[发明专利]涂布微米大小的无机粒子的方法

说明书

本申请要求1999年5月19日申请的临时申请60/134,918的优先权。

                      发明背景

对例如水分的大气物质敏感的无机粒子可以用液体基或气相法涂布。例如，可以将粘合剂或矿物质或金属胶体分散于液体介质中并将其分布于待涂布的无机粒子的表面上。然而，这些涂布材料必需不溶于所用溶剂，并且不与所用溶剂反应。气相涂布法，例如使用流化床反应器，需要高温，并且反应时间长，这样经常导致待涂布的粒子一定的表面反应或改性。而且，该设备复杂且昂贵。

作为例子，已知长余辉磷光体，在受光撞击之后，在引发光源消失之后继续发出光。例如，铕激活的碱土金属硫化物如SrS∶Eu和CaS∶Eu，已知在光谱的橙红色部分发光。余辉长的发红光磷光体很少见，但是它们非常有用，特别是用于例如“出口”信号等的安全设备。

然而，这些磷光体对水敏感，与水分接触会对其发光带来有害影响。因此必需保护它们不要与水分接触。

已尝试用不溶于水的材料涂布或包封对水敏感的磷光体。涂布粒子可以与待涂布的磷光体粒子在液体介质中混合，但是涂布材料和磷光体都必需不溶于该液体中，并且不能与该液体反应。当为磷光体时，对水分敏感的磷光体不能浸泡在含有任何水分的溶液中。

还尝试过气相涂布；例如可以将四乙氧基硅或四甲氧基硅通过含有磷光体粒子的流化床，从而沉积二氧化硅层，但是这是一昂贵的方法。

因此，理想地是能够将无机材料涂层涂布到无机粒子上，从而形成一保护性涂层，或者涂布一能够改变特定表面性能的涂层，或者赋予这些无机粒子以特定表面功能性。

具体地说，特别需要一种不需要含水液体介质的帮助而将水不能透过的涂层涂布到对水分敏感的磷光体粒子上的方法，一种不改变磷光体发光的颜色或强度的方法。

                      发明概述

本发明涉及一种用无机涂布材料的薄膜涂布无机粒子并且在涂布时不需要任意液体介质的方法。可以使用足够量的纳米大小的无机粉末涂布粒径为1up至约100μm的无机粒子，从而完全覆盖较大的无机粒子。

然后将涂布过的无机粒子烧制，烧制温度足够高以使围绕涂布过的无机粒子的纳米大小的涂布粒子软化或熔融，但是该温度不至于改变待涂布的较大无机粒子的表面性能。本方法不需要使用任何溶剂。

                      附图简述

附图描述了如何生产本发明的涂布过的粒子。

                  本发明的详细说明

就无机涂层而言，为了均匀地涂布例如磷光体的无机粒子，该无机涂布粒子必需比待涂布的粒子小得多。优选待涂布的粒子为微米级，而涂布粒子为纳米级。因此涂布粒子比待涂布的粒子小得多。正如本文所用的，待涂布的磷光体或其它无机粒子的粒径为约1-约100μm。可以将它们筛选或粉碎，从而以已知方式获得所需粒径。

另一方面，无机涂布粒子适宜地具有1-2至约100nm的粒径。优选它们具有约3-50nm的粒径。这些较小粒子的软化点或熔点通常低于较大材料的。

根据涂布产品的需要，适宜的涂布粒子可以为金属氧化物如氧化铝、氧化锌、二氧化钛等，或者为例如二氧化硅或有机聚合物的电介质。

按照本发明的涂布法，将待涂布的微米大小的粒子和纳米大小的涂布材料粒子干混于一起，其比例使得涂布粒子均匀分布于待涂布的核心无机粒子上。然后将所得粒子烧制，以便在无机核心粒子的周围形成涂布材料的薄层。经过烧制的粉末经清洗或喷雾，从而将核心粒子的任意未涂布的部分除去，并将洗涤过的涂布过的粒子干燥。

混合步骤很重要。必需进行这一步，以便确保待涂布的粒子的颗粒完全被纳米大小的涂布粒子包围，并且为了避免形成纳米大小的涂布粒子和/或微米大小的粒子的聚集体，必需进行混合。例如，在混合步骤期间可以使用陶瓷研磨球分散纳米大小的涂布粒子并确保它们均匀地分布于无机粒子容积中。也可以使用超声波作用防止这些涂布粒子异质同晶。当磷光体粒子将用二氧化硅涂布时，二氧化硅与磷光体的重量比可以为约0.05-0.3，这取决于各种粒子的大小。

马达驱动的混合器或机械辊筒适用于该混合步骤。适宜地，混合进行至少约20分钟，从而确保无机微米大小的粒子均匀涂布。