[发明专利]结构团粒颜料

说明书

本发明涉及含有数量上居支配地位的微粒物质和基本上不会与该微粒物质进行反应的复合官能微粒凝胶的结构团粒颜料产品。

具体地说，本发明涉及由经过复合官能微粒凝胶处理的颗粒物质制备新型结构团粒颜料产物的方法。

其特征在于可以瞬时间（极快地）形成的复合官能微粒凝胶是就地由亚胶态反应性硅-铝酸盐和类似的水溶胶以及二价和多价无机盐和/或每个分子中具有至少两个活性基团的有机阳离子活性化合物而合成得到的。

先有技术范围涉及通过碱金属硅酸盐与铝酸钠、可溶性金属盐和/或游离酸以不同的比例和组合方式发生相互作用而获得的连续与不连续凝胶的合成方法与实际应用，其范围之大包括数千种得到专利保护的凝胶产物。

大多数这类产品彼此仅在细节方面有所不同，例如仅在PH值、参与反应的物质的浓度、参与反应的物质的添加顺序、加温规范方面有所不同或在本来是十分相似的制备方法中作了个别变动。但这些看起来是细微的差异却会使所得的最终产品具有改进的或甚至是新型的材料或工作性能，最终产品的应用领域包括催化作用、药物、胶粘剂、水处理、离子交换、气体减湿或土壤改良。

如果考虑到胶体是具有“记忆”的自然界中所知的排在最后的体系，那么就可能最好地理解上述产品。这类产品“记得”其历程的时间顺序细节并按照其产生的性能和功能特性而相应地起反应。因此，对已确定的合成程序或反应条件的任何偏离，不管是有意的还是无意的，都不可避免地会使生成的胶体体系在组成和（或）功能特性方面产生一定的差异，这种差异大部分是量的差异，但有时也有很大的质的差异。

下面将利用在文献中看到的一些实例较详细地讨论各种凝胶的某些一般制造方法和应用。尽管连续单一凝胶和连续混合凝胶（两种或两种以上不同凝胶的机械共混物）本来与本发明的基本思想并不相干，但为了更清楚地说明问题，仍将其包括在一般讨论之中。

工业上利用在水介质中就地生成二氧化硅或硅铝酸盐凝胶的方法对矿物颗粒进行表面涂覆已有多年。例如，事实上市场上出售的所有二氧化钛颜料的表面都涂覆了一层多少有些致密的二氧化硅或硅铝酸盐凝胶，该凝胶是通过较浓的硅酸钠溶液与适当的凝胶凝固剂（如硫酸或盐酸，硫酸铵，明矾或铝酸钠）在颜料的水分散体中进行有控制的相互作用而就地沉积在颜料表面上的。但这类表面涂层是连续凝胶，它们与本专利申请人在其所创造的本发明的实施中使用的并在一起待审批的专利申请（序号07/350，468，1989年5月11日提出）中公开的瞬时就地生成的微粒凝胶根本不同。而且，由于按照现有技术的用于二氧化钛颜料表面涂覆的凝胶的生成速度慢且具有连续结构，这样就不可避免地会使单个颗粒过量地、无法控制地粘结到磨擦力大的过大的团粒中。这种颗粒聚集作用是在用一般都具有明显的粘结性能的连续凝胶进行表面涂覆时最不希望发生的副作用，因为单个的二氧化钛颗粒相互靠得太近对其光散射效能是非常有害的。结果必须另外再进行昂贵的流能粉碎和（或）麻烦的球磨加工。

授予Wildt的第3，726，000号美国专利，涉及在用就地生成的连续硅铝酸盐凝胶作内在的粘固剂以制备复合颜料，这可以看作是追溯到半个多世纪以前的本技术领域的典型的一般先有技术。已用于同样目的的其他内在粘结剂的例子有：授予Alessandroni的第2，176，876号美国专利中的硅酸钠和氯化铝，授予Fadner的第3，453，131号美国专利中的脂族酸，授予Bundy的第4，075，030号美国专利中的1，2-乙二胺和柠檬酸，授予Economou的第4，346，178号美国专利中的脲-甲醛或授予Jones的WO  87/00544中的四氯化硅。

Wildt的复合颜料是用于乳胶漆的，生成的团粒的硬度（磨耗性）过大，限制或甚至阻止这类颜料在纸的填充和涂覆中的应用，但对乳胶漆来说并不是一种真正的缺点。在授予Wildt的专利中所公开的就地生成连续凝胶粘结剂所用的主要凝胶组分和实验方法与前面所述几十年来工业上用于二氧化钛颜料表面涂覆的是相同的。这里必须指出，虽然一定程度的有控制的残余颗粒粘结（永久聚集）对于复合颜料的合成来说是必不可少的，但如将连续凝胶用于二氧化钛颜料的表面涂覆，则完全不希望有任何永久聚集。遗憾的是，依靠使用连续凝胶而使颜料聚集或进行表面涂覆的现有技术的所有方法都缺乏能有效地控制单个颗粒的残余粘结的程度和方式的内在机制。