制备包括粒子的组合物的方法技术

本发明专利技术描述了制备包括多个粒子的组合物的方法，相对于所述不含纳米粒子的多个粒子，所述多个粒子具有改善的分散度、可浸性、流动性、流化性、填充系数和／或振实密度，和／或所述多个粒子减少了堆积体积和／或夹带气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
粒子的处理、混合和递送有时会具有挑战性。通常，粒子本身的 一种或多种物理特性对具体的应用来说是重要的。例如，粒子形状、 粒子大小和粒子孔隙度常常描述重要的物理特性或特征。粒子在使用 或储存期间所遭遇的环境条件(湿度、温度、剪切力以及其他条件) 可能并且经常确实影响一种或多种粒子特性。聚集、凝聚、磨损和絮 凝代表了对粒子的一些较常见的降解效果，并且它们的存在或累进将 大大限制粒子的效用。各种诸如药品、食品、塑料、陶瓷加工、油漆、涂层、油墨和电 池制造行业的工程师和操作者日常所面临的问题是如何获得粒子的均 匀共混物。即使当获得了可接受的共混物时，又出现了如何保持共混 物通过一个或多个下游设备的其他挑战。加工之前以及加工期间，共 混不足或无法保持充分的共混可导致额外且不必要的花费，包括与材 料不合格和产量降低、共混时间和能量增加、生产力降低、启动延迟 以及次品或不合格产品相关的花费。原料和中间产物发生粉末结块， 尤其是在储存期间(例如在袋或转筒中)发生粉末结块，也会造成严重的问题。粉末结块与无法获得均匀的共混物和混合物均会降低批料 的均匀度，除了其他缺点以外，可能还要求增加测试和取样。一些流动性助剂是已知的。例如，热解法二氧化硅是可用于改善 流动特性的常见粉末添加剂。虽然相对便宜，但是热解法二氧化硅经 常无法有效地防止多种类型的粒子的凝聚。流动性也是一个程度的问题；热解法二氧化硅的许多(如果不是最多)使用将导致一定程度的 凝聚和聚集。 一些要求不高的工业应用可允许一定程度的凝聚，但是 在要求较高的应用中则是不允许的。然而，涉及粉末的精确定量或混合的应用则要求更多。即使在相对要求不高的应用中，改善粉末流动 特性的能力可以导致均匀性增加，同时使混合条件更加温和或使混合 周期更短。另外，粉末流动性增加可允许使用较低含量的昂贵成分(如 染料和颜料)，尤其是在使用一定量上述成分的需要与所述材料在与 之混合的粉末中的分散度相关的情况下。如今，粒子处理和加工技术显著落后于用于液体加工的伴随技术 的发展步伐，并且仍存在众多当前方法无法有效解决的处理粉末的实 际问题。显示具有增强的流动性和可加工性的粒子是包括要求高的工 业在内的广泛应用领域应用所需的。因此，本专利技术可用于诸如药品、 食品、塑料、陶瓷、油漆、涂层、油墨之类的领域中的多种制造加工 和/或包装中的任一种。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供一种制备包括多个粒子(如陶瓷(即玻 璃、晶体陶瓷、玻璃陶瓷以及它们的组合)粒子和聚合物粒子)和纳 米粒子的组合物的方法，该方法包括提供第一组合物，该组合物包括第一多个粒子和纳米粒子，其中 该纳米粒子以超过足以实现以下条件中至少一个的量存在于第一组合 物中(a)相对于不含纳米粒子的第一组合物，改善第一多个粒子的 分散度、可浸性、流动性、流化性、填充系数或振实密度中的至少一 种；或(b)相对于总体的不含纳米粒子的第一多个粒子，降低第一组 合物总体的堆积体积或夹带气体中的至少一种；以及添加第二多个粒子至第一组合物以提供第二组合物，其中纳米粒子以至少足以实现以下条件中的至少一个的量存在于第二组合物中(a)相对于不含纳米粒子的第二组合物，改善第一多个粒子和第二多个粒 子总体的分散度、可浸性、流动性、流化性、填充系数或振实密度中的至少一种；或(b)相对于不含纳米粒子的第二粒子组合物，减小第二组合物的堆积体积或夹带气体中的至少一种(其中流动性是由测试A、 F、 G(或H，如果适用的话)和I (以及流动性和可浸性的卡尔指数表) 测定的指数的总和；可浸性是由流动性和测试B、 C和J(以及流动性 和可浸性的卡尔指数表)测定的指数的总和，堆积体积(见测试D)、 分散度(见测试J)、夹带气体(见测试F)和振实密度(见测试E) 如标题为"Test Method for Bulk Solids Characterization by Carr Indices (用于通过卡尔指数表征堆积固体的测试方法)；ASTM D6393-99" 的文件中所述测定；流化性如实例3中所述测定；并且填充系数如实 例3中所述测定(在下面的实例部分中))。