Дисперсия тонкоизмельченных пористых частиц неорганического оксида и способы ее получения

1 Уровень техники Данное изобретение относится к дисперсиям тонкоизмельченных пористых частиц неорганического оксида, имеющим средний размер частиц три микрона или менее. Изобретение также относится к способам получения таких дисперсий. Тонкоизмельченные частицы неорганического оксида хорошо известны. Например,коллоидные двуокиси кремния хорошо известны и обычно имеют средний размер частиц(диаметр) 0,1 микрон (мкм) (100 нанометров) или менее. См., например, патенты Канады 609,186 и 609,190; и патент США 3,012,973. Коллоидная двуокись кремния в диспергированном неагрегированном состоянии не пористая, и любая площадь поверхности, имеющаяся у таких частиц, относится к внешней поверхности первичных неагрегированных частиц, т.е. такие частицы не имеют площадь поверхности,создаваемую внутренней пористостью частиц. Дисперсии относительно небольших частиц силикагеля, известные как силикамикрогели, описаны в патенте США 4,954,220. Дисперсии частиц силикамикрогеля получают взаимодействием силикатов щелочного металла и кислоты в условиях, инициирующих коалесценцию и гелеобразование первичных частиц. Условия, однако, также выбирают таким образом, что образовавшие гель частицы растут только до небольшого, т.е. субмикронного размера. Дисперсии, в которых получают частицы микрогеля, не обрабатывают до того состояния,когда коалесцированные частицы образуют жесткий макрогель. Макрогели обычно получают из дисперсий золя, имеющего менее чем 10%, и,как правило, менее чем 1 мас.% твердых веществ. В Европейском патенте 468,070 описано получение дисперсии частиц геля, имеющих размер частиц в интервале от 1 до 50 мкм, предпочтительно в интервале от 10 до 30 мкм, измельчением во влажном состоянии частиц геля большего размера. Сообщается, что частицы,получаемые измельчением во влажном состоянии, имеют площади поверхности от 50 до 700 м 2/г и пористости от 0,3 до 2 см 3/г. Измельченные во влажном состоянии частицы затем сушат распылением с получением сферических частиц большего размера в интервале от 1 до 200 мкм,предпочтительно 30-100 мкм. В этом патенте описано использование высушенных распылением частиц в качестве носителей для полиолефиновых катализаторов, и что предпочтительны большие сферические частицы в интервале от 30 до 100 мкм. В патенте США 5,030,286 описаны дисперсии с высоким содержанием твердых частиц,например, от 40 до около 55 мас.% осажденной двуокиси кремния. Осажденные двуокиси кремния, иллюстрирующие дисперсии данного патента, имеют средние размеры частиц более чем 2 один микрон. Дисперсии получают измельчением осажденной двуокиси кремния. В патенте'286 сообщается, что измельчение осажденных двуокисей кремния дает менее вязкие дисперсии и позволяет использовать дисперсии при более высоких концентрациях твердых веществ. В патенте '286 описано, что такие дисперсии с высокой концентрацией могут быть использованы в качестве покрытий для бумаги. В Европейском патенте 803,374 описано использование агломерированных частиц двуокиси кремния, имеющих средние размеры частиц 10-300 мкм для впитывающих печатную краску слоев для бумаги для краскоструйной печати. Описано, что такие частицы получают измельчением частиц большего размера, например, имеющих размер 9 мкм. В заявке РСТ WO 97/48743 описано измельчение во влажном состоянии гелей неорганического оксида с получением среднего размера частиц от 3 до 6 мкм. В этой заявке на патент описано, что любые частицы ниже 1 мкм присутствуют в максимальном количестве 40 мас.%. Частицы, описанные в данной заявке, затем сушат распылением с получением подложки для катализатора. В патенте США 4,983,369 описана дисперсия плотных сферических частиц, имеющих средний размер частиц от 0,1 до 10 мкм. В патенте '369 также описано, что сферические частицы могут быть либо непористые, либо пористые. В патенте '369 также описано, что пористость пористых частиц снижается при контакте с водой. Пористые частицы, полученные по способу, описанному в патенте '369, имеют размер частиц более чем один микрон. В патенте США 5,277,888 описано использование органической дисперсионной среды для получения стабильных дисперсий частиц, имеющих средний размер частиц в интервале от 0,05 до 10 мкм. Патент представляет дисперсию плотных непористых частиц двуокиси кремния. В патенте США 2,731,326 описаны совокупности плотных, низкопористых сфероидов двуокиси кремния, где совокупности описаны как суперколлоидные, т.е. более чем 100 миллимикрон (0,1 мкм). Эти агрегированные частицы имеют размер первичных частиц более чем 15 нанометров и в патенте описано, что они имеют такой размер, что при получении в дисперсии они появляются как остаток. В патенте США 2,741,600 описано получение дисперсий двуокиси кремния, имеющих средний размер частиц ниже 1 мкм, например, от 0,1 до 0,5 мкм. Дисперсии, описанные в патенте '600, получают измельчением обработанных в автоклаве силикагелей. Описано, что материал, получаемый после стадии обработки в автоклаве, имеет две фазы, т.е. фазу аквазоля и фазу грязи. Фазу грязи измельчают с получением дисперсии, имеющей, как описано, молочно-белый внешний вид. Две фазы могут быть 3 использованы отдельно или в виде сочетания. Пористость измельченной фазы грязи или фазы аквазоля, получаемой во время обработки в автоклаве, не сообщается, не описывается в данном патенте. В Iler's Chemistry of Silica, с. 328-330,(1979) описаны пористые силиказоли, которые получают по различным методикам. Пористые силиказоли, описанные в научном труде Iler,варьируются в размере от 0,1 до 0,3 мкм. В общем, эти частицы субмикронного размера получают агрегированием более мелких частиц. Площади поверхности полученных частиц, как сообщается, составляют от 22 м 2/г до свыше 700 м 2/г, в зависимости от методики, использованной для получения частиц. Например, в патенте 3,607,774, на который имеется ссылка в Iler,описаны силиказоли 0,5 мкм или более, например, вплоть до 1,5 мкм. В патенте '774 описано получение золей, имеющих площади поверхности около 103 м 2/г или менее. В другом патенте,на который имеется ссылка в Iler, патенте США 3,591,518, описаны пористые силиказоли,имеющие размеры частиц около 0,2 мкм и внутренние площади поверхности в интервале от 17 до 900 м 2/г. Размеры пор, пористость и стабильность объема пор макрочастиц двух указанных выше патентов не описаны. В WO 97/22670 описаны осажденные силикаты и суспензии, полученные деструктурированием силиката алюминия и двуокиси кремния, измельчением в сухом состоянии и последующим образованием суспензий посредством добавления воды. Суспензии, содержащие деструктурированные материалы, имеют пониженную вязкость по сравнению с суспензиями неизмельченной двуокиси кремния при равном содержании твердых веществ. Эти суспензии также имеют пониженные значения DPB. Средний размер частиц этих частиц значительно больше, чем один микрон. В патенте США.5,318,833 описаны суспензии на основе этиленгликоля, содержащие осажденные коагуляты двуокиси кремния,имеющие средний диаметр частиц 0,5 мкм. Осажденные двуокиси кремния имеют пористость 0,09 см 3/г и площадь поверхности 70 м 2/г. Суспензию этиленгликоля объединяют с фталатом для получения полиэфирной пленки. Осажденные двуокиси кремния используют для придания полиэфирной пленке фрикционных свойств таким образом, чтобы пленка легко могла быть обработана далее, например, для получения среды для магнитной записи. Эти пленки должны иметь фрикционные свойства для того, чтобы пленки не прилипали к оборудованию, которое транспортирует пленку. Однако при использовании добавок, таких как макрочастичная двуокись кремния, обращаться с ними следует таким образом, чтобы не было вредного влияния на другие свойства сложного полиэфира. Также понятно, что частицы, опи 003200 4 санные в данном патенте, не обеспечивают достаточной площади поверхности для связывания с этиленгликолем. В результате, велики шансы,что частицы и этиленгликолевый полимер могут разделиться, тем самым приводя к появлению дефектов в полученной пленке. Как указано выше, дисперсии частиц также могут быть использованы для получения пористых структур, например, впитывающих печатную краску покрытий для бумаги. Желательно, чтобы пористость таких покрытий не только обеспечивала средства увеличения скорости абсорбции печатной краски для определенных покрытий для бумаги, но также обеспечивала относительно высокую емкость печатной краски для сохранения изображений с высоким разрешением. Пористые гели с большим размером частиц, например, более чем три микрона,были предложены для данной цели. Также были использованы субмикронные коллоиды, но пористость самих частиц коллоида, например,внутренняя пористость частиц, не существует. Поэтому, любая пористость, создаваемая частицами коллоида, представляет собой межчастичную пористость, полученную после сушки дисперсии коллоида. На межчастичную пористость влияет множество факторов, которые необходимо тщательно контролировать, если полагаться на нее как на единственный источник пористости. Большинство областей применения, связанных с использованием бумаги, также требуют мелких, т.