Порошок с пленочным покрытием из диоксида титана и способ его получения

Номер патента: 5342

Опубликовано: 24.02.2005

Авторы: Атараси Такафуми, Кисимото Акира, Накатсука Катсуто

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения порошка с пленочным покрытием из диоксида титана, включающего частицу основы, на которую нанесена по крайней мере одна пленка из диоксида титана, который включает суспендирование частицы основы в буферном растворе с pH от 7,0 до 12,0 для получения суспензии и добавление раствора из смеси перекись водорода-аммиак, содержащего пероксотитановую кислоту, к суспензии для регулирования таким образом реакции осаждения диоксида титана, вызываемой разложением пероксотитановой кислоты в суспензии, и покрытия частицы основы пленкой из диоксида титана.

2. Способ по п.1, где раствор из смеси перекись водорода-аммиак, содержащий пероксотитановую кислоту, имеет pH от 7,0 до 12,0.

3. Способ по п.1, где пленка из диоксида титана на частице основы имеет толщину от 10 до 1000 нм.

4. Порошок, включающий частицу основы, на которую нанесена по крайней мере одна пленка из диоксида титана, где частица основы покрыта пленкой из диоксида титана, полученной способом по любому из пп.1-3.

5. Порошок по п.4, где пленка из диоксида титана на частице основы имеет толщину от 10 до 1000 нм.

 

