α-氧化铝薄片制造技术

本发明专利技术涉及具有限定的厚度和粒径分布的氧化铝薄片，以及它们在清漆、油漆、汽车涂料、印刷油墨、母料、塑料和化妆品制剂中以及作为效果颜料的基材的用途。

Alpha-alumina sheet

The present invention relates to alumina sheets with limited thickness and particle size distribution, and their applications in varnishes, paints, automotive coatings, printing inks, masterbatches, plastics and cosmetic preparations, as well as as as as substrates for effect pigments.

【技术实现步骤摘要】
α-氧化铝薄片本申请是申请日为2014年4月24日，申请号为201410165870.4，专利技术名称为“α-氧化铝薄片”的分案申请。本专利技术涉及α-Al2O3薄片；并涉及它们在油漆(paint)、工业涂料、汽车涂料、印刷油墨、化妆品制剂中的用途，特别是它们作为效果颜料的透明基材(substrate)的用途。通过使用基于天然或合成透明薄片的珠光颜料可以实现珍珠光泽(luster)、金属光泽、随角异色性或多色效果。基于α-Al2O3薄片的珠光颜料在文献中是已知的并可从MerckKGaA以商标购得。效果颜料的基材的重要因素是颗粒尺寸、形状、表面性能、折射率等。由于大颗粒和小颗粒在颗粒表面上具有不同比例的光反射和透射，因此颗粒尺寸的均匀性对于生动且均匀的颜色是必不可少的。而且，颗粒尺寸极大地影响珠光颜料的着色，因为它与光的波长密切相关。即颗粒尺寸越小，表面积越大，从而增加着色和提高反射率并提供更鲜艳的颜色。然而，在Al2O3薄片表面上涂覆金属或金属氧化物时，在其上提供均匀的涂层通常是不容易的且因此导致纵横比降低，这随后降低了光干涉的效果，因此恶化了由此产生的珠光色的光泽度(glossiness)。以具有颗粒直径大于10μm且纵横比(颗粒直径/厚度)为5-10的六边形薄片形式的α-Al2O3可从日本专利公开号111239/1982获知。日本专利公开号72572/1991公开了以具有平均颗粒直径为0.5-3μm的薄片形式的α-Al2O3。日本专利公开号39362/1992描述了以具有垂直于c轴的平面长成片的六方晶系的细片状颗粒形式的Al2O3。U.S.5,702,519中公开了由氧化铝(作为主要成分)和二氧化钛(作为次要成分)组成的Al2O3薄片。Al2O3薄片具有约5-60μm的平均颗粒直径、小于1μm的厚度和>20的纵横比。WO2006/101306A1和WO2008/026829A1涉及锌掺杂的Al2O3薄片和基于这些Al2O3薄片的珠光颜料。Al2O3薄片具有0.5μm以下的平均厚度、≥15μm的平均颗粒直径和≥50μm的纵横比(直径/厚度)。这些锌掺杂的Al2O3薄片在酸性条件下不稳定且因此不适合所有的应用。现有技术的Al2O3薄片具有以下缺点：它们不具有高的化学稳定性和/或不具有适合在化妆品和油漆应用中使用的薄片期望的平滑性。本专利技术的目的是提供同时具有高的化学稳定性、平滑表面和高的白度的改进的Al2O3薄片。令人惊讶地，现已发现，通过使用具有精确定义的尺寸、粒径和厚度分布的氧化铝薄片可以提高这种氧化铝薄片和基于氧化铝薄片的效果颜料的性质。特别是通过改变粒径分布可以影响氧化铝薄片和基于氧化铝薄片的效果颜料的光学性能。因此，本专利技术涉及透明氧化铝薄片，其特征在于，它们的厚度为小于500nm、D90值为30-45μm和D50值为15-30μm。相比于现有技术，根据本专利技术的Al2O3薄片表现出改进的光学性能，特别是增加的彩度、较高的光泽、较低的雾度和出色的修饰(finishing)以及同时高的化学稳定性。根据本专利技术的氧化铝薄片特别是用作效果颜料的基材，特别是用于工业应用中。然而，它们也可以用于通常使用氧化铝薄片的所有组合物(例如在油墨、涂料优选汽车涂料、塑料、化妆品制剂)中和作为效果颜料的基材。