е. субмикронных, размеров частиц. Например, известно, что покрытия для бумаги с относительно высокой глянцевитостью могут быть получены из дисперсий субмикронных частиц коллоидной двуокиси кремния. В данном случае желательно, чтобы глянцевитое покрытие было способно впитывать печатную краску,кроме того, было бы преимущественно, чтобы частицы дисперсии были пористыми. Поэтому имеется постоянная необходимость в разработке дисперсий тонкоизмельченных пористых частиц неорганического оксида. Также было бы желательно использовать тонкоизмельченные, т.е. частицы, имеющие средний размер частиц менее одного микрона,для модификации фрикционных свойств полиэфирных пленок. Однако до настоящего времени такие частицы имели относительно низкую пористость. Не претендуя на какую-либо определенную теорию, полагают, что материалы с высокой пористостью улучшают связывание органического полимера с неорганическими частицами, таким образом, снижая возможность образования дефектов на пленке, являющихся следствием отделения полимера от неорганических частиц. Сущность изобретения Дисперсия согласно данному изобретению содержит частицы пористого неорганического оксида, которые имеют средний размер частиц в 5 интервале от 0,05 до около 3 мкм. Частицы этих дисперсий имеют пористую структуру, такую,где, по меньшей мере, около 0,5 см 3/г объема пор составляют поры, имеющие размер пор 60 нм (600 ) или менее. Пористость пор менее чем 60 нм (600 ) обозначена в данном описании как внутренняя пористость, т.е. пористость,присутствующая в самих частицах. Действительно, внутренняя пористость отражена дисперсиями, имеющими пористость, получаемую из вязкости, определенную ниже, и составляет,по меньшей мере, 0,5 см 3/г. Внутренняя пористость частиц в соответствии с данным изобретением относительно стабильна и достоверна. Полагают, что частицы данного изобретения содержат когерентную, относительно жесткую трехмерную сетку смежных частиц, иногда называемых элементарные или первичные частицы. Связь между первичными частицами согласно данному изобретению достаточно сильная и поэтому дает жесткие агрегированные частицы. Поэтому частицы не полностью уплотняются под воздействием капиллярного давления, создаваемого при выпаривании воды из дисперсии во время сушки, и пористость внутри частиц сохраняется. Варианты осуществления данного изобретения, включающие частицы силикагеля, также имеют пористость, которая сохраняется в процессе получения дисперсии измельчением. Например, распределение размера частиц вариантов осуществления изобретения, содержащих дисперсии силикагеля, практически такое же,как распределение частиц в геле, из которого получают данную дисперсию. Это происходит потому, что пористость исходного материала гомогенна и, в общем, ниже 60 нм (600 ). Также существуют варианты частиц геля, в которых, по меньшей мере, около 0,7 см 3/г и 0,9 см 3/г объема пор составляют поры, имеющие размеры менее чем 60 нм (600 ). В этих вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, 80% объема пор составляют поры, имеющие размер пор менее чем 30 нм (300 ). На поры такого размера не оказывает влияние измельчение, и гомогенность такой пористости является гарантией того, что пористость практически одинакова от частицы к частице даже после измельчения до субмикронного размера. Дисперсии получают образованием суспензии частиц неорганического оксида и измельчением суспензии в условиях и по методике, достаточной для получения дисперсии, содержащей частицы, имеющие средний размер частиц около трех микрон или менее. В вариантах осуществления изобретения, в которых желательно получать стабильные дисперсии insitu без добавления диспергирующих агентов,или если желательно получать дисперсии,имеющие средний размер частиц менее чем один микрон, процесс включает:(a) получение суспензии частиц неорганического оксида,(b) измельчение суспензии,(c) получение надсадочной фазы и осевшей фазы из полученной измельченной суспензии, и(d) удаление надсадочной фазы или повторное диспергирование осевшей фазы в качестве конечного продукта, где указанный продукт имеет пористость после сушки, при которой, по меньшей мере, 0,5 см 3/г объема пор составляют поры, имеющие размеры менее чем 60 нм (600 ) или менее. Стадию процесса (с) предпочтительно проводят с использованием центрифуги, что особенно предпочтительно, если желательно получение частиц, имеющих средний размер частиц около одного микрона или менее. В общем, частицы размером более одного микрона осаждаются из дисперсии при центрифугировании, и осевшая фаза может быть удалена для того, чтобы оставить дисперсию частиц, имеющих средний размер частиц один микрон или менее. Пористость и размер частиц неорганического оксида, полученных в данном варианте осуществления изобретения, делает частицы особенно подходящими для использования в качестве глянцевитых впитывающих печатную краску покрытий на бумаге или пленке. Например, относительно высокая глянцевитость получается у покрытия, содержащего неорганический оксид субмикронного размера, по сравнению с глянцевитостью покрытий, содержащих частицы большего размера (средний размер частиц более 1 мкм). Субмикронные частицы неорганического оксида в соответствии с данным изобретением также имеют улучшенную достоверную емкость впитывания печатной краски, по сравнению с традиционными, не пористыми коллоидными неорганическими оксидами с тем же номинальным размером частиц. Как указано выше, пористость обеспечивается относительно жесткими частицами и менее подвержена уменьшению при сушке. Таким образом, можно быть уверенным в присутствии пористости после сушки покрытия, содержащего пример данного изобретения. Краткое описание чертежей На фиг. 1 изображен график по отношению к массовой доле твердых веществ для некоторых вариантов осуществления данного изобретения и коллоидной двуокиси кремния известного уровня техники, гдеявляется вязкостью иллюстрируемых дисперсий, и o является вязкостью воды. Массовая доля твердых веществ включает нерастворенные частицы и не включает растворенные соли. На фиг. 2 А изображен график по отношению к массовой доле твердых частиц, где 7 является вязкостью варианта осуществления данного изобретения, содержащего водный силикагель, и o является вязкостью воды, (О) представляет данные вязкости и загрузок до измельчения, ( ) представляет данные вязкости и загрузок после измельчения ипредставляет данные вязкостей и загрузок дисперсий после измельчения и центрифугирования при 600g. На фиг. 2 В изображен график тех же данных для осажденной двуокиси кремния, коммерчески доступной как Zeothix 177, где (О) и( ) представляют данные того же типа, что и на фиг. 2 А.представляет данные для дисперсии, которая измельчена и центрифугирована при 2000g. На фиг. 2 С представлены те же данные,что и на фиг. 2 А, но полученные для осажденной двуокиси кремния, коммерчески доступной как FK310 от Degussa. (О), ( ) ипредставляют данные того же типа, что и на фиг. 2 А. На фиг. 3 изображен график корреляции измерений объема пор, полученного из вязкости(ОПк) и объема пор после сушки для частиц,используемых в данном изобретении. На фиг. 4 изображен график по отношению к массовой доле твердых веществ для варианта осуществления данного изобретения, содержащего неводную среду, например, этиленгликоль. Подробное описание предпочтительных вариантов(1) Исходные частицы неорганического оксида. Неорганические оксиды, подходящие для получения дисперсий, включают осажденные неорганические оксиды и гели неорганических оксидов. Эти неорганические оксиды обозначены в данном описании как исходные неорганические оксиды, исходные частицы или исходные дисперсии. Аморфная осажденная двуокись кремния и силикагели являются особенно подходящими исходными неорганическими оксидами. Частицы также могут быть получены из смешанных неорганических оксидов, включаяSiO2Al2O3, MgOSiO2Al2O3. Смешанные неорганические оксиды могут быть получены по обычным методикам смешивания или совместного гелеобразования. В вариантах, содержащих гели, дисперсии получают из гелей пористых неорганических оксидов, включающих, но не ограниченных ими, гели, содержащие SiO2, Al2O3, АlРO4, МgО,TiO2 и ZrO2. Гели могут быть гидрогелями, аэрогелями или ксерогелями. Гидрогель также известен как аквагель, который получают в воде, и в результате его поры наполнены водой. Ксерогель представляет собой гидрогель с удаленной водой. Аэрогель является типом ксерогеля, из которого вода была удалена таким образом, чтобы минимизировать уплотнение или изменение структуры геля вследствие удаления 8 воды. Силикагели, коммерчески доступные под наименованием Syloid гели различных сортов,например, сортов 74, 221, 234, 244, W300, и силикагели под названием Genesis, являются подходящими исходными неорганическими оксидами. Гели хорошо известны в данной области техники. См., например, Iler's The Chemistry ofSilica, стр. 462 (1979). Частицы геля, например,силикагеля, отличаются от частиц коллоидной двуокиси кремния или осажденной двуокиси кремния. Например, коллоидную двуокись кремния получают в виде суспензии плотных непористых частиц двуокиси кремния. Частицы коллоидной двуокиси кремния обычно меньше чем 200 нм (0,2 мкм). Как отмечено выше, эти частицы не имеют внутренней пористости. С другой стороны, обычные осажденные частицы имеют некоторую внутреннюю пористость. В некоторых случаях внутренняя пористость в этих частицах, однако, сильно уменьшается при капиллярном давлении, создаваемом отходящими менисками воды при выпаривании воды во время сушки. Условия получения коллоидной двуокиси кремния и осажденной двуокиси кремния хорошо известны. Гели, с другой стороны, получают при условиях, которые обеспечивают коалесценцию первичных частиц (обычно имеющих средний размер частиц от 1 до 10 нм, измеренный по методике просвечивающей электронной микроскопии, т.