[发明专利]磷酸铝复合材料和组合物

说明书

技术领域

本发明公开了磷酸铝复合材料和包含该磷酸铝复合材料的组合物，其被制造为具有这样的性质，使得它们能够用作颜料代替品和/或颜料增效剂，例如，用于代替常规颜料，比如，TiO₂等，并且可以提供这些常规颜料不存在的另外的性质。

背景技术

在涂料制剂中使用常规颜料，例如TiO₂等是公知的。TiO₂颜料是涂料工业最广泛使用的颜料，由于其亮度和非常高的折射率（折射率为约2.61），TiO₂颜料用于几乎所有的白色或淡色的涂料组合物中。虽然这种常规TiO₂颜料对在涂料制剂中提供期望水平的亮度和高折射率是有用的，但多年来，常规TiO₂的原材料成本增加，如果原料成本增加不能传递到产品的消费者，则降低了可从含有常规TiO₂的化学制剂或涂料产品中获得的利润幅度。

另外，虽然TiO₂能够提供期望程度的亮度，但TiO₂单独使用时却不具有特定设计的化学或涂料制剂所能拥有的一项或多项性能。相应地，想要除了亮度之外的性能的化学或涂料制剂通常依靠TiO₂之外的添加剂或试剂，从而进一步增加了配制化学组合物或涂料的成本和/或复杂性。

因此，期望以这样方式研发复合材料：提供与常规颜料，如TiO₂相同或相似的颜料性能特性，例如，亮度和高折射率，例如，作为主要的颜料代替品或作为颜料增效剂，而当与常规TiO₂相比，无论是原料和/或每单位体积固体物配制的涂料的成本，其性价比都更高。还期望该复合材料是能够提供除了亮度之外的一个或多个性能的复合材料，以使要求这样的另外的性能的化学或涂料制剂不必依赖于另外的添加剂或试剂。

发明内容

在此公开的磷酸铝复合材料包括芯层和壳体结构，其中所述壳体由折射率比芯层的折射率更高的材料形成，以提供整体折射率比芯层的折射率大的复合材料，并且其中所述芯层与壳体相比，由材料成本降低的材料形成。在实施例中，所述芯层包括结合在一起的初级磷酸铝微粒或粉末的聚集体，并且该聚集体在此称为AlP颗粒。该AlP颗粒可以包括无定形AlP，结晶AlP，或其组合。该AlP的平均颗粒尺寸可以小于约30微米，在约3至20微米的范围，并优选在约5至10微米的范围。该AlP颗粒可以通过沉淀、双重浓缩，和制备溶胶凝胶的方法制备。

在这样的实施例中，所述壳体以颜料材料层的形式置于所述芯层的外表面上。优选的颜料材料是TiO₂。该TiO₂的平均微粒或粉末尺寸可以小于约10微米，在约0.1至5微米的范围，并优选在约0.3至1微米的范围。所述壳体的层厚度为至少约0.0001微米，并且在约0.001至2微米之间，并且优选在约0.01至1微米的范围。通常，壳体层厚度可以如单个微粒那么小，或可以包括在芯层表面粘结或以其它方式结合在一起的多个微粒。

所述壳体可以覆盖AlP芯层的全部或仅一部分。在实施例中，所述壳体覆盖至少20％的芯层总外表面，在约30％至100％的芯层总外表面的范围，并优选20％的芯层外表面，和优选在约50%至75%的芯层外表面的范围。在实施例中，TiO₂用如下材料处理或包括如下材料：该材料与来自AlP芯层的POH侧基反应以在其间形成用于使壳体结合至芯层的反应产物。

如果期望，AlP复合材料可被改造成提供除了作为颜料和/或颜料增效剂之外的性质。在实施例中，当与水分接触时，该AlP复合材料可以产生受控释放的磷酸根阴离子以提供一定程度的防腐蚀保护。此外，该AlP复合材料可以被改造成产生受控释放的一种或多种其它元素或化合物用于提供防腐蚀性质，和/或用于提供其它性质比如抗微生物和/或防污保护。