Текст

Смотреть все

005342 Область применения Настоящее изобретение относится к порошку с пленочным покрытием из диоксида титана и к способу его получения. Конкретнее, настоящее изобретение относится к порошку с пленочным покрытием из диоксида титана, используемому в различных целях, таких как порошки-фотокатализаторы, порошки пигментов, окрашенные в синий или лилово-красный цвета для применения в цветных красках или цветных тонерах, порошки-наполнители для пластмасс или бумаги и порошки для косметики, и к способу его получения. Известный уровень техники Ранее настоящими заявителями разработан и описан способ окрашивания черного магнитного порошка путем покрытия черного магнитного порошка интерференционной пленкой, включающей диоксид кремния/диоксид титана (здесь и далее указывается как оксид титана) (например, JP-A-10-330644). Заявителями также разработаны и описаны способы покрытия частиц основы, например, порошка железа, пленкой из оксида титана, которые включают: способ покрытия пленкой из оксида титана в жидкой фазе по реакции гидролиза алкоголята металла (например, JP-A-6-228604) и способ покрытия пленкой на основе оксида титана в жидкой фазе по реакции нейтрализуемого гидролиза соли металла с использованием раствора титанилсульфата (например, JP-A-2000-345072). Кроме того, описан способ покрытия пленкой на основе оксида титана в жидкой фазе по реакции термического гидролиза соли металла с использованием раствора хлорида титана (IV) (например, JP-A-5-286738). Однако, способы покрытия пленкой на основе оксида титана или тому подобным, разработанные настоящими заявителями, связаны с рядом проблем. В случае, когда алкоголят металла используют в качестве исходного материала для покровной пленки на основе оксида титана, возникают проблемы, состоящие, например, в том, что поскольку реакция гидролиза алкоголята металла протекает чрезвычайно быстро, реакционную систему следует выдерживать при постоянной температуре и постоянной влажности, что алкоголят металла, используемый в качестве исходного материала, является дорогостоящим и что необходимо использовать в качестве реакционного растворителя органический растворитель, который является взрывоопасным веществом, например, спирт, а стоимость взрывобезопасного оборудования или тому подобного высока. С другой стороны, способ покрытия пленкой на основе оксида титана в жидкой фазе путем реакции нейтрализуемого гидролиза соли металла имеет недостаток, состоящий в том, что суспензия частиц основы становится кислотной на начальной стадии или конечной стадии реакции. Кроме того, способ покрытия пленкой на основе оксида титана в жидкой фазе по реакции термического гидролиза соли металла имеет недостаток, состоящий в том, что суспензия частиц основы становится кислотной при высоких температурах. При способе покрытия пленкой на основе оксида титана в жидкой фазе путем реакции нейтрализуемого гидролиза соли металла трудно использовать порошковое железо, которое в значительной степени подвержено коррозии в кислых средах, или тому подобную основу. Описание изобретения Следовательно, настоящее изобретение, позволяющее преодолеть недостатки вышеуказанных способов близкого уровня, обеспечивает порошок с пленочным покрытием из диоксида титана, который является безопасным и не дорогостоящим, и для которого удобно использовать в качестве основы порошковое железо, в значительной степени подверженное коррозии в кислых средах, или тому подобную основу. Кроме того, изобретение обеспечивает способ получения порошка с покрытием. В результате интенсивных исследований были достигнуты успехи в устранении указанных проблем за счет использования следующих положений. А именно, изобретение состоит в следующем.(1) Порошок с пленочным покрытием из диоксида титана, включающий частицу основы, на которую нанесена по крайней мере одна пленка из диоксида титана,где частица основы покрыта пленкой из диоксида титана путем суспендирования частицы основы в буферном растворе с рН от 7,0 до 12,0 для получения суспензии и добавления раствора из смеси перекись водорода-аммиак, содержащего пероксотитановую кислоту, к суспензии для регулирования таким образом реакции осаждения диоксида титана, вызываемой разложением пероксотитановой кислоты в суспензии.(2) Порошок с пленочным покрытием из диоксида титана по приведенному выше пункту (1), где раствор из смеси перекись водорода-аммиак, содержащий пероксотитановую кислоту, имеет рН от 7,0 до 12,0.(3) Порошок с пленочным покрытием из диоксида титана по приведенному выше пункту (1), где пленка из диоксида титана на частице основы имеет толщину от 10 до 1000 нм.(4) Способ получения порошка с пленочным покрытием из диоксида титана, включающего частицу основы, на которую нанесена по крайней мере одна пленка из диоксида титана, который состоит в суспендировании частицы основы в буферном растворе с рН от 7,0 до 12,0 для получения суспензии и добавлении раствора из смеси перекись водорода-аммиак, содержащего пероксотитановую кислоту, к сус-1 005342 пензии для регулирования таким образом реакции осаждения диоксида титана, вызываемой разложением пероксотитановой кислоты в суспензии, и покрытии частицы основы пленкой из диоксида титана.(5) Способ получения порошка с пленочным покрытием из диоксида титана по приведенному выше пункту (4), где раствор из смеси перекись водорода-аммиак, содержащий пероксотитановую кислоту,имеет рН от 7,0 до 12,0.