е. ПЭМ) с получением относительно жесткой трехмерной сетки. Коалесценция геля продемонстрирована на макрошкале, когда дисперсия неорганического оксида, например, двуокиси кремния, затвердевает до геля или застуденевшей массы, имеющей структурную целостность. Способы получения гелей неорганического оксида хорошо известны в данной области техники. Например, силикагель получают смешиванием водного раствора силиката щелочного металла (например, силиката натрия) с сильной кислотой, такой как азотная или серная кислота,смешивание проводят в подходящих условиях смешивания с получением прозрачного золя кремнекислоты, который затвердевает в гидрогель, например, макрогель, в течение менее чем около получаса. Полученный гель затем промывают. Концентрация неорганического оксида,например, SiO2, полученная в гидрогеле, обычно составляет в интервале от около 10 до около 50, предпочтительно от около 20 до около 35, и наиболее предпочтительно, от около 30 до около 35 мас.%., где рН данного геля составляет от около 1 до около 9, предпочтительно от около 1 до около 4. Может быть использован широкий интервал температур смешивания, обычно этот интервал охватывает от около 20 до около 50 С. Свежеполученные гидрогели промывают простым погружением в непрерывно движущийся поток воды, который выщелачивает не 9 желательные соли, оставляя около 99,5 мас.% более чистого неорганического оксида. рН, температура и продолжительность промывания водой зависит от физических свойств двуокиси кремния, таких как площадь поверхности (ПП) и объем пор (ОП). Силикагель, промытый при температуре 65-90 С при рН 8-9 в течение 15-36 ч, обычно имеет ПП 250400 и образует аэрогели с ОП 1,4-1,7 см 3/г. Силикагель, промытый при рН 3-5 при температуре 50-65 С в течение 15-25 ч, имеет ПП 700-850 и образует аэрогели с ОП 0,6-1,3. Эти измерения получены с помощью N2 анализа пористости. Способы получения гелей неорганического оксида, таких как окись алюминия, и смешанных гелей неорганического оксида, таких как согели двуокиси кремния/окиси алюминия, также хорошо известны в данной области техники. Способы получения таких гелей описаны в патенте США 4,226,743, содержание которого включено сюда в качестве ссылки. В общем, гели окиси алюминия получают смешиванием алюминатов щелочного металла и сульфата алюминия. Согели получают совместным гелеобразованием двух оксидов металлов таким образом, что гели образуются вместе. Например, согели двуокиси кремния/окиси алюминия могут быть получены гелеобразованием силиката щелочного металла с кислотой или солью кислоты, с последующим добавлением алюмината щелочного металла, смешиванием смеси и последующим добавлением сульфата алюминия. Затем гель промывают по обычным методикам. Другой вариант осуществления изобретения получают из дисперсий определенных осажденных неорганических оксидов. Например,измельчение определенных осажденных двуокисей кремния дает дисперсии, имеющие пористость, описанную ниже. Вязкость определенных осадков, как функция от массовой доли,представлена на фиг. 1. Усиленные осажденные двуокиси кремния,такие как описаны в патенте США 4,157,920,также могут быть использованы для получения дисперсий данного изобретения. Содержание этого патента включено сюда в качестве ссылки. Например, усиленные осажденные двуокиси кремния могут быть получены сначала подкислением неорганического щелочного силиката с получением исходного осадка. Полученный осадок затем усиливают или осуществляют его постобработку дополнительным силикатом и кислотой. Осадок, полученный после второго добавления силиката и кислоты, содержит от 10 до 70 мас.% исходно полученного осадка. Полагают, что усиленная структура этого осадка более жесткая, чем обычные осадки, вследствие второго осаждения. Полагают, что даже после измельчения, центрифугирования и последующей сушки, усиленный силикат по существу сохраняет жесткость и пористость своей сетки. 10 Это отличается от других описанных осажденных двуокисей кремния, таких как описаны в патенте США 5,030,286. Если неорганический оксид выбирают для исходной дисперсии, получают жидкую фазу выбранного неорганического оксида. В общем,исходная дисперсия должна быть в таком состоянии, когда она может быть измельчена во влажном состоянии. Среда для жидкой фазы может быть водной или неводной, например,органической. Жидкая фаза может представлять собой остаточную воду в гелях неорганических оксидов, которые осушены, но еще не высушены, к которой добавляют дополнительное количество воды для повторного суспендирования геля. В другом варианте высушенные неорганические оксиды, например, ксерогели, диспергируют в жидкой среде. В еще одном варианте, неорганический оксид может быть диспергирован в жидком соединении, которое впоследствии используют в качестве реагента для получения продукта, который требует наличия у частиц неорганического оксида определенных свойств. Определенным примером данного варианта является диспергирование неорганического оксида в этиленгликоле, который взаимодействует с фталатом с получением полиэфирной пленки. В большинстве вариантов осуществления исходная дисперсия имеет средний размер частиц приблизительно в интервале от 10 до 40 мкм. Однако необходимо только, чтобы размер исходных частиц был достаточным для того,чтобы измельчение могло давать дисперсию с желаемым средним размером частиц около или ниже 3 мкм. В вариантах, полученных из осушенного геля неорганического оксида, осушенный гель сначала может быть разбит на куски геля и предварительно измельчен с получением дисперсии частиц в интервале от 10 до 40 мкм.(2) Измельчение. Затем исходную дисперсию измельчают. Измельчение проводят во влажной, т.е. жидкой, среде. Общие условия измельчения могут изменяться в зависимости от исходного материала, времени выдержки, скоростей вращения лопастей и среднего размера измельчающей среды. Подходящие условия и время выдержки описаны в примерах. Эти условия могут быть изменены для получения желаемого размера в пределах интервала от 0,05 до около 3 мкм. Методики выбора и модификации этих условий для получения желаемых дисперсий известны специалистам в данной области. Помольное оборудование, используемое для измельчения исходных частиц неорганического оксида должно быть такого типа, который позволяет сильно измельчать и диспергировать материалы до частиц, имеющих размеры около трех микрон или менее, особенно ниже одного микрона, например, с помощью механического действия. Такие мельницы коммерчески дос 11 тупны, причем молотковая мельница и песочная мельница особенно подходят для этой цели. Молотковые мельницы осуществляют необходимое механическое действие с помощью высокоскоростных металлических лопаток, и песочные мельницы осуществляют действие с помощью быстро перемешивающейся среды, такой как циркониевые или песочные дробинки. Также могут быть использованы ударные мельницы. И ударные мельницы, и молотковые мельницы снижают размер частиц, разбивая неорганический оксид металлическими лопастями. Дисперсию, содержащую частицы размером три микрона или менее затем отделяют как конечный продукт. Измельченная дисперсия также может быть подвергнута дальнейшей обработке. Например, дальнейшая обработка желательна, если существует необходимость в получении относительно стабильных дисперсий без добавления диспергирующих агентов, или если значительная доля частиц имеет размер более трех микрон после измельчения. Дальнейшая обработка также может быть необходима для того, чтобы удостовериться, что практически все распределение частиц попадает ниже 2 мкм, и особенно если желательны дисперсии с размером частиц 1 мкм или менее, например, для глянцевитой поверхности бумаги. В таком случае, измельченную дисперсию обрабатывают с отделением субмикронных частиц от частиц размером более одного микрона. Разделение может быть осуществлено центрифугированием измельченных частиц неорганического оксида на надсадочную фазу, которая содержит частицы конечного продукта, и осевшую фазу, которая содержит большие частицы. Надсадочную фазу затем отделяют от осевшей фазы, например, декантацией. Надсадочная фаза представляет собой дисперсию в соответствии с данным изобретением. Для такого разделения фаз могут быть использованы обычные центрифуги. Коммерчески доступные центрифуги, подходящие для использования в данном изобретении, идентифицированы в приведенных ниже Примерах. В некоторых случаях, может быть предпочтительным центрифугировать надсадочную фазу два, три или более раз для дальнейшего удаления больших частиц, остающихся после исходного центрифугирования. Также полагают, что большие частицы измельченной дисперсии могут отделяться сами через некоторое количество времени под действием силы тяжести, и надсадочная фаза может быть отделена декантацией. В зависимости от целевых размеров частиц продукта, осевшая фаза также может считаться частицами в соответствии с данным изобретением. Например, если целевой размер частиц композиции находится в интервале от 0,05 до 3 мкм, осевшая фаза может быть отделена и повторно диспергирована. В некоторых случаях необходимо измельчать исходную дисперсию 12 более чем один раз для того, чтобы удостовериться, что осевшая фаза имеет подходящий размер частиц в интервале от 0,05 до 3 мкм. Дисперсия частиц также может быть модифицирована после измельчения для того, чтобы иметь уверенность в стабильности дисперсии. Такая модификация может быть достигнута регулированием рН, например, добавлением щелочного материала, или добавлением обычных диспергирующих агентов.