[发明专利]用于制造在浓缩浆料中的纳米颗粒的方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及通过分散无机颗粒附聚物来制造在浓缩水性浆料中的纳米颗粒的方法。本发明还涉及使用所述方法获得的纳米颗粒浆料，以及所述浆料在涂料和粘合制剂中的用途。

相关技术的描述

纳米颗粒研究目前为科学强烈关注的领域，原因是其在生物医学、光学和电子领域中具有各种各样的潜在应用。特别是一直在发展其合成方法，以便努力克服例如其不受控聚集的问题。

例如，通过形成纳米PCC附聚物的浆料，随后进行混合/分散和脱水来制造纳米尺寸的沉淀碳酸钙(纳米PCC)。但是，纳米附聚物的解聚集具有局限性，为了获得低于1000nm的粒度需要高密集的能量。而且，解聚集一般在低的固体浓度中进行，但该方案需要更密集的能量且后处理的脱水阶段变得根据挑战性。

需要有改进的技术，因为该传统使用的方法得到的浆料仍包含未分散的附聚物，且根据该方法的混合需要过多的强度，原因是低效率的分散和存在的大量的水。而且，传统技术并不适用于尺寸小于700nm的浓缩颗粒。

US2012098163A1涉及的则是包含在聚合物基质中的纳米颗粒的纳米复合材料的制备。所述制备包括提高纳米颗粒的分散的混合阶段。

但是，将补充组分加到浆料会使其复杂且难以操作，其将导致不均匀。

EP0573150至少部分涉及处理与加入补充组分相关的一些问题。其公开了制备复合颗粒颜料材料的方法，所述方法包括形成两种颗粒材料的水性分散体，但是该方法仍会形成附聚物。

发明概述

本发明的一个目的在于提供用于制造均匀一致的纳米颗粒浆料的新方法。

具体而言，本发明的一个目的在于提供适用于制造浓缩的和均匀一致的纳米PCC的浆料的方法。

如在下文描述和要求保护的，通过本发明实现了这些和其他目的，以及相对于已知方法的优点，。

因此，本发明涉及制造在基于水性溶剂的浓缩浆料中的纳米颗粒的方法，所述方法包括将无机颗粒附聚物在所述水性溶剂中有效分散。

更详细地讲，本发明方法的特征在于权利要求1特征部分中的陈述。

通过本发明获得相当多的优点。因此，本发明引入可以在水性浆料中均匀和有效分散的纳米颗粒。

由于该新技术，纳米颗粒的含量(即其在浆料中的浓度)在分散阶段期间可以较高，因此提供加工(通过超声)具有高固体含量、即与现有技术相比更少量的水的浆料的可能性。

该获得的含分散颗粒的浆料可用于制造即使在这些材料的高固载量下仍具有优异的光学、机械和流变性能(例如高光泽、耐用和硬度以及耐擦洗和耐刮擦)的最终产品，例如涂料和胶粘剂。

而且，获得的浆料可以干燥(例如使用喷雾干燥机)且之后用于制造最终产品，例如塑料、橡胶、涂层和粘合剂。

接下来，将参考附图和详细的说明书更严密地描述本发明。

附图简述

图1阐述了在40-50重量％的固体含量范围中，将碳酸钙附聚物分散成纳米颗粒所需的强度。

图2阐述了亮光漆的60°光泽度与PVC含量的函数关系。

图3阐述了亚光漆的60°光泽度与PVC含量的函数关系。

图4阐述了具有变化量的纳米PCC的粘合剂和常规粘合剂的拉伸强度。

本发明实施方案的描述

本发明涉及使用基于水性溶剂的浆料来制造纳米颗粒的方法。在该方法中，将无机颗粒附聚物分散成均匀一致的浆料。具体而言，在所述水性溶剂中，在30-75重量％的固体含量下，通过加入分散剂和通过在5-1000W/cm²的强度下对该浓缩浆料进行超声波处理来处理所述无机颗粒或其附聚物。因此，所述分散处理是对浓缩浆料进行的处理。

使用的强度优选为10-500W/cm²。上限由当前超声波设备的极限值来确定，然而业已发现强度低于5W/cm²会留下一些不分散的附聚物。最终分散的纳米颗粒的粒度取决于所使用的超声波处理的能量。由此获得含具有＜1.5μm的粒径、优选50-500nm的平均粒径、更合适的是低于200nm的平均粒径的分散纳米颗粒的浆料。

本发明的分散处理期间的条件优选接近环境条件，特别优选的温度为0-95℃，且特别优选的压力为0.5-50巴，取决于所使用的强度。