(6) Способ получения порошка с пленочным покрытием из диоксида титана по приведенному выше пункту (4), где пленка из диоксида титана на частице основы имеет толщину от 10 до 1000 нм. Порошок с пленочным покрытием из диоксида титана и способ получения указанного порошка по изобретению имеют преимущества, состоящие в том, что реакция пленкообразования может быть осуществлена при обычной температуре в пределах от 5 до 50 С при сохранении суспензии частиц основы в нейтральном или слабощелочном состоянии с рН от 7,0 до 12,0, и что даже порошковое железо, которое в значительной степени подвержено коррозии в кислых средах, или тому подобное, применимо в качестве основы, на такую основу может быть нанесена пленка без изменения основы. Кроме того, в порошке с пленочным покрытием из диоксида титана и способе получения указанного порошка по изобретению, основы, которые растворяются в кислотных условиях при рН 5 или ниже,такие как, например, карбонат кальция, могут быть использованы в качестве частиц основы помимо порошкового железа и тому подобного, в значительной степени подверженного коррозии в кислых средах. Краткое описание чертежей Фиг. 1 представляет собой иллюстративный пример спектральных кривых коэффициентов отражения для порошков пермаллоя с пленочным покрытием из диоксида титана, полученных по примеру 1. Фиг. 2 представляет собой иллюстративный пример спектральных кривых коэффициентов отражения для порошкового железа с пленочным покрытием из диоксида титана, полученного по примеру 2. Фиг. 3 представляет собой иллюстративный пример спектральных кривых коэффициентов отражения для порошков пермаллоя с двухслойным пленочным покрытием, включающим диоксид кремния/диоксид титана, полученных по примеру 3. Наилучший вариант осуществления изобретения Частица основы, используемая для получения порошка с пленочным покрытием из диоксида титана по изобретению, не имеет особых ограничений. Частицами основы может служить металлсодержащий неорганический материал или органический материал, либо любой магнитный материал, диэлектрический материал, проводящий материал, изоляционный материал и тому подобный. В случае, когда основой является металл, это может быть любой металл, такой как, например, железо, никель, хром, титан или алюминий. Однако, в случае, когда используются магнитные свойства основы, предпочтительно использовать металл, обладающий магнитными свойствами, например, железо. Такие металлы могут представлять собой сплавы. В случае, когда основа, обладающая магнитными свойствами, используется, как изложено выше, указанной основой предпочтительно является ферромагнитный сплав. В случае, когда основой порошка является содержащее металл соединение, характерные примеры основы включают оксиды вышеупомянутых металлов. Например, могут применяться оксиды железа,никеля, хрома, титана, алюминия, кремния и тому подобные, оксиды кальция, магния, бария и тому подобные, или композиция из указанных оксидов. Примеры содержащих металл соединений, отличных от оксидов, включают нитриды металлов, карбиды металлов, сульфиды металлов, фториды металлов, карбонаты металлов, фосфаты металлов и тому подобное. Кроме того, применимыми в качестве частицы основы помимо металлсодержащих являются соединения, в частности оксиды, карбиды или нитриды металлоидов или неметаллов, такие как диоксид кремния или стеклянные бусы. Другие полезные неорганические материалы включают неорганические полые частицы, такие как шарики Shirasu'a (полые силикатные частицы), полые углеродные микросферы (сфераKreca'a), сплавленные из оксида алюминия пузырьки, аэросил, белая сажа, полые микросферы из диоксида кремния, полые микросферы из карбоната кальция, карбонат кальция, перлит, тальк, бентонит,слюда, такая как синтетическая слюда и мусковит, каолин и тому подобное. Предпочтительными органическими материалами являются частицы на основе полимерных смол. Примеры частиц на основе полимерных смол включают целлюлозу в виде порошков, ацетатцеллюлозу в виде порошков, полиамиды, эпоксидные смолы, сложные полиэфирные смолы, меламиновые смолы,полиуретаны, винилацетатные смолы, силиконовые смолы, и сферические или дробленые частицы, полученные полимеризацией или сополимеризацией акриловых эфиров, метакриловых эфиров, стирола,этилена, пропилена и их производных. В особенности предпочтительными частицами на основе полимерных смол являются сферические частицы из акриловых смол, полученные полимеризацией акриловой кислоты или метакрилового эфира. Примеры формы основы включают сферические тела, околосферические тела, изотропные тела, например, правильные многогранники, прямоугольные параллелепипеды, сфероиды и многогранники, такие как ромбоэдры, плоские тела и игольчатые тела (цилиндры и призмы). Порошки, полученные из частиц совершенно неправильной формы, таких как дробленые частицы, также приемлемы. Хотя такие основы строго не ограничены диаметром частиц, предпочтительно основы имеют частицы с диаметром в пределах от 0,01 мкм до нескольких миллиметров.-2 005342 Буферный раствор, используемый для суспендирования частиц основы при получении порошка с пленочным покрытием из диоксида титана по изобретению, не имеет особых ограничений, пока является нейтральным или слабо щелочным с рН от 7,0 до 12,0. Примеры буферного раствора включают триссистемы, системы с борной кислотой, системы с солями борной кислоты, системы с фосфорной кислотой, системы с солями фосфорной кислоты, системы с глицином, системы с солями карбоновой кислоты и тому подобные. Содержащий пероксотитановую кислоту раствор из смеси перекись водорода-аммиак, используемый при получении порошка с пленочным покрытием из диоксида титана по изобретению, не имеет особых ограничений. Однако предпочтительно, чтобы данный раствор имел рН выше, чем буферный раствор, в котором суспендируют частицы основы. Способы получения раствора из смеси не имеют особых ограничений. Примеры таких способов включают следующие.