(3) Дисперсия неорганического оксида. Как отмечено выше, средний размер частиц, т.е. диаметр частиц, дисперсии может быть в интервале от 0,05 до около 3 мкм. Размер в первую очередь определяется областью использования дисперсии и может быть в интервалах,например, от 0,06 до 2,9, от 0,07 до 2,8 и т.д. Например, если дисперсия предназначена для использования в качестве впитывающего печатную краску покрытия с высокой степенью глянцевитости, средний размер частиц в основном будет составлять менее одного микрона, и для некоторых обычных областей применения, дисперсия будет иметь размер частиц ниже 0,5 мкм,и предпочтительно, в интервале от 0,1 до 0,3 мкм. Средний размер частиц измеряют с использованием обычного оборудования и метода светорассеяния. Размеры, представленные в примерах, были определены с помощью светорассеивающего анализатора размера частицLA900 от Horiba Instruments, Inc. Содержание твердых веществ в дисперсии варьируется и зависит от содержания твердых веществ в исходной дисперсии частиц. Содержание твердых веществ обычно составляет от 1 до 30 мас.% и все значения в пределах данного интервала, хотя в определенных вариантах количество может быть ниже или выше. Содержание твердых веществ в интервале от 10 до 20 мас.% подходит для множества областей применения. В определенных вариантах осуществления изобретения дисперсия представляет собой конечный продукт, получаемый измельчением или измельчением и, например, центрифугированием. В других вариантах осуществления изобретения измельченные или измельченные и центрифугированные дисперсии могут быть далее модифицированы, например, модификаторами рН или диспергирующими агентами. Даже более того, среда этих дисперсий может быть заменена с помощью дистилляции другой среды в дисперсию. Более конкретно, неводная среда,такая как этиленгликоль, может быть дистиллирована в измельченную водную дисперсию частиц неорганического оксида таким образом, что конечная дисперсия будет иметь менее чем 1 мас.% воды. Дистилляция может проводиться обычными способами. Как отмечено выше, суспензии в этиленгликоле могут быть использованы производителями сложных полиэфиров для взаимодействия со фталатом с получением по 13 лиэфирной пленки. В данном варианте осуществления изобретения, водную среду по существу заменяют, т.е., по меньшей мере, около 90%,предпочтительно, по меньшей мере, около 97% и наиболее предпочтительно, по меньшей мере,99% заменяют гликолем. В общем, вязкость дисперсии должна быть такова, чтобы дисперсия обладала способностью к перекачиванию. Вязкость дисперсии в большой степени зависит от содержания в дисперсии твердых веществ и пористости частиц. Вязкость жидкой фазы дисперсии и завершенность дисперсии также могут влиять на всю дисперсию. Для модификации вязкости дисперсии также могут быть использованы агенты,увеличивающие вязкость, чтобы дисперсия соответствовала определенной области применения. Вязкость может варьироваться от 1 до свыше 10000 мПас (сантипуаз (сп, измеренным на вискозиметре Брукфилда, например,работающем при скорости сдвига 73,4 с-1. В большинстве вариантов вязкость составляет ниже 100 мПа с (сп). Варианты осуществления изобретения, полученные из силикагеля, обычно имеют вязкости, сходные с вязкостями исходных дисперсий двуокиси кремния. Например, если исходный силикагель измельчают при рекомендованном рН в интервале от 9 до 10, например, 9,5, вязкость измельченной двуокиси кремния остается относительно неизменной. Это отличается от вязкостей измельченных осажденных двуокисей кремния. Вязкости измельченной осажденной двуокиси кремния меньше, чем вязкость исходного материала. рН дисперсии зависит от неорганического оксида и добавок, используемых для стабилизации дисперсии. рН может быть в интервале от 2 до 11 и включает все значения в пределах этого интервала. Например, дисперсии окиси алюминия обычно имеют рН в интервале от 2 до 6. Дисперсии двуокиси кремния обычно нейтральны до умеренной щелочности, например, от 7 до 11. рН также может быть отрегулировано с использованием обычных регуляторов рН. Что касается вариантов осуществления изобретения, содержащих силикагель, то данная дисперсия относительно свободна от примесей по сравнению с дисперсиями, содержащими,например, частицы осажденного неорганического оксида. Исходный силикагель обычно промывают для удаления практически всех примесей. Содержание щелочной соли в геле обычно составляет не более 100 ч.н.м., и обычно не более чем 0,1% по отношению к массе геля. Низкий уровень содержания примесей в силикагеле является особенно преимущественным, когда желательно получение коллоидно-стабильных дисперсий частиц. Пористость частиц может быть измерена в сухом состоянии с помощью азотной порометрии после сушки дисперсии. В общем, по мень 003200 14 шей мере, 0,5 см 3/г объема пор частиц составляют поры, имеющие размер пор 60 нм (600 ) или менее. Имеются варианты осуществления изобретения, содержащие силикагель, в которых, по меньшей мере, 0,7 см 3/г и, по меньшей мере, 0,9 см 3/г объема пор составляют поры,имеющие размеры менее чем 60 нм (600 ). В таких вариантах осуществления изобретения вплоть до 100% пор имеют диаметры менее чем 60 нм (600 ) и, по меньшей мере, 80%, и вплоть до 100% пор силикагеля имеют диаметр 30 нм (300 ) или менее. Общая пористость частиц, измеренная в сухом состоянии, составляет от около 0,5 до около 2,0 см 3/г, для вариантов осуществления изобретения, содержащих силикагель, показатели общей пористости равны от около 0,5 до около 1,5, и для определенных вариантов силикагеля, в интервале от 0,7 до около 1,2 см 3/г. Измерение пористости с помощьюBJH азотной порометрии проводят после доведения рН дисперсии, медленной сушки дисперсии при температуре 105 С в течение, по меньшей мере, 16 ч, активации при температуре 350 С в вакууме в течение 2 ч. Пористость диспергированных частиц непосредственно влияет на вязкость дисперсной системы в соответствии с данным изобретением. По сравнению с менее пористыми частицами (при той же массе загрузки в растворитель),пористые частицы занимают большую объемную долю системы частицы-растворитель и, как таковые, они в большей степени нарушают и создают большее сопротивление сдвиговому потоку жидкости. На фиг. 1 показано, что при увеличении загрузок частиц вязкостьувеличивается таким образом, что линейное отношение получают, если откладывают по отношению к определенному интервалу загрузок частиц. о представляет собой вязкость растворителя дисперсии, например, воды. Как показано на фиг. 1, наклон кривой возрастает при увеличении пористости частиц. Пористость, получаемая из вязкости частиц в соответствии с данным изобретением, таким образом, может быть рассчитана, исходя из наклона этих кривых. Эти значения отражают объем пор диспергированных частиц. Например, влияние загрузки небольших частиц на вязкость дисперсии этих частиц в ньютоновской текучей среде описано I.M.Krieger в Adv-Coll. Interface Sci., 1972, 3, 111. Обратную величину дующей формуле (1): определяют по сле гдепредставляет вязкость дисперсии,о представляет вязкость жидкости, в которой диспергированы частицы, 15 представляет объемную долю суспензии, занятую частицами,а представляет характеристическую вязкость (равную 2,5 для сферических незаряженных частиц или для незаряженных частиц с очень низким аспектным соотношением незаряженных частиц),b представляет объемную долю при которой вязкость становится бесконечной. Формула (2) определяет соотношение, существующее между Ф и массой загрузки (х) частиц в суспензии, выраженное как массовая доля твердых веществ, скелетная плотность частиц (s) и их кажущийся объем пор (ОПк), обозначенное в данном описании как пористость,получаемая из вязкости. где f представляет плотность жидкой фазы. Сочетание уравнений (1) и (2) дает отношение к массе загрузки частиц. Для относительно небольших значений х это отношение может быть проиллюстрировано следующим линейным выражением, которое не зависит от параметра b. Это линейное отношение обычно испольот 0,5 до 1,0. Данные вяззуют для значений кости для системы хорошо диспергированных частиц могут быть использованы для построения графика в виде и линейной регрессии, применимой к показателям от 0,5 до 1,0, для определения наклона. Из уравнения (3) очевидно, что такой наклон может быть связан с ОПк частиц следующими уравнениями. Зная скелетную плотность аморфной двуокиси кремния (2,1 г/см 3), плотность жидкой фазы (вода = 1,0 г/см 3) и зная, что характеристическая вязкость, а, равна приблизительно 2,5,можно вычислить ОПк в соответствии с данным изобретением. Эта кривая представлена на фиг. 1 для некоторых вариантов осуществления данного изобретения, а также для сравнения с непористым коллоидом. Значения пористости, полученной из вязкости, для дисперсий, особенно дисперсий частиц двуокиси кремния, в общем, определяют согласно следующей методике.(1) Дисперсию выбранного неорганического оксида измельчают со скоростью один литр в минуту и центрифугируют в течение тридцати минут при 600g или при 2000g.(2) рН дисперсии затем регулируют для получения и сохранения дисперсии. Обычно его получают регулировкой рН дисперсии от изоэлектрической точки частиц, но не достигая режимов рН, которые могут стать причиной избыточного растворения частиц (например, для двуокиси кремния рН доводят до 9,7-10,3 добавлением NaOH). В общем, такой порядок рН оптимальной дисперсии может быть определен титрованием дисперсии с 5 мас.% твердых веществ во всем интервале приемлемо низкой растворимости частиц, и определением интервала рН, ассоциированного с минимальной вязкостью дисперсии. Измельченная дисперсия из (1) затем может быть доведена до значения рН в этом интервале.(3) Измеряют вязкостьдисперсии, и определяют вязкость среды дисперсии (о), например, воды. Эти вязкости измеряют с помощью вискозиметра Брукфилда при 74 с-1 при температуре 25,00,1 С.(4) Затем определяют соотношение получения значений однородно распреде от 0,5 до 1,0. Это ленных внутри интервала достигается предварительным расчетом наклона с использованием ссылочного образца, и затем использованием предварительно рассчитанного наклона для определения концентрации полученных дисперсий с получением желаемого интервала значений. Если дисперсии из(2) больше чем 0,5 и меньше чем 0,9, она может быть использована в качестве ссылочного образца для расчета предварительно рассчитанного наклона, ПРН, для графика. Если меньше 0,5, образец суспензии должен быть разбавлен растворителем (обычно, ДИ водой),бользатем повторно рассчитан для . Если ше 0,9, должен быть получен более концентрированный образец суспензии. Как только будет получен ссылочный образец с от 0,5 до 0,9, с помощью обычных методик определяют массу загрузки х, и рассчитывают ПРН из следующего уравнения.(6) Затем получают дисперсии с этими массами загрузки, рН которых находится в подходящем интервале, определенном в (2).(7) Вязкость каждого из этих образцов определяют с помощью вискозиметра Брукфилда при скорости сдвига 73,4 с-1 после уравновешивания при температуре 25,01 С. Затем эти данные используют для построения графика.(8) Для расчета наклона кривой полученных данных применяют регрессионный анализ,и наклон, s и f подставляют в формулу Дисперсии частиц двуокиси кремния, использованные в данном изобретении, дают кривые, имеющие абсолютный наклон около 2,40 или более, и обычно в интервале от 2,4 до 10,0. Эти данные в основном приводятся для дисперсий, имеющих пористость, полученную из вязкости (ОПк), по крайней мере, 0,5 см 3/г. В общем, варианты в соответствии с данным изобретением имеют наклон в интервале 3,50-5,0, и имеют ОПк от около 1,0 до около 1,5 см 3/г. Стабильность пористости диспергированных частиц согласно данному изобретению доказывают расчетом потери объема пор после сушки дисперсии. Как констатировано выше,пористость частиц, диспергированных в воде,имеющих менее жесткую сетку первичных частиц, может быть значительно снижена при выпаривании воды из дисперсий. Сравнение ОПк частиц и пористости, измеренной после сушки дисперсии, показало, что, по меньшей мере,40% ОПк сохраняются для дисперсий в соответствии с данным изобретением. Определенные варианты осуществления изобретения показывают, что сохраняется, по меньшей мере, 60% Опк. См. фиг. 3 и пример VII. Более того, варианты, в которых сохранялось только 40% ОПк имеют пористость в высушенном состоянии около 0,5 см 3/г или более. Дисперсии в соответствии с данным изобретением также являются стабильными. Под стабильной дисперсией понимают дисперсию тонкоизмельченных частиц, которая остается в суспендированной форме в течение длительного периода времени. Стабильность дисперсии частиц зависит от множества факторов, включая размер частиц, заряд, пористость, плотность частиц и рН дисперсии. Эти факторы могут изменяться и зависят от того, как получена дис 003200 18 персия. Для этой цели могут быть использованы обычные диспергирующие агенты. Как описано выше, in situ стабильные дисперсии частиц также могут быть получены центрифугированием измельченных частиц и отделением частиц,имеющих средний размер частиц ниже одного микрона, предпочтительно, в интервале от 0,01 до около 0,5 мкм. Варианты, содержащие частицы, полученные по данной методике, обычно имеют средний размер частиц менее чем один микрон. Дисперсии в соответствии с данным изобретением подходят для многих областей применения и особенно подходят для тех областей применения, в которых предпочтительно использовать пористые частицы, имеющие мелкие размеры частиц. Было обнаружено, например,что данное изобретение хорошо подходит для впитывающих печатную краску покрытий. Высокая степень пористости покрытия для бумаги вносит свой вклад в уменьшение времени высыхания печатной краски, минимальное увеличение размера растровой точки (расплывание),хорошее разрешение изображения, высокие степени загрузки печатной краски (такие как для фотопечати) и исключительную гамму красок. Композиции для впитывающих печатную краску покрытий обычно содержат неорганический пигмент, такой как неорганический оксид(например, силикагель), связующий агент и добавки, такие как закрепители краски и т.д. Частицы в соответствии с данным изобретением могут быть использованы в качестве неорганического пигмента. Как описано выше, частицы неорганического оксида в соответствии с данным изобретением структурно отличаются от других форм аморфных двуокисей кремния,таких как обычные кварцевое стекло и коллоидный кремнезем, а также некоторые осажденные двуокиси кремния, благодаря тому, что дисперсии в соответствии с данным изобретением содержат частицы со стабильной пористостью. Таким образом, впитывающие печатную краску покрытия, полученные с использованием частиц этой дисперсии, имеют высокую пористость. Более того, такая пористость является достоверно последовательной и не подвержена влиянию факторов, которые влияют на пористость покрытий, полученных с использованием обычных пигментов. Дисперсии в соответствии с данным изобретением могут быть непосредственно использованы в качестве композиции для покрытия как таковые. Для большинства областей применения предпочтительно, однако, чтобы дисперсии были объединены со связующим агентом и любыми другими добавками для покрытий, присутствия которых требуют производители бумаги. Как отмечено выше, содержание твердых веществ, рН и вязкость дисперсий могут быть приспособлены к характеристикам бумаги, на которую наносится покрытие. 19 Мелкий размер частиц и пористость в соответствии с данным изобретением подходят для суспензий в гликоле, описанных выше, для получения полиэфирных пленок. Мелкий размер частиц в соответствии с данным изобретением не только обеспечивает фрикционные свойства, необходимые при обработке таких пленок, но также полагают, что пористость частиц обеспечивает улучшенное связывание органических частиц с неорганическими. Не претендуя на какую-либо теорию, полагают, что гликоль проникает в пористую структуру неорганического оксида. Соответственно, при взаимодействии гликоля, например, со фталатом во время получения ПЭТ, он образует полимерную структуру. Полимерная структура, созданная внутри пористой структуры, имеет физическую целостность и, таким образом, прочно закрепляется внутри, или фиксируется в порах, подобно элементам головоломки типа puzzle. Такое связывание впоследствии улучшает дополнительное химическое связывание, которое возникает между гликолем и гидроксильными группами поверхности неорганического оксида. Другие области применения данного изобретения, включают связующие агенты (например, для катализаторов), наполнители, агенты повышения жесткости для картона, реологические агенты, абразивные добавки в композициях для зубных паст, ингибиторы коррозии, агенты для обработки кожи, изоляционные покрытия,косметические добавки, защитные покрытия волоконного световода и подобные. Представленные ниже примеры данного изобретения являются иллюстративными и не ограничивают каким-либо образом данное изобретение, определенное формулой изобретения. Примеры Пример I. Субмикронный силикагель, полученный из исходного гидрогеля. Хорошо осушенный гидрогель (гидрогель получают при около 1,5 рН с получением 19 мас.% двуокиси кремния и промывают разбавленным NH4OH) предварительно сортируют по размерам в мельнице Пратера с получением среднего размера частиц приблизительно 30 мкм. Затем порошок суспендируют в деионизированной воде (ДИ) с получением суспензии около 20 мас.% твердых веществ и рН около 8. Эту суспензию загружают в пяти (5) литровую мельницу Драи с мелющей средой (модельPM5RLH, 1,5 мм, стеклянная среда) со скоростью 1 л/мин с получением вязкой суспензии. Суспензию затем обрабатывают с получением стабильной дисперсии, имеющей средний размер частиц менее одного микрона. Разделение крупных и тонкоизмельченных (субмикроны) фракций измельченного продукта силикагеля осуществляют двухстадийным центрифугированием (90 мин при 1400g, декантация, затем 40 мин при 2000g). Конечную суспензию субмикронных частиц получают простой деканта 003200 20 цией. Содержание твердых веществ надсадочной дисперсии составляет 13 мас.%, и определенный выход составляет 41% (на основе сухойSiO2). Распределение размера частиц (Horiba 900)(Распределение размера частиц требует разделения крупных и тонкоизмельченных фракций центрифугированием, измерения размера частиц каждой фракции на анализаторе размера частицHoriba 900, и затем построения распределения состава суммированием масс. Это распределение, как и все представленные распределения,измеряли на частицах в деионизированной воде при показателе преломления 1,12-1,25. Образцы также обрабатывали ультразвуком за две минуты до измерения размера частиц.) 10% ,13 мкм 50% ,22 мкм 90% ,38 мкм 99,9% ,77 мкм Пример II. Субмикронный силикагель, полученный из исходного водного геля. Другой субмикронный продукт силикагеля получают по методике примера I, за исключением того, что исходный гель предварительно сортируют по размерам в пневматической классификационной мельнице с получением частиц силикагеля со средним размером приблизительно 15 мкм. Гель частично сушится во время этого процесса, так, что содержание влаги в нем(измеренное как общая масса летучих компонентов) падает с около 67% до около 55 мас.%,образуя водный гелевый материал. После измельчения в среде и центрифугирования по методике примера I (за исключением 27% твердых веществ вместо 20% в примере I),получают надсадочную фазу, содержащую дисперсию 12 мас.% твердых веществ с выходом 10%. Надсадочная фаза имеет следующее распределение размера частиц: Распределение размера частиц (Horiba 900) 10% ,13 мкм 50% ,18 мкм 90% ,30 мкм 99,9% ,55 мкм Пример III. Субмикронный силикагель,полученный из исходного аэрогеля. Измельченный во влажном состоянииGenesis гель суспендируют до приблизительно 20 мас.% твердых веществ в деионизированной воде, и рН доводят до около 8. Затем суспензию измельчают во влажном состоянии, используя мельницу Netzsch LMZ-11 (с 0,6-0,8 мм средой SEPR) со скоростью 3,8 л/мин. Измельченную суспензию затем разбавляют до 14,9% твердых веществ ДИ водой, используя смеситель Майерса. Разделение крупных и тонкоизмельченных фракций измельченного геля осуществляют двухстадийным центрифугированием, например, в течение 90 мин при 1050g, декантируют, 21 затем опять центрифугируют при тех же условиях. Общее содержание твердых веществ составляет 8,8% и распределение размера частиц следующее: Распределение размера частиц (Horiba 900) 10%,086 мкм 50%,121 мкм 90%,181 мкм 99,9%,322 мкм Пример IV. Дисперсия, полученная из исходного ксерогеля.Syloid74x6500 силикаксерогель суспендируют в ДИ воде с получением дисперсии с 24 мас.%. твердых веществ, и добавляют NH4OH для доведения рН до около 8. Эту суспензию затем измельчают во влажном состоянии с использованием мельницыNetzsch LMZ-05 (с 0,4 - 0,6 средой SEPR) со скоростью рециркуляции 0,75 л/мин. Всю загрузку пропускают через дробилку шесть раз,рН после измельчения составляет 8,20. Конечный размер частиц измельченной суспензии составляет: Распределение размера частиц (Horiba 900) 10%,72 мкм 50% 1,30 мкм 99,9% 4,59 мкм Пример V. Пористость, полученная из вязкости (ОПк), и пористость высушенной дисперсии разнообразных дисперсий. Образец 1. Водный гель. Водный гель, имеющий 55 мас.% летучих веществ суспендируют до 10 мас.% твердых веществ, рН доводят до 9,6 с использованиемNaOH. Дисперсию измельчают в четырехлитровой мельнице Драи (1,5 мм стеклянные слои) со скоростью 1 л/мин, используя шесть проходов. Полученную суспензию затем центрифугируют в течение тридцати минут при 600g,2000g или 27000g. Пористость, полученную из вязкости (ОПк), объем пор после сушки (BJH азотная порометрия), а также распределение размера частиц и площади поверхности BET,измеренные с помощью азотной порометрии,измеряют для исходной дисперсии, измельченной дисперсии и каждой из центрифугирован 003200 22 ных дисперсий. Результаты представлены в табл. 1 ниже. Образец 2. Дисперсия осажденной двуокиси кремния. Дисперсию 11,4% твердых веществ получают с использованием осажденной двуокиси кремния FK310 от Degussa. рН Дисперсии доводят до 9,3, затем дисперсию измельчают, центрифугируют, измеряют и тестируют по методике образца 1. Результаты представлены в табл. 1. Образец 3. Дисперсия силикагеля. Дисперсию 21,4% твердых веществ получают с использованием силикагеля Syloid 63 от Grace Davison of W.R. GraceCo.-Conn. рН дисперсии доводят до 9,8. Затем дисперсию измельчают (за исключением 8 проходов вместо 6), центрифугируют,измеряют и тестируют по методике образца 1. Результаты представлены в табл. 1. Образец 4. Дисперсия осажденной двуокиси кремния. Дисперсию 8,4% твердых веществ получают с использованием осажденной двуокиси кремния Zeothix177 от Huber. Затем дисперсию измельчают (используя дробилку Netzsch),центрифугируют (только при 2000g в течение 30 мин), измеряют и тестируют по методике Образца 1. Результаты представлены в табл. 1. Образец 5. Дисперсия геля Genesis. Дисперсию 18,2% твердых веществ получают с использованием геля Genesis от GraceDavison. pH Дисперсии доводят до 9,8. Дисперсию измельчают на мельнице Рейтца (0,016 фильтр) за три прохода и затем измельчают еще восемь раз на мельнице Драи. Обе мельницы загружают неорганическим оксидом со скоростью 1 л/мин. Измельченную дисперсию затем центрифугируют, измеряют и тестируют по методике образца 1. Результаты представлены в табл. 1. Образец 6. Коллоидная двуокись кремния. Образец коллоидной двуокиси кремнияNalco 1140 от Nalco измеряют и тестируют по методике образца 1. Средний размер частиц 0,015 мкм взят из литературы, доступной в данной области техники. Результаты представлены в табл. 1.% тв. вещв Образец 1 Водный гель Исходная суспен 18,5 зия Измельчение Драи 19 Измельч. и центриф. 30 мин при 600g 11,2 2000g 15,8 27000g 10,1 Образец 2 Осажденная двуокись кремния FK310 Исходная суспен 11,4 зия Измельчение Драи 11,9 Измельч. и центриф. 30 мин 600g 7,5 2000g 4,8 27000g 0,4 Образец 3 СиликагельSyloid63 Исходная суспен 21,4 зия Измельчение Драи 21,5 Центр. 600g 13,6 2000g 6 27000g 0,5 Образец 4 Осажденная двуокись кремния ZeothixТМ 177 Исходная суспен 8,4 зия Измельчение 15,7 На фиг. 1 представлены данные вязкости и массовой доли твердых веществ, использованные для построения графика для определения ОПк дисперсий, описанных в примерах 1, 2, 3, 4 и 6. График, представленный на фиг. 1, подтверждает расчеты ОПк, полученные по описанной выше методике. Данные вязкости и загрузок для дисперсии образца 1, центрифугированной при 600g обозначены на фиг. 1 как . Те же данные для образцов 2 и 3, центрифугированных при 600g обозначены как ( ) и (О) со ответственно. Данные для дисперсии образца 4,центрифугированной при 2000g обозначены на фиг. 1 как . Данные для образца 6, как таковые, обозначены на фиг. 1 как (- -). Наклоны кривых на фиг. 1 рассчитаны с помощью регрессионного анализа и подставлены в формулу (4), представленную выше, вместе с дополнительными данными, представленными ниже, для определения показателей ОПк., о определяют с помощью вискозиметра Брукфилда LVTD, используя покрытый элемент 25 с низкой вязкостью, контролируемый при температуре от 25,0 до 0,1 С, при скорости сдвига 73,4 с-1. а - 2,5, принимаемое для сферических частиц;s - скелетная плотность неорганического оксида, например, 2,1 г/см 3 для двуокиси кремния. Пример VI. Пористость, полученная из вязкости частиц двуокиси кремния образец 1. Вязкость (сантипуазы), измеренную с помощью вискозиметра Брукфилда при 73,4 с-1,используют для измерения исходной дисперсии,дисперсии, измельченной в мельнице Драи, и центрифугированной (600g) дисперсии образца 1 (водный гель) из примера 5, и на основе полученных данных строят график зависимостив от массовой доли твердых веществ, где о является вязкостью воды. Данные для исходной(О), измельченной ( ) и центрифугированнойдисперсий представлены на фиг. 2 А. Средний размер частиц и ОПк для каждой составляют 8,8 мкм и 1,34, 0,60 мкм и 1,33, и 0,44 мкм и 1,33,соответственно. Образец 2. Измеряют вязкость (сантипуазы) (с помощью вискозиметра Брукфилда при 73,4 с-1), исходной дисперсии, дисперсии, измельченной дисперсии и центрифугированной (2000g) дисперсии образца 4 (Zeothiz) из примера 5, на основе полученных данных строят график зависимостив от массовой доли твердых веществ, где о является вязкостью воды. Данные для исходной (О) , измельченной ( ) и центрифугированнойдисперсий представлены на фиг. 2 В. Средний размер частиц и ОПк для каждой составляют 3,7 мкм и 3,14, 0,59 мкм и 1,33, и 0,26 мкм и 1,33 соответственно. Образец 3. Измеряют вязкость (сантипуазы) (с помощью вискозиметра Брукфилда при 73,4 с-1), исходной дисперсии, дисперсии, измельченной дисперсии и центрифугированной (600g) дисперсии, на основе полученных данных строят график зависимостив от массовой доли твердых веществ, где о является вязкостью воды. Данные для исходной (О), измельченной ( ) и центрифугированнойдисперсий представлены на фиг. 2 С. Средний размер частиц и ОПк для каждой составляют 6,6 мкм и 1,86, 0,68 мкм и 1,31, и 0,33 мкм и 1,40 соответственно. График, представленный на фиг. 2 А показывает, что исходная, измельченная и центрифугированная дисперсии силикагеля имеют практически одинаковую вязкость и, соответственно, одинаковые ОПк. Это указывает на то,что объем пор измеримо не снижается при измельчении дисперсии исходного силикагеля. 26 Графики на фиг. 2 В и 2 С показывают, что осажденные двуокиси кремния в соответствии с данным изобретением имеют пониженную вязкость после измельчения по сравнению с их исходной дисперсией при сравнимых загрузках. Полагают, что это является следствием разрушения пористости. Пример VII. Сохранение пористости во время сушки. Сравнивают пористость измеренную для дисперсий, полученных в примере VI, и данные используют для построения графика зависимости от измеренных ОПк этих дисперсий. Результаты сравнения представлены на фиг. 3. рН дисперсий регулируют, их сушат при температуре 105 С в течение около 16 ч, активируют при температуре 350 С в течение двух часов и затем измеряют с помощью BJH азотной порометрии. Пунктирная (-) линия представляет собой линию сравнения, при которой пористость BJH равна ОПк. Эта линия обозначает отсутствие потери пористости при сушке. Другие данные,представленные на фиг. 3, идентифицированы с помощью следующих обозначений:ID (образец 1); О Degussa (образец 2);Huber Zeothix 177 (образец 4);Syloid 63 (образец 3);Nalco 1140 (образец 6); В = Неизмельченная исходная суспензия; М = Измельченная нецентрифугированная суспензия; 6 = Коллоидная надсадочная фаза после центрифугирования при 600g; 20 = После центрифугирования при 2000g. Верхняя точка данных представляет собой пористость, рассчитанную при 0,985 Р/Ро, и нижняя точка данных представляет собой пористость, рассчитанную при 0,967 Р/Ро. Данные для силикагеля Syloid 63 ( ) показывают, что дисперсии данного изобретения сохраняют, по меньшей мере, 40% ОПк после сушки. Другие дисперсии двуокиси кремния,например гель IDсохраняют, по меньшей мере, 60% ОПк. Эти данные и данные, демонстрирующие, что, по меньшей мере, 0,5 см 3/г объема пор составляют поры, имеющие размеры ниже 60 нм (600 ), показывают, что пористость представляет собой внутреннюю пористость,которая менее подвержена факторам, которые влияют на дисперсии известного уровня техники. Пример VIII. Глянцевитые покрытия для бумаги - получение покрытий с улучшенной глянцевитостью по сравнению с силикагелями известного уровня техники. Исходные материалы:(a) Дисперсию субмикронных частиц двуокиси кремния получают по методике примера 1. Общее содержание твердых веществ в сус 27 пензии составляет 16,0 % масс. Размер частиц в суспензии: Распределение размера частиц Horiba 10% 0,193 50% 0,339 90% 0,584 99,9% 1,670(b) Для сравнения используют дисперсию силикагеля SYLOIDW300 (Grace Davison),общее содержание твердых веществ в которой составляет 45 мас.%. Продукт имеет средний размер частиц (D50) около 8 мкм.(c) В качестве связующего агента используют латекс (Vinac ХХ 210 неионный поливинилацетатный латекс, доступный от Air Products).(d) Субстрат представляет собой обычную пленку. Методика: Композиции покрытия получают при постоянном содержании твердых веществ и соотношении двуокись кремния/связующий агент таким образом, чтобы могло быть определено влияние размера частиц на глянцевитость пленки. Двуокиси кремния примешивают в латекс и эту композицию наносят на белую пленку, используя К Control Coater и стержень 6. Влажные покрытия сушат с помощью струйной воздушной сушилки и затем нагревают в печи при температуре 80 С в течение 5 мин. Измерения глянцевитости проводят с помощью Byk-Garner Gloss Meter на листах с покрытием при температуре 20, 60 и 85 С от нормальной. Высокие значения соответствуют высокой степени глянцевитости. Результаты представлены в таблице ниже. Можно увидеть, что использование субмикронных двуокисей кремния позволяет получать покрытия с глянцевитостью выше, чем глянцевитость покрытий, полученных с использованием двуокиси кремния W300.образДвуокись ца кремния 1 Субмикронная двуокись кремния Субмикронная двуокись кремния Пример IX. Улучшенное время высыхания печатной краски по сравнению с непористой коллоидной двуокисью кремния. Исходные материалы:(a) Дисперсию субмикронных частиц двуокиси кремния получают по методике измельчения во влажном состоянии двуокиси кремнияW500 с общим содержанием твердых веществ 18,6%, используя мельницу со средой NetzschLMZ-11, в которую загружено 0,6-0,8 мм среды. рН этой суспензии составляет 8,6 и размер частиц образца следующий: Размер частиц Horiba(b) измельченную суспензию затем центрифугируют при 1060g в течение 30 мин. Отделенная надсадочная фаза имеет содержание твердых веществ 17,4% и размер частиц: Размер частиц Horiba(с) В качестве непористой двуокиси кремния используют образец Nalco 1140 из примераV (образец 6). Методика. Композиции покрытия получают при постоянном содержании твердых веществ и постоянном соотношении двуокись кремния/связующий агент таким образом, чтобы могло быть измерено влияние пористости двуокиси кремния на время высыхания печатной краски. Композиция, используемая для сравнения, имеет 100 частей двуокиси кремния, 30 частей поли(винилового спирта) [Air Products Airvol 823] и 15 частей поли(диаллилдиметиламмоний хлорид)ного закрепителя краски [Calgon CP261LV]. Получают двуокиси кремния, имеющие 17,4% твердых веществ, затем их загружают в смеситель и рН понижают добавлением 1,0 М НСl до 2,8-3,3. Затем добавляют Airvol 823 и смесь двуокиси кремния/PVOH перемешивают в течение 1-2 мин. Наконец, по каплям добавляют закрепитель краски CP261LV, после разбавления его водой, при энергичном перемешивании. Конечную рН доводят до значения от 2,8 до 3,5. Композицию наносят в виде покрытия на пленочный субстрат (ICI Melinix 454), используя К Control Coater и стержень 8. Влажные покрытия сушат с использованием струйной воздушной сушилки и затем нагревают в печи при температуре 80 С в течение 5 мин. Визуальное исследование пленок показало, что они не имеют значительных дефектов. Для измерения времени высыхания печатной краски используют принтер Hewlett-Packard 550C для нанесения черной полосы печатной краски вдоль длины пленки с покрытием. Через интервалы длительностью 1 мин на отпечатанную поверхность накладывают полоску бумаги и прижимают с помощью валика фиксированной массы. Количество печатной краски, перенесенное с пленки на бумагу, исследуют визуально. Время, по истечении которого перенос печатной краски практически не наблюдается,дано ниже для каждого из образцов (а)-(с).t4 мин; образец (b) - измельченная центрифугированная W500 - 2 минt4 мин; образец (с) - Nalco (не пористая) двуокись кремния - 4 минt6 мин. Таким образом, пленка высыхает в промежуток времени от 2 до 4 мин при применении пористой двуокиси кремния, но требует более длительного времени высыхания при применении покрытия на основе непористой двуокиси кремния. Пример Х. Улучшенное время высыхания печатной краски по сравнению с непористой коллоидной двуокисью кремния. Исходные материалы: В данном примере используются те же материалы, что и в примере IX. Методика. Композиции покрытия получают при постоянном содержании твердых веществ и постоянном соотношении двуокись кремния/связующий агент таким образом, чтобы могло быть измерено влияние пористости двуокиси кремния на время высыхания печатной краски. Композиция, используемая для сравнения, имеет 69 частей двуокиси кремния, 21 часть поли(винилового спирта) [Air Products Airvol 325] и 10 частей поли(этиленимин)ового закрепителя краски [BASF Lupasol G35]. Для каждого образца получают двуокиси кремния, имеющие 17,4% твердых веществ, затем их загружают в смеситель и рН понижают добавлением 1,0 М НСl до 2,8-3,3. Затем добавляют Airvol 325 и смесь двуокиси кремния/PVOH перемешивают в течение 1-2 мин. Наконец, по каплям добавляют закрепитель краски Lupasol G35, после разбавления его водой, при энергичном перемешивании. Конечную рН доводят до значения от 2,8 до 3,5. Композицию наносят в виде покрытия на пленочный субстрат (ICI Melinix 454), используя К Control Coater и стержень 8. Влажные покрытия сушат с использованием струйной воздушной сушилки и затем нагревают в печи при температуре 80 С в течение 5 мин. Визуальное исследование пленок показало,что они не имеют значительных дефектов. Время высыхания измеряют по методике примера IX. Оно составляет: образец (а) - измельченная W500 - 4 минt5 мин; образец (b) - измельченная центрифугированная W500 - 5 минt6 мин; образец (с) - Nalco (непористая) двуокись кремния - 6 минt7 мин. Таким образом, пленка высыхает в промежуток времени от 4 до 6 мин при применении пористой двуокиси кремния, но требует более длительного времени высыхания при применении покрытия на основе не пористой двуокиси кремния. 30 Пример XI. Улучшенная емкость. Получают композиции, содержащие измельченную W500 и измельченную и центрифугированную W500, описанные в примере IX,содержащие 80 частей пигмента и 20 частей связующего агента, и наносят полученные композиции на виниловый субстрат и оставляют высыхать при условиях, описанных в примереIX. Покрытие снимают с субстрата и измеряют его пористость с использованием BJH азотной порометрии. Измерения пористости показали,что такие покрытия имеют емкость впитывания печатной краски 10,2 см 3 на 10 г покрытия. Могут быть получены другие покрытия с емкостью впитывания чернил в интервале от 3 до 50 см 3 на 10 г покрытия и всех других значений в пределах данного интервала. Композицию и покрытие по той же методике получают из коллоидного материала Nalco,описанного в примере IX. Покрытие сушат, отделяют от субстрата и измеряют пористость данного покрытия. Такие покрытия имеют емкость впитывания чернил 2,2 см 3 на 10 г, и обычно такие покрытия имеют емкость впитывания чернил менее чем 3 см 3 на 10 г. Пример XII. Тонкоизмельченная двуокись кремния в этиленгликоле для получения полиэфирных пленок. Получают две дисперсии в этиленгликоле,используя два продукта двуокиси кремния, указанные ниже. В процессе I измельченную и центрифугированную суспензию далее обрабатывают дистилляцией этиленгликоля в воду по обычным методикам. Специально образец водной суспензии измельченного гидрогеля весом 1800 г (17 % масс. твердых веществ) переносят в 4-литровую колбу роторного вакуумного испарителя и нагревают до температуры 100 С. Приблизительно 1100 г этиленгликоля добавляют в сосуд, в котором поддерживают вакуум. Через один час дистиллят в сосуде представляет собой практически чистый этиленгликоль, что означает практически полное удаление воды из суспензии. Затем отделяют 1390 г продукта(22% SiO2). Процесс II включает измельчение силикагеля в этиленгликольной среде по описанной выше методике. Процесс I Процесс II Измельчение Водное измельченепосредственно ние/ дистилляция в этиленгликоле Процесс Основание двуокись кремния Измельчение в среде Жидкая фаза Деионизированная вода Установки измельчения Требуемое время порядка 6-12 мин мент проводят с использованием двуокиси кремния, имеющей средний размер частиц 6 мкм, в отличие от обычного 0,25-0,3 мкм полиэфирного антиблокового материала. Один образец двуокиси кремния W-500 отGrace Davison суспендируют в воде, затем дистиллируют в этиленгликоль по методике процесса I из примера XII. Затем материал фильтруют, промывают ацетоном для удаления избытка (не прореагировавшего) этиленгликоля и затем сушат в вакууме при температуре 50 С. Для сравнения готовят образцы, в которых W500 (1) суспендируют в этиленгликоле (вместо дистилляции), затем промывают ацетоном и сушат, (2) только промывают ацетоном и сушат в вакууме и (3) только сушат в вакууме. Образцы оценивают по общему количеству летучих веществ (ОКЛВ) и углерода, результаты представлены ниже. Результаты показывают, что продукт, полученный дистилляцией гликоля, имеет более высокое содержание летучих веществ и содержание углерода. Это означает улучшенное удерживание гликоля внутри структуры двуокиси кремния дистиллированных суспензий по сравнению с продуктами, диспергированными другими способами. Полагают, что улучшенное удерживание может быть следствием связывающего эффекта, описанного выше. Обе дисперсии имеют размер частиц, содержание твердых веществ и содержание Н 2 О,подходящие для использования в качестве антиблоковой дисперсии для использования в полиэфирных пленках. Sylox 2 дает ОПк (пористость, полученную из вязкости) несколько ниже,чем продукт ID геля (,95 против 1,3 см 3/г). Полагают, что более длительное время обработки в мельнице и свойства, присущие самому ID гелю приводят к разрушению пористости, по сравнению с процессом I. Пример XIII. Эксперимент проводят для подтверждения связывания этиленгликоля с неорганическим оксидом. Связывание особенно иллюстрируется вариантами, в которых используют процесс дистилляции для получения суспензии пористых субмикронных частиц в гликоле для использования в качестве антиблока в полиэфирных пленках. Так как необходимо захватывать частицы двуокиси кремния для анализа, этот экспери Демонстрация взаимодействия этиленгликоля с поверхностью двуокиси кремния во время Э/Г дистилляции Дистилляция гликоля,Суспендирование в глико- Промывка ацеСушка в ваПромывка ацепромывка ацетоном, сушка ле, промывка ацетоном,тоном, сушка в кууме тоном, сушка в в вакууме сушка в вакууме вакууме вакууме ОСЛВ при 945, 4 С (1750F) Углерод, % ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Дисперсия, содержащая пористые частицы неорганического оксида, где частицы имеютa) средний размер частиц в интервале от 0,05 до 3 микрон; иb) такую пористость, при которой после сушки водной дисперсии частиц, по меньшей мере, 0,5 см 3/г объема пор, определенного с помощью BJH азотной порометрии, составляют поры, имеющие размер пор 60 нм (600 ) или менее. 2. Дисперсия по п.1, в которой частицы неорганического оксида содержат частицы двуокиси кремния. 3. Дисперсия по п.2, в которой частицы двуокиси кремния содержат осажденную двуокись кремния или силикагель. 4. Дисперсия по п.1, в которой неорганические частицы имеют средний размер в интервале от 0,05 до около 1 микрона. 5. Дисперсия по п.3, в которой частицы двуокиси кремния имеют пористость после сушки, при которой, по меньшей мере, 0,7 см 3/г объема пор составляют поры, имеющие размер пор 60 нм (600 ) или менее. 6. Дисперсия по п.5, в которой частицы двуокиси кремния содержат силикагель. 7. Дисперсия по п.1, в которой пористые частицы имеют пористость, полученную из вязкости, в интервале от 0,5 до 1,5 см 3/г. 8. Дисперсия по п.1, в которой пористые частицы имеют пористость, полученную из вязкости, в интервале от 1,0 до 1,5 см 3/г. 9. Дисперсия по п.8, в которой средний размер частиц составляет около 0,5 микрон или менее, содержание твердых веществ составляет от около 20 до около 25 мас.% и дисперсия содержит, по меньшей мере, 90% гликоля. 10. Дисперсия по п.9, в которой неорганический оксид является силикагелем. 33 11. Дисперсия по п.7, в которой пористые частицы содержат осажденную двуокись кремния или силикагель. 12. Дисперсия по п.8, в которой пористые частицы содержат осажденную двуокись кремния или силикагель. 13. Дисперсия по п.1, содержащая 1-30 мас.% частиц неорганического оксида. 14. Дисперсия по п.11, в которой частицы содержат силикагель и имеют пористость после сушки, при которой, по меньшей мере, 0,7 см 3/г объема пор составляют поры, имеющие размер пор 60 нм (600 ). 15. Дисперсия по п.11, в которой пористые частицы имеют пористость, полученную из вязкости, в интервале от 0,5 до 1,5 см 3/г. 16. Дисперсия по п.1, в которой пористые частицы имеют пористость, полученную из вязкости, в интервале от 1,0 до 1,5 см 3/г. 17. Дисперсия по п.1, получаемая по способу, включающему:i) образование суспензии частиц неорганического оксида;iii) получение надсадочной фазы и осевшей фазы из полученной измельченной дисперсии, где надсадочная фаза содержит пористые частицы неорганического оксида, которые имеют средний размер частиц в интервале от около 0,1 до около 1 микрона; иiv) отделение надсадочной фазы в виде дисперсии частиц. 18. Дисперсия по п.17, в которой частицы неорганического оксида на стадии i) содержат силикагель или осажденную двуокись кремния. 34 19. Способ получения дисперсии частиц,включающий:(a) образование суспензии частиц неорганического оксида;(c) получение надсадочной фазы и осевшей фазы из полученной измельченной дисперсии; и(d) отделение надсадочной фазы или повторное диспергирование осевшей фазы в виде конечного продукта, где указанный продукт имеет пористость после сушки, при которой, по меньшей мере, 0,5 см 3/г объема пор составляют поры, имеющие размер пор 60 нм (600 ) или менее. 20. Способ по п.19, в котором частицы неорганического оксида на стадии (а) содержат силикагель или осажденную двуокись кремния. 21. Способ по п.19, в котором частицы неорганического оксида на стадии (а) содержат силикагель, и частицы имеют пористость, при которой, по меньшей мере, 0,7 см 3/г объема пор составляют поры, имеющие размер пор 30 нм(300 ) или менее. 22. Способ по п.19, в котором конечный продукт стадии (d) имеет пористость, полученную из вязкости, в интервале от 0,5 до 1,5 см 3/г. 23. Способ по п.19, в котором суспензия на стадии (а) находится в водной среде и конечный продукт на стадии (d) дистиллируют гликолем с получением дисперсии, содержащей, по меньшей мере, 90% гликоля. 24. Способ по п.23, в котором гликоль является этиленгликолем.