[发明专利]无定形亚微米颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及具有非常小的中值粒径和窄的粒径分布的粉末状无定 形固体、其制备方法及其应用。

背景技术

在多年前就已经工业制备出了细碎的无定形二氧化硅和硅酸盐。通 常，使用压缩空气作为研磨气体，在螺旋喷磨机或对冲喷磨机中进行非 常细的研磨，例如EP0139279。

已知可得到的粒径与颗粒的冲击速度的倒数的平方根成正比。而冲 击速度又是由各研磨介质从所用喷嘴的膨胀气体射流的射流速率预先 确定的。因此，可以优选使用过热蒸气来产生非常小的颗粒尺寸，因为 蒸气的加速能力比空气大大约50％。然而，水蒸汽的使用也具有以下缺 点：特别是在研磨机的启动过程中在整个研磨系统中会发生冷凝，其通 常是在研磨工艺中形成附聚体和结壳的主要原因。

因此到目前为止，在无定形二氧化硅、硅酸盐或硅胶的研磨过程中 使用常规喷磨机实现的中值粒径d₅₀显著大于1μm。因此，例如 US3367742描述了一种研磨气凝胶的方法，其中得到中值粒径为1.8～ 2.2μm的气凝胶。然而，用该技术研磨到小于1μm的中值粒径是不可能 的。此外，US3367742的颗粒具有较宽的粒径分布，其粒径为0.1～5.5μm， ＞2μm的颗粒部分为15～20％。大部分的大颗粒(即＞2μm的)不利于 在涂层系统中的应用，因为不能制备具有平滑表面的薄层。US2856268 描述了在蒸气喷磨机中将硅胶的研磨干燥。然而，由此得到的中值粒径 显著大于2μm。

用于研磨的另一可替代的可能性是湿法研磨，例如在球磨机中。这 样会产生研磨产物的非常细碎的悬浮液，例如参见WO 200002814。借 助于该技术不可能从这些悬浮液中分离出细碎的无附聚体的干燥产物， 特别是在不改变孔率分布的情况下。

发明内容

因此本发明的一个目的在于提供新颖的细碎的、粉末状无定形固 体，及其制备方法。

未明确说明的其它目的从说明书，实施例和权利要求书的总体内容 显现。

本发明人惊奇地发现使用权利要求1～19中详细说明的非常特别的 方法可以将无定形固体研磨到中值粒径d₅₀小于1.5μm，此外能够实现 非常窄的粒径分布。

因此通过权利要求和以下说明书中详细限定的方法和详细描述的 无定形固体实现了该目的。

因此，本发明的主题在于使用优选包含喷磨机的研磨系统(研磨装 置)研磨无定形固体的方法，其特征在于在研磨阶段该研磨机用这样的 操作介质进行操作，该操作介质选自气体和/或蒸气，优选为水蒸汽，和 /或含水蒸汽的气体，以及特征在于，在加热阶段中，即在用操作介质进 行实际操作之前，对该研磨腔以如下方式进行加热，使得研磨腔中和/ 或研磨机出口的温度高于蒸气和/或操作介质的露点。

其它主题包括具有＜1.5μm的中值粒径d₅₀和/或＜2μm的d₉₀值和/或 ＜2μm的d₉₉值的无定形固体。

该无定形固体可以是凝胶，但是也可以是具有其他类型结构的那 些，例如由附聚体和/或聚集体组成的颗粒。其优选为包含或由至少一种 金属和/或至少一种金属氧化物(特别是元素周期表中第3和第4主族的 金属的无定形氧化物)构成的固体。这同样适用于凝胶和其它无定形固 体，特别是包含由附聚体和/或聚集体组成的颗粒的那些。特别优选的是 沉淀二氧化硅、热解二氧化硅、硅酸盐和硅胶，其中硅胶包括水凝胶以 及气凝胶以及干凝胶。

此外，本发明的主题在于依照本发明的具有＜1.5μm的中值粒径d₅₀和/或＜2μm的d₉₀值和/或＜2μm的d₉₉值的无定形固体在例如表面涂层系 统中的应用。

使用依照本发明的方法，首次成功地制备出具有＜1.5μm的中值粒 径d₅₀和以＜2μm的d₉₀值和/或＜2μm的d₉₉值所示的较窄粒径分布的无定 形固体。