(1) Способ, при котором исходный материал, генерирующий гидроксид титана после смешивания только с аммиачной водой (здесь и далее называемый источником титана), такой как алкоголят титана,раствор хлорида титана или раствор сульфата титана, смешивают с аммиачной водой и водным раствором перекиси водорода, тем самым непосредственно получая раствор смеси. Валентность титана в источнике титана, используемом в описанном выше способе, не ограничивается 4 и может равняться 3. Например, может быть использован хлорид титана (III).(2) Способ, по которому коммерчески реализуемый продукт в форме желтого прозрачного раствора,уже содержащего пероксотитановую кислоту, такой как продукт под торговым названием "New TASFine", производимый Furuuchi Chemical Laboratories, Ltd., или под торговым названием "РТА Solution",производимый Tanaka Tensha на основании патента Японии 2938376, смешивают с аммиачной водой и водным раствором перекиси водорода, тем самым получая раствор смеси. При получении порошка с пленочным покрытием из диоксида титана по изобретению, раствор из смеси перекись водорода-аммиак, содержащий пероксотитановую кислоту, добавляют к суспензии частиц основы для проведения реакции осаждения диоксида титана, вызываемой разложением пероксотитановой кислоты. Реакционная температура при данной операции не имеет особых ограничений. В противоположность этому, преимущество изобретения заключается в том, что реакция пленкообразования может быть проведена при обычной температуре в пределах от 5 до 50 С, при сохранении суспензии частиц основы в нейтральном или слабощелочном состоянии с рН от 7,0 до 12,0. Согласно изобретению, включающая диоксид титана пленка, полученная по реакции разложения пероксотитанового комплекса, может быть нанесена в качестве прозрачной пленки в комбинации с одной или несколькими прозрачными пленками из гидроксида металла, оксида металла или тому подобного, при этом получают покровную пленку, состоящую из двух или нескольких слоев. В этом случае, путем регулирования толщины каждого слоя многослойной покровной пленки (слоев пленки, которые покрывают частицу основы и способны участвовать в интерференции света), возможно наделение специальными функциями. Например, частицы основы покрывают многочисленными слоями, включающими содержащую диоксид титана пленку, и пленками из одного или нескольких других веществ для создания светоинтерференционной многослойной тонкой пленки. Таким образом, без использования какого-либо пигмента или красителя, порошок может быть окрашен в требуемый яркий цвет, основанный на отражении света избирательной длины волны. В этом случае необходимо выбрать заранее материал для частиц основы, форму частицы основы,диаметр частиц основы, число покровных слоев, последовательность расположения покровных слоев,материал каждого покровного слоя и требуемую длину волны отраженного света. В частности, выбрать материалы для частиц основы и для покровных слоев означает определить для них комплексные показатели преломления. Определение комплексных показателей преломления частицы основы и покровных слоев связано с расчетом коэффициента отражения Френеля между слоями и интенсивности амплитуды отраженной волны между слоями. Бывают случаи, когда выбор формы частиц основы приводит к необходимости поправки на форму частицы, описанной ниже. Выбором диаметра частицы основы задается кривизна частицы основы и многослойной пленки. В случае, когда соответствующая кривизна не установлена, трудно проводить коррекцию спектрофотометрических свойств при мониторинге толщины пленки, описанную ниже. Выбор числа покровных слоев связан с определением значения Rflat, описанным ниже. В случае, когда частица основы представляет собой материал с плоской пластинчатой структурой, интенсивность отражения многослойной пленки Rflat определяют, вводя параметры, учитывающие материал частиц основы (комплексный показатель преломления), число покровных слоев, последовательность нанесения покровных слоев, материалы соответствующих покровных слоев (комплексные показатели преломления) и требуемую длину волны отраженного света, выбранную заранее, в следующую рекуррентную формулу 1 и решая уравнение. В формуле, Rj+l,j - интенсивность амплитуды отраженной волны между "j" слоем, от самого нижнего слоя до непосредственно накладываемого на него слоя,J - целое число, равное 1 или больше (j-l=0 означает основу),i - мнимое единичное число,rj+1,j - коэффициент отражения Френеля для поверхности между "j" слоем, от самого нижнего слоя до непосредственно накладываемого на него слоя,Rj-1,j - интенсивность амплитуды отраженной волны между "j-1" слоем, от самого нижнего слоя до непосредственно накладываемого на него слоя,2j - разность фаз в "j" слое от самого нижнего слоя, - требуемая длина волны отраженного света,nj - комплексный показатель преломления "j" слоя от самого нижнего слоя,dj - толщина "j" слоя от самого нижнего слоя,j - угол падения света на "j" слой от самого нижнего слоя. Способы введения поправки для полученного таким образом значения интенсивности отражения многослойной пленки Rflat на форму частицы основы не имеют особых ограничений. Однако, в случае,когда форма частиц сферическая, околосферическая или неправильная, предпочтительным способом является введение значения Rflat в следующую формулу 2: гдеозначает угол падения по отношению к внешнему слою и определение толщины каждого покровного слоя при условии, что значение R становится максимальным или минимальным при заданной длине волны. Введение значения Rflat в формулу 2 предназначено для коррекции решения формулы 1 путем приближения распределения углов падения света на порошок с многослойным