硅颗粒，其中所述发烟二氧化硅颗粒具有大于约50平方米每克(m2/g)的第一BrunauerEmmettTeller(BET)表面积，并且特征为优势支化形态包含5纳米(nm)至50nm初级颗粒，其中平均堆密度小于64千克每立方米(kg/m3)；将所述发烟二氧化硅颗粒与液体载体合并，以形成悬浮的发烟二氧化硅颗粒的溶液，其中所述悬浮的发烟二氧化硅颗粒的溶液包含约2重量百分数(wt％)至约8wt％的所述发烟二氧化硅颗粒；使所述悬浮的发烟二氧化硅颗粒的溶液雾化，以生产含有二氧化硅的液滴，其中至少大多数所述含有二氧化硅的液滴的特征为液滴直径为约250nm至约100微米(μm)，并且发烟二氧化硅颗粒重量百分数为约2wt％至约8wt％；以及使所述含有二氧化硅的液滴经历约50℃至约1500℃的温度达至少约0.5秒的时间段，以从所述含有二氧化硅的液滴基本上除去所述液体载体，以生产所述二氧化硅附聚，其中基本上所有生产的二氧化硅附聚呈现为所述第一BET表面积的至少约75％的第二BET表面积，并且优势球形形态的特征为平均堆密度大于64kg/m3。2.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括通过过滤或冷凝收集至少大多数所生产的二氧化硅附聚。3.如权利要求1所述的方法，其中所述雾化步骤包括气雾化、喷雾干燥、使用超声换能器，或它们的任何组合，以生产所述含有二氧化硅的液滴。4.如权利要求1所述的方法，其中所述雾化步骤包括在所述悬浮的发烟二氧化硅颗粒的溶液中注射载气。5.如权利要求1所述的方法，其中选择所述液体载体，使得所生产的二氧化硅附聚具有与所提供的发烟二氧化硅颗粒基本上相同的化学组成，其中所述生产的二氧化硅附聚包含小于约2wt％的杂质。6.如权利要求1所述的方法，其中所述方法包括掺杂所述悬浮的发烟二氧化硅颗粒的溶液，使得所生产的二氧化硅附聚不具有与所提供的发烟二氧化硅颗粒基本上相同的化学组成。7.如权利要求6所述的方法，其中所述掺杂步骤包括选择所述液体载体，向所述悬浮的发烟二氧化硅颗粒的溶液引入载气，或二者，使得所生产的二氧化硅附聚不具有与所提供的发烟二氧化硅颗粒基本上相同的化学组成。8.如权利要求1所述的方法，其中基本上所有生产的二氧化硅附聚呈现为所述第一BET表面积的至少约90％的第二BET表面积。9.如权利要求1所述的方法，其中所述含有二氧化硅的液滴、所述悬浮的发烟二氧化硅颗粒的溶液或二者包含约3wt％至约6wt％的发烟二氧化硅颗粒。10.如权利要求1所述的方法，其中所述经历步骤包括以约3升每分钟(L/min)至约50L/min的流速和约400℃至约1500℃的温度，使所述含有二氧化硅的液滴通过管式炉。11.如权利要求1所述的方法，其中所述方法基本上可逆，使得所述二氧化硅附聚可恢复成为悬浮的发烟二氧化硅颗粒的溶液。12.如权利要求1所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：米歇尔·路易莎·奥斯特拉特，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯,SA