本专利技术的Al2O3薄片具有特征在于其中体积尺寸分数按照以下分布的高斯分布的粒径分布：-D50在15-30μm、优选15-25μm的范围内-D90在30-45μm、优选30-40μm的范围内。在本专利申请中，通过使用MalvernMS2000来评价氧化铝薄片的D10、D50和D90。粒径分布D50也称为中值粒径或粒径分布的中值，它是在累计分布中在50％处的颗粒直径的值并且是表征颜料的颗粒尺寸的重要参数之一。相应地，D90值表示Al2O3薄片的最大纵向尺寸，再次由通过激光粒度测定仪以球当量的形式测定，其中占所有Al2O3颗粒的整体的90％的颗粒达到最大值或者低于该值。在一个优选的实施方案中，根据本专利技术的氧化铝薄片的D10值<9.5，优选≤9.0。D10值表示Al2O3薄片的纵向尺寸的值，由通过激光粒度测定仪以球当量的形式测定，其中占所有Al2O3薄片的整体的10％的颗粒达到最大值或者低于该值。在一个优选的实施方案中，根据本专利技术的Al2O3薄片具有小于80、优选5-60和特别是10-50的厚度分布的标准偏差。在本专利申请中，平均厚度是基于固化漆膜测定，在所述固化漆膜中Al2O3薄片基本上平行于基底平面取向。为此，在扫描电子显微镜(SEM)下观察固化漆膜的横截面，确定100个Al2O3薄片的厚度，并进行统计平均。期望的尺寸和厚度分布可通过薄片的适当分级来获得，如通过选择的筛等进行分级。根据本专利技术的Al2O3薄片的厚度为小于500nm，优选为130-400nm，特别是150-350nm。根据本专利技术的Al2O3薄片优选具有30-200特别是50-150的纵横比(直径/厚度比)。在一个优选的实施方案中，本专利技术的Al2O3薄片为α-Al2O3薄片。Al2O3薄片可以通过如文献中所述的本身已知的方法制备。在一个优选的实施方案中，Al2O3薄片是从铝盐水溶液通过用碱金属碳酸盐水溶液沉淀开始制备的。向起始溶液中添加碱金属盐如硫酸钠或钾和磷酸或/和磷酸盐和任选的至少一种掺杂剂，例如钛、锆、二氧化硅、铟、锡、锌或铟化合物。沉淀步骤之后接着是干燥(通过加热来蒸发、脱水)，和包括以下步骤的熔融盐处理：(1)制备至少一种水溶性和/或水不溶性铝盐的水溶液或浆体，(2)向铝盐溶液中添加碱溶液以沉淀氢氧化铝颗粒，和在所述沉淀之前、期间或者之后向水溶液添加磷化合物和任选的至少一种掺杂剂，(3)蒸发水，随后干燥步骤(2)中的沉淀产物以形成含颗粒和碱盐的氧化铝的干燥形式，(4)将在步骤(3)中得到的干燥形式煅烧，优选在900-1400℃的温度下煅烧0.5-10小时(优选1-6小时)以得到以熔融盐形式的Al2O3薄片，(5)除去在步骤(4)中获得的煅烧材料的水溶性部分，(6)调节颗粒尺寸和厚度，例如通过筛分、研磨和/或沉降。合适的铝盐的实例是硫酸铝、氯化铝、硝酸铝、聚氯化铝、氢氧化铝、勃姆石、碱性硫酸铝及其组合。作为矿化剂的合适的碱金属盐的实例包括硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、硫酸镁、氯化钠和氯化钾。磷化合物优选选自磷酸、磷酸盐、焦磷酸、磷酸钠、磷酸氢二铵和磷酸钾。一种或多种磷化合物的量基于氧化铝薄片计优选为0.05-2重量％。用于沉淀的pH调节剂的优选实例是氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾及其组合。为了控制颗粒尺寸、厚度、光学性能和/或表面形态，添加基于Al2O3薄片计0.01-5重量％的一种或多种掺杂剂可能是有用的。掺杂剂优选选自下列化合物的组：TiO2、ZrO2、SiO2、In2O3、SnO2、ZnO及其组合。在一个优选的实施方案中，掺杂剂是TiO2，基于Al2O3薄片优选以0.05-3重量％的量使用。根据本专利技术的Al2O3薄片非常适合作为制备效果颜料的基材。为此，它们优选涂覆有至少一层高折射率层，如金属氧化物，例如TiO2、ZrO2、SnO2、ZnO、Ce2O3、Fe2O3、Fe3O4、FeTiO5、Cr2O3、CoO、Co3O4、V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Al2O3薄片，其具有小于500nm的颗粒厚度以及15‑30μm的D50值和30‑45μm的D90值。