пленочным покрытием к распределению углов падения света на полусферу с однослойным пленочным покрытием. Определение толщины каждого указанного здесь покровного слоя может быть эффективно выполнено путем моделирования на компьютере. Затем каждую покровную пленку наносят на частицу основы так, чтобы получить толщину пленки, определенную вышеуказанным способом. Однако необходимо обратить внимание на следующее. При реальной операции нанесения пленки для получения порошка с многослойным пленочным покрытием невозможно проводить нанесение пленки точно до заданной толщины даже при указанном выше прямом мониторинге реальной толщины пленки. Ввиду этого может быть использован способ, при котором вместо мониторинга толщины пленки во время операции нанесения пленки длину волны, при которой интенсивность отражения для объекта, покрытого каждым покровным слоем, является максимальной или минимальной, измеряют с помощью спектрофотометра, и в то время, когда длина волны максимального или минимального отражения достигает значения, соответствующего намеченной толщине пленки, операцию по нанесению пленки завершают. Однако, в случае, когда основой является порошок, взаимосвязь между найденным значением длины волны максимального или минимального отражения и толщиной пленки изменяется с кривизной каждого покровного слоя, зависящей от формы частиц и диаметра частиц. Это приводит к проблеме, состоящей в том, что когда пленки наносят таким образом, что длина волны максимального или минимального отражения, измеряемая спектрофотометром, достигает намеченного значения, то полученный в конечном счете порошок с многослойным пленочным покрытием не обладает требуемой интенсивностью отражения при нужной длине волны. Поэтому необходимо производить поправку на кривизну каждого покровного слоя, зависящую от формы и диаметра частицы основы. Способы такой коррекции не имеют особых ограничений. Однако предпочтительно применять способ, который включает нанесение на выбранные частицы основы покрытия из каждого из выбранных покровных слоев некоторой толщины с градационным отличием, с целью получения тем самым порошков с пленочным покрытием, учитывающим поправку на диаметр частиц; измерение реальной толщины(dм) каждого покровного слоя порошков с пленочным покрытием для поправки на диаметр частиц; исследование каждого порошка с пленочным покрытием с помощью спектрофотометра для установления оптической толщины (nd) каждого из покровных слоев для каждого порошка с пленочным покрытием для поправки на диаметр частиц; определение соотношения оптической толщины (nd) каждого из покровных слоев для каждого порошка с пленочным покрытием для поправки на диаметр частиц и реальной толщины покровного слоя в продукте (ndM) и реального числового терма (n) комплексного показателя преломления, т.е., nd/ndM; умножение соотношения (nd/ndM) на значение 2j в реккурентной формуле-4 005342 1 для определения интенсивности отражения многослойной пленки для коррекции спектрофотометрических характеристик порошка с покровными слоями и нанесение покровных слоев таким образом, чтобы получить скорректированные спектрофотометрические характеристики. В данном случае способы измерения реальной толщины (dM) каждого из покровных слоев для порошков с пленочным покрытием не имеют особых ограничений. Однако, предпочтительно измерять толщину, исследуя сечения, полученные разрезанием частиц каждого порошка с пленочным покрытием,для поправки на диаметр частиц. Использование обработки с помощью ионно-фокусированного пучка (FIB) для разрезания частиц порошка с пленочным покрытием с целью поправки на диаметр частиц является предпочтительным для измерения реальной толщины (dM) каждого покровного слоя, поскольку сечения не вызывают сомнений. Впоследствии порошок с многослойным пленочным покрытием получают таким образом, чтобы каждая покровная пленка имела скорректированные спектрофотометрические характеристики, устанавливаемые вышеуказанным способом. Для получения яркого порошка, окрашенного в требуемый цвет путем покрытия светоинтерференционной многослойной тонкой пленкой, нанесение многослойного покрытия предпочтительно проводить вышеуказанным способом. Однако, для простого расчета толщины однослойной пленки на частицах основы по спектрофотометрическим характеристикам с допустимым отклонением порядка 10%, может быть использована следующая формула 3, полученная из формулы 1 при реальном числовом терме комплексного показателя преломления, равном 0, и при j=1 и 0.nd=(k/4) В формуле, n означает реальный числовой терм комплексного показателя преломления однослойной пленки; k означает порядок интерференции иозначает длину волны пика или долины. Примеры Ниже изобретение поясняется более детально с помощью примеров, но подразумевается, что объем изобретения, безусловно, не ограничивается указанными примерами. Пример 1. Получение порошка пермаллоя с пленочным покрытием из диоксида титана. Образец 1. Получение буферного раствора, содержащего суспендированные частицы основы В деионизованной воде растворяют 29,8 г хлорида калия (промышленно производимый KantoChemical Co., Ltd.; shika, химическая чистота первого класса) и 24,7 г борной кислоты (промышленно производимая Kanto Chemical Co., Ltd.; shika, химическая чистота первого класса). Количество жидкости доводят до 1 л. Таким образом, получают 0,4 моль/л раствор смеси хлорид калия-борная кислота (называемый здесь далее раствором А). Впоследствии 16,0 г гидроксида натрия (промышленно производимый Kanto Chemical Co., Ltd.;shika, химическая чистота первого класса) растворяют в деионизованной воде и количество жидкости доводят до 1 л. Таким образом, получают 0,4 моль/л раствор гидроксида натрия (называемый здесь далее раствором В). 200 г раствора А смешивают с 80 г раствора В, получая буферный раствор для суспендирования частиц основы. Такой буферный раствор для суспендирования частиц основы имеет рН 9,1. В данном буферном растворе суспендируют 30 г хлопьевидного порошка пермаллоя (торговое название, 78 Permalloy Flake; промышленно производимый Fukuda FoilPowder Co., Ltd.) со средним диаметром частиц 17,4 мкм (измерено с помощью анализатора размеров частиц Microtrack HRA Type 9320-Х 100; промышленно производимого HONEYWELL Inc.). Таким образом, получают буферный раствор, содержащий суспендированные частицы основы. Получение капельной жидкости Желтый прозрачный раствор, содержащий пероксотитановую кислоту (называемый здесь далее капельной жидкостью), получают смешиванием 13,3 г 20% раствора хлорида титана(III) (промышленно производимый Kanto Chemical Co., Ltd.; shika, химическая чистота первого класса), 27,3 г 28% аммиачной воды (промышленно производимая Kanto Chemical Co., Ltd.; shika, химическая чистота первого класса) и 13,3 г 31% перекиси водорода (промышленно производимая Kanto Chemical Co., Ltd.; особая химическая чистота). Такая капельная жидкость имеет рН 10,0. Нанесение пленки из диоксида титана Всю капельную жидкость добавляют по каплям при скорости подачи 1,5 мл/мин к буферному раствору, содержащему суспендированные частицы основы, при перемешивании, и полученную смесь выдерживают в течение 2 ч. Таким образом, диоксид титана получают из пероксотитановой кислоты в жидкости и осаждают на поверхности частиц основы, тем самым покрывая частицы основы пленкой из диоксида титана. После выдерживания перемешивание прекращают, давая возможность частицам суспензии осадиться, и супернатант удаляют. Супернатант бесцветный и прозрачный. После чего частицы промывают деионизованной водой путем декантации и затем сушат при 120 С в течение 2 ч, получая порошок пермаллоя с пленочным покрытием из диоксида титана.-5 005342 Образцы 2, 3, 4, 5 и 6 Используют те же условия, что для образца 1, за исключением количества суспендированных частиц основы и состава капельной жидкости. Количества суспендированных частиц основы и составы капельных жидкостей для образцов 1-6 приведены в табл. 1. Таблица 1. Количество суспендированных частиц основы и состав капельной жидкости Оценка результатов Спектральные кривые коэффициентов отражения, полученные при исследовании с помощью спектрофотометра для ультрафиолетовой/видимой/ближней инфракрасной областей (тип V-570 со светомерным шаром типа ILN-472; промышленно производимый Japan Spectroscopic Co., Ltd.), представлены на фиг. 1. Толщина пленок, рассчитанная по максимальной и минимальной длинам волн на кривых, приведенных на фиг. 1 (при допущении, что реальный числовой терм комплексного показателя преломления пленки из диоксида титана, не подвергавшейся тепловой обработке, равен 2,0), и намагничивания, определенные в приложенном магнитном поле в 1 kOe, представлены в табл. 2. Намагничивания в приложенном магнитном поле в 1 kOe измеряют с помощью вибрационного магнитометра (тип TM-VSM1014MRO-N; промышленно производимый Tamagawa Seisakusho Co., Ltd.). Толщину пленок рассчитывают,используя следующее уравнение.n означает реальный числовой терм комплексного показателя преломления пленки из диоксида титана; k означает порядок интерференции иозначает длину волны пика или долины. Таблица 2. Толщина пленки, рассчитанная по максимальной и минимальной длинам волн на спектральных кривых коэффициентов отражения, и намагничивание в приложенном магнитном поле в 1 kOe Пример 2. Получение сферического порошкового железа с пленочным покрытием из диоксида титана. Образец 1. Получение буферного раствора, содержащего суспендированные частицы основы 40 г сферического порошкового железа (торговое название, ES; промышленно производимое BASFAG) со средним диаметром частиц 3,3 мкм (оценка BASF AG) суспендируют в буферном растворе для суспендирования частиц основы, полученном по примеру 1. Таким образом, получают буферный раствор, содержащий суспендированные частицы основы.-6 005342 Получение капельной жидкости Желтую прозрачную капельную жидкость, содержащую пероксотитановую кислоту, получают смешиванием 10,0 г 20% раствора хлорида титана(III) (промышленно производимый Kanto Chemical Co.,Ltd.; shika, химическая чистота первого класса), 20,5 г 28% аммиачной воды (промышленно выпускаемаяKanto Chemical Co., Ltd.; shika, химическая чистота первого класса) и 10,0 г 31% перекиси водорода(промышленно производимая Kanto Chemical Co., Ltd.; особая химическая чистота). Такая капельная жидкость имеет рН 10,0. Нанесение пленки из диоксида титана Всю капельную жидкость добавляют по каплям при скорости подачи 1,5 мл/мин к буферному раствору, содержащему суспендированные частицы основы, при перемешивании, и полученную смесь выдерживают в течение 2 ч. Таким образом, диоксид титана получают из пероксотитановой кислоты в жидкости и осаждают на поверхности частиц основы, тем самым покрывая частицы основы пленкой из диоксида титана. После выдерживания перемешивание прекращают, давая возможность частицам суспензии осадиться, и супернатант удаляют. Супернатант бесцветный и прозрачный. После чего частицы промывают деионизованной водой путем декантации и затем сушат при 120 С в течение 2 ч, получая порошковое железо с пленочным покрытием из диоксида титана. Образцы 2 и 3. Используют те же условия, что для образца 1, за исключением состава капельной жидкости. Составы капельных жидкостей для образцов 1-3 приведены в табл. 3. Таблица 3. Состав капельной жидкости Оценка результатов Спектральные кривые коэффициентов отражения, полученные при исследовании с помощью спектрофотометра для ультрафиолетовой/видимой/ближней инфракрасной областей (тип V-570 со светомерным шаром типа ILN-472; промышленно производимый Japan Spectroscopic Co., Ltd.), представлены на фиг. 2. Толщина пленок, рассчитанная по максимальной и минимальной длинам волн на кривых, приведенных на фиг. 2 (при допущении, что реальный числовой терм комплексного показателя преломления пленки из диоксида титана, не подвергавшейся тепловой обработке, равен 2,0), и намагничивания, определенные в приложенном магнитном поле в 1 kOe, представлены в табл. 4. Намагничивания в приложенном магнитном поле в 1 kOe измеряют с помощью вибрационного магнитометра (тип TM-VSM1014MRO-N; промышленно производимый Tamagawa Seisakusho Co., Ltd.). Толщину пленок рассчитывают, используя следующее уравнение:n означает реальный числовой терм комплексного показателя преломления пленки из диоксида титана; k означает порядок интерференции иозначает длину волны пика или долины. Таблица 4. Толщина пленки, рассчитанная по максимальной и минимальной длинам волн на спектральной кривой коэффициентов отражения, и намагничивание в приложенном магнитном поле в 1 kOe-7 005342 Пример 3. Получение порошка пермаллоя с двухслойным пленочным покрытием из диоксида кремния/диоксида титана Образец 1. Получение капельной жидкости для покрытия пленкой из диоксида кремния 5 г силиката натрия (промышленно производимый Kanto Chemical Co., Ltd.; shika, химическая чистота первого класса) растворяют в деионизованной воде, и количество жидкости доводят до 100 г. Таким образом, получают капельную жидкость для покрытия пленкой из диоксида кремния. Получение буферного раствора, содержащего суспендированные частицы основы 40 г того же хлопьевидного порошка пермаллоя, что использован для примера 1, суспендируют в буферном растворе для суспендирования частиц основы, полученном по примеру 1. Таким образом, получают буферный раствор, содержащий суспендированные частицы основы. Нанесение пленки из диоксида кремния Капельную жидкость для нанесения пленки, включающей диоксид кремния, добавляют по каплям в количестве 75,0 г при скорости подачи 1,0 мл/мин к буферному раствору, содержащему суспендированные частицы основы, при перемешивании, и полученную смесь выдерживают в течение 2 ч. Таким образом, диоксид кремния получают из силиката натрия в жидкости и осаждают на поверхности частиц основы, тем самым покрывая частицы основы пленкой из диоксида кремния. После выдерживания перемешивание прекращают, давая возможность частицам суспензии осадиться, и супернатант удаляют. Супернатант бесцветный и прозрачный. После чего частицы промывают деионизованной водой путем декантации и затем сушат при 120 С в течение 2 ч, получая порошок пермаллоя с пленочным покрытием из диоксида кремния. Получение капельной жидкости для нанесения пленки из диоксида титана Желтую прозрачную капельную жидкость для нанесения пленки из диоксида титана, содержащую пероксотитановую кислоту, получают смешиванием 5,0 г 20% раствора хлорида титана (III) (промышленно производимый Kanto Chemical Co., Ltd.; shika, химическая чистота первого класса), 10,3 г 28% аммиачной воды (промышленно производимая Kanto Chemical Co., Ltd.; shika, химическая чистота первого класса) и 5,0 г 31% перекиси водорода (промышленно производимая Kanto Chemical Co., Ltd.; особая химическая чистота). Такая капельная жидкость имеет рН 10,0. Получение буферного раствора, содержащего суспендированный порошок с пленочным покрытием из диоксида кремния 30 г порошка с пленочным покрытием из диоксида кремния, полученного на вышеуказанной стадии, суспендируют в буферном растворе для суспендирования частиц основы, полученном по примеру 1. Таким образом, получают буферный раствор, содержащий суспендированный порошок с пленочным покрытием из диоксида кремния. Нанесение пленки из диоксида титана Всю капельную жидкость для нанесения пленки из диоксида титана добавляют по каплям при скорости подачи 1,5 мл/мин к буферному раствору, содержащему суспендированный порошок с пленочным покрытием из диоксида кремния, при перемешивании, и полученную смесь выдерживают в течение 2 ч. Таким образом, диоксид титана получают из пероксотитановой кислоты в жидкости и осаждают на поверхности порошка с пленочным покрытием из диоксида кремния, тем самым покрывая порошок с пленочным покрытием из диоксида кремния, пленкой из диоксида титана. После выдерживания перемешивание прекращают, давая возможность частицам суспензии осадиться, и супернатант удаляют. Супернатант бесцветный и прозрачный. После чего частицы промывают деионизованной водой путем декантации и затем сушат при 120 С в течение 2 ч, получая порошок пермаллоя с двухслойным пленочным покрытием из диоксида кремния/диоксида титана. Образцы 2, 3 и 4. Используют те же условия, что для образца 1, за исключением состава капельной жидкости для нанесения пленки из диоксида титана. Составы капельных жидкостей для нанесения пленки из диоксида титана для образцов 1-4 приведены в табл. 5. Таблица 5. Состав капельной жидкости для нанесения пленки из диоксида титана-8 005342 Оценка результатов Спектральные кривые коэффициентов отражения, полученные при исследовании с помощью спектрофотометра для ультрафиолетовой/видимой/ближней инфракрасной областей (тип V-570 со светомерным шаром типа ILN-472; промышленно производимый Japan Spectroscopic Co., Ltd.), представлены на фиг. 3. Толщину пленок рассчитывают, выполняя подгонку кривой на фигуре к значениям спектральной кривой коэффициентов отражения, рассчитанной на основании теории Френеля при допущении, что комплексный показатель преломления для пермаллоя равен 2,1-4,01, что соответствует никелю, реальный числовой терм комплексного показателя преломления пленки из диоксида кремния, не подвергавшейся тепловой обработке, равен 1,5, и реальный числовой терм комплексного показателя преломления пленки из диоксида титана, не подвергавшейся тепловой обработке, равен 2,0. Рассчитанные значения толщины пленок и намагничивания, определенные в приложенном магнитном поле в 1 kOe, представлены в табл. 6. Намагничивания в приложенном магнитном поле в 1 kOe измеряют с помощью вибрационного магнитометра (тип TM-VSM1014-MRO-N; промышленно производимый Tamagawa Seisakusho Со., Ltd.). Таблица 6. Толщина пленки, рассчитанная по максимальной и минимальной длинам волн на спектральной кривой коэффициентов отражения, и намагничивание в приложенном магнитном поле в 1 kOe Пример 4. Получение порошка карбоната кальция с пленочным покрытием из диоксида титана Образец 1. Получение буферного раствора, содержащего суспендированные частицы основы 10 г тяжелого порошка карбоната кальция (торговое название Tankaru F300; промышленно производимый Nittetsu Mining Co., Ltd.), имеющего светлоту L 96,74 (измерена с помощью спектрофотометра типа V-570 для ультрафиолетовой/видимой/ближней инфракрасной областей, снабженного светомерным шаром типа ILN-472; промышленно производимого Japan Spectroscopic Co., Ltd.), суспендируют в буферном растворе для суспендирования частиц основы, полученном по примеру 1. Таким образом, получают буферный раствор, содержащий суспендированные частицы основы. Получение капельной жидкости Желтую прозрачную капельную жидкость, содержащую пероксотитановую кислоту, получают смешиванием 15,0 г 20% раствора хлорида титана(III) (промышленно производимый Kanto Chemical Co.,Ltd.; shika, химическая чистота первого класса), 30,8 г 28% аммиачной воды (промышленно производимая Kanto Chemical Co., Ltd.; shika, химическая чистота первого класса) и 15,0 г 31% перекиси водорода(промышленно производимая Kanto Chemical Co., Ltd.; особая химическая чистота). Такая капельная жидкость имеет рН 10,0. Нанесение пленки из диоксида титана Всю капельную жидкость добавляют по каплям при скорости подачи 1,5 мл/мин к буферному раствору, содержащему суспендированные частицы основы, при перемешивании, и полученную смесь выдерживают в течение 2 ч. Таким образом, диоксид титана получают из пероксотитановой кислоты в жидкости и осаждают на поверхности частиц основы, тем самым покрывая частицы основы пленкой из диоксида титана. После выдерживания перемешивание прекращают, давая возможность частицам суспензии осадиться, и супернатант удаляют. Супернатант бесцветный и прозрачный. После чего частицы промывают деионизованной водой путем декантации и затем сушат при 120 С в течение 2 ч, получая порошок карбоната кальция с пленочным покрытием из диоксида титана. Оценка результатов Количество нанесенной пленки из диоксида титана составляет 10 мас.%. Светлота L, полученная при исследовании с помощью спектрофотометра для ультрафиолетовой/видимой/ближней инфракрасной-9 005342 областей (тип V-570 со светомерным шаром типа ILN-472; промышленно производимый Japan Spectroscopic Co., Ltd.), равна 97,65. Промышленная применимость Порошок с пленочным покрытием из диоксида титана и способ получения указанного порошка по изобретению имеют преимущества, состоящие в том, что реакция пленкообразования может быть осуществлена при обычной температуре в пределах от 5 до 50 С при сохранении суспензии частиц основы в нейтральном или слабощелочном состоянии с рН от 7,0 до 12,0, и что даже порошковое железо, которое в значительной степени подвержено коррозии в кислых средах, или тому подобное, применимо в качестве основы, на такую основу может быть нанесена пленка без изменения основы. Кроме того, в порошке с пленочным покрытием из диоксида титана и способе получения указанного порошка по изобретению, основы, которые растворяются в кислотных условиях при рН 5 или ниже,такие как, например, карбонат кальция, могут быть использованы в качестве частиц основы помимо порошкового железа и тому подобного, в значительной степени подверженного коррозии в кислых средах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения порошка с пленочным покрытием из диоксида титана, включающего частицу основы, на которую нанесена по крайней мере одна пленка из диоксида титана, который включает суспендирование частицы основы в буферном растворе с рН от 7,0 до 12,0 для получения суспензии и добавление раствора из смеси перекись водорода-аммиак, содержащего пероксотитановую кислоту, к суспензии для регулирования таким образом реакции осаждения диоксида титана, вызываемой разложением пероксотитановой кислоты в суспензии, и покрытия частицы основы пленкой из диоксида титана. 2. Способ по п.1, где раствор из смеси перекись водорода-аммиак, содержащий пероксотитановую кислоту, имеет рН от 7,0 до 12,0. 3. Способ по п.1, где пленка из диоксида титана на частице основы имеет толщину от 10 до 1000 нм. 4. Порошок, включающий частицу основы, на которую нанесена по крайней мере одна пленка из диоксида титана, где частица основы покрыта пленкой из диоксида титана, полученной способом по любому из пп.1-3. 5. Порошок по п.4, где пленка из диоксида титана на частице основы имеет толщину от 10 до 1000 нм.

МПК / Метки

МПК: C01F 11/18, C23C 20/08, B22F 1/02, C01G 23/04

Метки: титана, порошок, получения, диоксида, способ, покрытием, пленочным

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/12-5342-poroshok-s-plenochnym-pokrytiem-iz-dioksida-titana-i-sposob-ego-polucheniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Порошок с пленочным покрытием из диоксида титана и способ его получения</a>

Похожие патенты