在本专利技术的一些实施例中，分散度改善了至少2%、 3%、 4%、 5%、 6%、 7%、 8%、 9%，或甚至至少10%。在本专利技术的一些实施例中，可 浸性改善了至少2%、 3%、 4%、 5%、 6%、 7%、 8%、 9%，或甚至至少 10%。在本专利技术的一些实施例中，流动性改善了至少1%、 2%、 3%、 4%、 5%、 6%、 7%、 8%、 9°/。，或甚至至少10%。在本专利技术的一些实 施例中，流化性改善了至少1%、 2%、 3%、 4%、 5%、 6%、 7%、 8%、 9%，或甚至至少10%。在本专利技术的一些实施例中，填充系数改善了至 少0.5%、 1%、 2%、 3%、 4%或甚至至少5%。在本专利技术的一些实施例 中，振实密度改善了至少1%、 2%、 3%、 4%、 5%、 6%、 7%、 8%、 9%， 或甚至至少10%。在一些实施例中，基于第一组合物的总重量，第一 组合物中纳米粒子的量的范围是0.05至99重量％ (在一些实施例中范 围是0.1至90重量％)。在一些实施例中，基于第二组合物的总重量， 第二组合物中的纳米粒子的量的范围是0.001至20重量％ (在一些实 施例中范围是0.001至10重量％)。可任选地，根据本专利技术的方法包括将至少一种另外的(如第三、 第四、第五等)多个粒子掺入组合物中。在一些实施例中，第一多个粒子和第二多个粒子的粒子是相同的 (例如就大小、形状、组成、微结构、表面特性等而言)，而在其他实施例中它们是不同的。在一些实施例中，第一多个粒子和第二多个 粒子的粒子是相同的(例如就大小、形状、组成、微结构、表面特性 等而言)，而在其他实施例中它们是不同的。在一些实施例中，第一 多个粒子和第二多个粒子的粒子是相同的，而在其他实施例中它们是 不同的。在一些实施例中，第一多个粒子的粒子具有双峰分布或三峰 分布。在一些实施例中，第二多个粒子的粒子具有双峰分布或三峰分 布。在一些实施例中，第一多个粒子和第二多个粒子的粒子相对于彼 此具有双峰分布。固体粒子形式的材料的处理在最终使用中带来许多挑战。这些挑 战的一些实例包括使粉尘最小化和准确定量测量多种化学和物理过程 中的材料。在粒子小时这种挑战变得更强。如根据本专利技术进行的，通 过具有事先制备的母料，以及通过在使用时加入这些母料，某些处理 事项得以改善，或者在一些情况下可以消除。其中处理事项很重要的 应用的实例包括制造工艺中的挤出、药剂制备和固体传送。具体实施例方式多种纳米粒子和粒子(即第一、第二等多个粒子)的任何一种都 可用于实践本专利技术。在一个示例性实施例中，纳米粒子是单独、无缔合的(即非聚集) 粒子，其与多个粒子混合、共混或以其他方式分布于多个粒子中。在一些示例性实施例中，纳米粒子将不会彼此不可逆缔合。术语"缔合" 或"结合"包括例如共价键合、氢键键合、静电吸引、伦敦力，以及 疏水相互作用。虽然未受制于任何具体的物理特性，并且不旨受限制 于任何单个的特性，但一种鉴定多个粒子的非限制性方法是其是否主 要由相对较小的单独粒子或相对较小的单独粒子群组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备组合物的方法，所述组合物包括多个粒子和纳米粒子，所述方法包括：　提供第一组合物，所述第一组合物包括第一多个粒子和纳米粒子，其中所述纳米粒子以大于足以实现以下条件中的至少一个的量存在于所述第一组合物中：（ａ）相对于不含纳米粒子的 所述第一组合物，改善所述第一组合物的分散度、可浸性、流动性、流化性、填充系数或振实密度中的至少一种；或（ｂ）相对于不含纳米粒子的所述第一组合物，降低所述第一组合物总体的堆积体积或夹带气体中的至少一种；以及　添加第二多个粒子至所述第一组 合物以提供第二组合物，其中所述纳米粒子以至少足以实现以下条件中的至少一个的量存在于所述第二组合物中：（ａ）相对于不含纳米粒子的总体第二粒子组合物，改善所述第二组合物总体的分散度、可浸性、流动性、流化性、填充系数或振实密度中的至少一种；或（ｂ）相对于不含纳米粒子的总体第二组合物，降低所述第二组合物总体的堆积体积或夹带气体中的至少一种。

【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：马德琳P振八，小吉米R巴兰，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]