[发明专利]通过添加疏水性纳米粒子抑制粉末吸水性的方法

说明书

背景技术

WO 2008/079650和WO 2007/019229描述了将纳米粒子添加到粒子中，其目的是提高流动性能。

发明内容

已经发现的是，可以通过将较大粒度粉末与疏水性纳米粒子（例如经过疏水性表面处理的金属氧化物纳米粒子）混合来提高此类粉末的疏水性。此类纳米粒子的存在可以抑制吸附到较大粒度粉末上的水量。通过降低吸水性能够在长时间内以更一致的方式处理粉末并能在不同的湿度环境中处理粉末。控制吸水性对于在粉末上施加静电电荷也很重要。

在一个实施例中，描述了抑制粉末的水蒸汽吸附性的方法。该方法包括：提供多个粒子；添加离散的疏水性纳米粒子；以及将粒子暴露于至少为15%的相对湿度。

在另一个实施例中，描述了储存粉末的方法。该方法包括：提供粉末，所述粉末包含多个粒子和离散的疏水性纳米粒子；以及在至少为15%的相对湿度储存所述粉末。

与疏水性表面改性纳米粒子混合的粒子具有比单独的多个粒子更低的水蒸汽吸附性。吸水性（如总吸水性）可以降低至少20%、30%、40%、50%或更大。本文所述的方法特别可用于粒度较小的粉末。当较大粒子的粒度减小时，添加纳米粒子可以显著提高总表面积。在此类实施例中，每单位表面积的吸水性可以降低至少20%、30%、40%、50%或更大。在一些实施例中，堆积密度提高，和/或粉末流动的总能量降低。

具体实施方式

本文描述了抑制粉末的水蒸汽吸附性的方法以及在增大的湿度水平下储存粉末的方法。

可以通过相对粒度来区分粒子和纳米粒子。粒子比纳米粒子大。

通常，纳米粒子的平均原生或团聚粒径为小于100纳米。“团聚”是指原生粒子之间的弱缔合作用，它们可以通过电荷或极性保持在一起，并且可分解成较小的实体。“原生粒度”是指单个（非聚集、非团聚）粒子的平均直径。在一些实施例中，纳米粒子的平均粒度为不大于75纳米或50纳米。纳米粒子的平均原生或团聚粒径通常为至少3纳米。在一些优选的实施例中，平均原生或团聚粒度为小于20nm、15nm或10nm。可基于透射电子显微镜(TEM)测量纳米粒子。

与包含二氧化硅聚集体的热解法二氧化硅不同，本文使用的纳米粒子包含足够浓度的离散非聚集纳米粒子。本文相对于粒子所用的“聚集体”是指强力粘合或熔凝的粒子，其中所得的外表面积可以显著小于各个组分的计算的表面积之和。将聚集体保持在一起的力是很强的力，例如共价键，或通过烧结或复杂物理缠结产生的力。尽管可以（例如）通过施加表面处理使凝聚的纳米粒子分解成较小的实体，例如离散的原生粒子，但对聚集体施加表面处理只会形成表面处理过的聚集体。在一些实施例中，大多数纳米粒子（即，至少50%）作为离散的非聚集纳米粒子存在。例如，至少70%、80%或90%的纳米粒子作为离散的非聚集纳米粒子存在。

粒子的中值原生或团聚粒度（通常以有效直径计量）为至少100nm（即，0.1微米）、200nm、300nm、400nm或500nm。中值粒度通常为不大于约1,000微米，更通常不大于500、400、300或200微米。在一些实施例中，粒子具有多模态（如，双模态或三模态）分布。

尽管无意于受理论的束缚，但抑制吸水性的效果往往会随中值粒度的减小而提高。因此，在优选的实施例中，较大粒子的粒度为不大于75微米、50微米或25微米。在一些实施例中，粒子的中值粒度为不大于20微米、15微米或10微米。

较大（如，磨粒）粒子通常具有比纳米粒子的平均粒度大至少50、60、70、80、90或100倍的中值原生粒度。在一些实施例中，较大（如，磨粒）粒子的中值原生粒度大于纳米粒子的平均粒度的倍数为至少200、300、400、500、600、700、800倍。较大（如，磨粒）粒子的中值原生粒度大于纳米粒子的平均粒度的倍数最多可以为5,000或10,000倍。

可以用多种无机或有机纳米粒子实施如本文所述的抑制水蒸汽吸附性的方法。

示例性的无机纳米粒子材料包括（例如）：金属磷酸盐、磺酸盐和碳酸盐（如，碳酸钙、磷酸钙、羟基-磷灰石）；金属氧化物（如，氧化锆、二氧化钛、二氧化硅、二氧化铈、氧化铝、氧化铁、氧化钒、氧化锌、氧化锑、氧化锡和氧化铝-二氧化硅）；以及金属（如，金、银或其他贵金属）。

纳米粒子的形状通常为大致球形。然而，也可以使用其他形状，例如细长形。就细长形而言，纵横比通常为小于或等于10，更通常小于或等于3。