【技术特征摘要】
2013.04.30 EP 13002293.21.Al2O3薄片，其具有小于500nm的颗粒厚度以及15-30μm的D50值和30-45μm的D90值。2.根据权利要求1的Al2O3薄片，其特征在于所述Al2O3薄片是α-氧化铝薄片。3.根据权利要求1或2的Al2O3薄片，其特征在于所述Al2O3薄片具有小于80的厚度分布标准偏差。4.根据权利要求1至3的一项或多项的Al2O3薄片，其特征在于所述Al2O3薄片掺杂有TiO2、ZrO2、SiO2、SnO2、In2O3、ZnO及其组合。5.根据权利要求1至4的一项或多项的Al2O3薄片，其特征在于基于所述Al2O3薄片的掺杂量为0.01-5重量％。6.根据权利要求1至5的一项或多项的Al2O3薄片，其特征在于所述Al2O3薄片掺杂有TiO2。7.根据权利要求1至6的一项或多项的Al2O3薄片，其特征在于所述Al2O3薄片涂覆有至少一层的金属氧化物、至少两种金属氧化物的混合物、金属、金属硫化物、钛的低氧化物、氮氧化钛、FeO(OH)、SiO2、金属合金或者稀土化合物。8.根据权利要求1至7的一项或多项的Al2O3薄片，其特征在于所述Al2O3薄片涂覆有至少一层的金属氧化物或者至少两种金属氧化物的混合物。9.根据权利要求1至8的一项或多项的Al2O3薄片，其特征在于所述Al2O3薄片涂覆有以下层顺序：Al2O3薄片+TiO2Al2O3薄片+TiO2/Fe2O3Al2O3薄片+Fe2O3Al2O3薄片+TiO2+Fe2O3Al2O3薄片+TiO2+Fe3O4Al2O3薄片+TiO2+SiO2+TiO2Al2O3薄片+Fe2O3+SiO2+TiO2Al2O3薄片+TiO2/Fe2O3+SiO2+TiO2Al2O3薄片+TiO2+SiO2+TiO2/Fe2O3Al2O3薄片+TiO2+SiO2Al2O3薄片+TiO2+SiO2/Al2O3Al2O3薄片+TiO2+Al2O3Al2O3薄片+SnO2Al2O3薄片+SnO2+TiO2Al2O3薄片+SnO2+Fe2O3Al2O3薄片+SiO2Al2O3薄片+SiO2+TiO2Al2O3薄片+SiO2+TiO2/Fe2O3Al2O3薄片+SiO2+Fe2O3Al2O3薄片+SiO2+TiO2+Fe2O3Al2O3薄片+SiO2+TiO2+Fe3O4Al2O3薄片+SiO2+TiO2+SiO2+TiO2Al2O3薄片+SiO2+Fe2O3+SiO2+TiO2Al2O3薄片+SiO2+TiO2/F...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木龙太，格哈德·普法夫，扎比内·舍恩，松田宪之，新田胜久，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE