(57)【要約】  本発明は、無機粉末材料と疎水性材料を混合して研磨するステップと、研磨された後、無機粉末材料の表面が疎水性材料によって均一に被覆され、余った疎水性材料を分離して除去し、疎水性無機粉体材料を得るステップと、を含む疎水性無機粉体材料の製造方法が開示された。該製造方法は、簡単であり、コストが低く、かつ環境にやさしい。本発明は、この方法によって製造された粒子径のサイズが0.01〜500μmであり、疎水性に優れ、水に対する接触角が150°に達することのできる疎水性無機粉体材料がさらに開示された。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機粉末材料と疎水性材料を混合して研磨するステップと、
研磨された後、無機粉末材料の表面が疎水性材料によって均一に被覆され、余った疎水性材料を分離して除去し、疎水性無機粉体材料を得るステップと、を含むことを特徴とする疎水性無機粉体材料の製造方法。
【請求項２】
前記無機粉末材料は、金属及びその化合物、非金属及びその化合物、無機鉱物の中から選ばれる1種であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
【請求項３】
前記金属は、鉄、アルミニウム、チタン、亜鉛、カルシウム、銅、マンガン、バリウム、ジルコニウム、鉛、マグネシウム、クロム、ニッケルの中から選ばれる1種又は複数であり、前記金属化合物は、対応する金属の酸化物、金属塩の中から選ばれる1種又は複数であり、前記非金属及び化合物は、ダイヤモンド、シリコン、炭化ケイ素、炭化ホウ素又は窒化ホウ素の中から選ばれる1種又は複数であり、前記無機鉱物は、カオリン、モンモリロナイト、雲母、鉱石及び人造シリコン酸塩の中から選ばれる1種又は複数であることを特徴とする請求項2に記載の製造方法。
【請求項４】
好ましくは、前記金属は、鉄、アルミニウム、チタン、亜鉛、カルシウムの中から選ばれる1種又は複数であり、前記非金属化合物は、ダイヤモンド、炭化ケイ素、炭化ホウ素又は窒化ホウ素の中から選ばれる1種又は複数であり、前記無機鉱物は、カオリン、モンモリロナイト又は雲母の中から選ばれる1種又は複数であることを特徴とする請求項2に記載の製造方法。
【請求項５】
前記疎水性材料は、表面エネルギーが低い材料であり、フッ素含有重合体、ポリオレフィン及びその誘導体、ポリエステル、ポリアミドの中から選ばれる1種又は複数であり、
好ましくは、前記フッ素含有重合体は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、フッ素化エチレンプロピレン共重合体、エチレンクロロトリフルオロエチレン又はフルオロアルキルシランの中から選ばれる1種又は複数であり、
好ましくは、前記ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリスチレンの中から選ばれる1種又は複数であり、
好ましくは、前記ポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリブチレンサクシネート、ポリカーボネートの中から選ばれる1種又は複数であり、
好ましくは、前記ポリアミドは、ナイロン66又はナイロン1010の中から選ばれる1種又は2種であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
【請求項６】
前記研磨は、ボールミル又は研磨機の中で行われ、前記研磨速度は200〜540rpmであり、研磨時間は2〜30hであることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
【請求項７】
前記ボールミル又は研磨機は、遊星型ボールミル、振動式ボールミル又は臼型ミルから選ばれることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
【請求項８】
余った疎水性物質を分離して除去する方法は、ナイロン又はステンレスふるいを用いて余った疎水性材料を分離して除去するということであることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
【請求項９】
前記疎水性無機粉体材料の粒子径のサイズは0.01〜500μmであり、前記疎水性無機粉体材料の水に対する接触角は120°〜150°であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法によって製造された疎水性無機粉体材料。
【請求項１０】
好ましくは、前記疎水性無機粉体材料の粒子径のサイズは0.1〜10μmであり、さらに好ましくは、前記疎水性無機粉体材料の粒子径の大きさは0.1〜5μmであることを特徴とする請求項9に記載の疎水性無機粉体材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無機粉体材料の技術分野に関する。さらに具体的には、疎水性無機粉体材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機粉体材料は、化工、医薬、顔料、染料などの分野において広く応用される。近年、化工及び新材料方面における応用は、一層活発になってきている。しかし、粉体材料の固有表面エネルギー及び表面極性が大きいので、粒子の間が非常に凝集しやすく、有機物質との親和性が悪く、有機高分子重合体本体又は有機溶剤に良く分散することができない。研究では、無機粉体材料の表面を一層の無機又は有機物質で被覆することにより材料の分散性及び耐温性、耐候性、耐化学性などをよく改善できると発見された。例えば、発明特許CN104140692Aでは、陳国術などは、酸化性無機防水成分及び有機防水成分を添加することでナノ二酸化チタンに対して表面変性を行い、優れた疎水性、光安定性を有するナノ二酸化チタン粉体を製造できた。CN101367548Aでは、姚超などは、まず二酸化チタンの核内構造体の表面をリン酸アルミニウム層で被覆し、次に酸化シリコン水合物で被覆し、さらに酸化アルミニウム水合物層で被覆し、最後に界面活性剤を用いて有機表面処理を行って疎水性ナノ二酸化チタン粉体を得た。CN101932661Aでは、フルオロアルキルシランを無機粒子表面にグラフト共重合させ、疎水疎油性無機粒子を得た。ただし、上述の製造方法には、溶剤を使用する必要があるものもあれば、エコではなくかつ製造方法が複雑であるものもある。
【０００３】
したがって、製造方法が簡単であり、環境にやさしく高効率な生産を実現できる疎水性無機粉体材料の製造方法を提供する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、疎水性無機粉体材料の製造方法を提供することを第一の目的とする。該製造方法は、簡単であり、コストが低く、環境にやさしく、性能が安定で疎水性に優れた無機粉体材料を得ることができる。得られる疎水性無機粉体材料の水に対する接触角は120°〜150°に達することができる。
【０００５】
本発明は、前記製造方法によって得られる疎水性無機粉体材料を提供することを第二の目的とする。該疎水性無機粉体材料は、性能が安定であり、疎水性が良く、かつ粒子径の横径が0.01〜500μmであるようにコントロールできる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記第一の目的を実現するために、本発明は、以下の技術案を採用する。
疎水性無機粉体材料の製造方法は、以下のステップを含み、
無機粉末材料と疎水性材料を混合して研磨し、
研磨された後、無機粉末材料の表面が疎水性材料によって均一に被覆され、余った疎水性材料を分離して除去し、疎水性無機粉体材料を得る。
上述の製造方法では、前記無機粉末材料としては、金属及びその化合物、非金属及びその化合物、無機鉱物が挙げられる。さらに、前記金属は、鉄、アルミニウム、チタン、亜鉛、カルシウム、銅、マンガン、バリウム、ジルコニウム、鉛、マグネシウム、クロム、ニッケルの中から選ばれる1種又は複数であり、前記金属化合物は、対応する金属の酸化物、金属塩の中から選ばれる1種又は複数であり、前記非金属及び化合物は、ダイヤモンド、シリコン、炭化ケイ素、炭化ホウ素又は窒化ホウ素の中から選ばれる1種又は複数であり、前記無機鉱物は、カオリン、モンモリロナイト、雲母、鉱石及び人造シリコン酸塩の中から選ばれる1種又は複数である。
【０００７】
好ましくは、前記金属は、鉄、アルミニウム、チタン、亜鉛、カルシウムの中から選ばれる1種又は複数であり、相応的に前記非金属化合物は、ダイヤモンド、炭化ケイ素、炭化ホウ素又は窒化ホウ素の中から選ばれる1種又は複数であり、前記無機鉱物は、カオリン、モンモリロナイト又は雲母の中から選ばれる1種又は複数である。
【０００８】
さらに、上述の製造方法では、前記疎水性材料は、表面エネルギーが低い材料であり、フッ素含有重合体、ポリオレフィン及びその誘導体、ポリエステル、ポリアミドの中から選ばれる1種又は複数であり、
さらに、前記フッ素含有重合体は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、フッ素化エチレンプロピレン共重合体、エチレンクロロトリフルオロエチレン又はフルオロアルキルシランの中から選ばれる1種又は複数であり、
好ましくは、前記ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリスチレンの中から選ばれる1種又は複数であり、
好ましくは、前記ポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリブチレンサクシネート、ポリカーボネートの中から選ばれる1種又は複数であり、
好ましくは、前記ポリアミドは、ナイロン66又はナイロン1010の中から選ばれる1種又は2種である。
【０００９】
さらに、前記研磨は、ボールミル又は研磨機の中で行われ、前記研磨速度は200〜540rpmであり、研磨時間は2〜30hである。
【００１０】
さらに、前記ボールミル又は研磨機は、遊星型ボールミル、振動式ボールミル又は臼型ミルから選ばれる。
【００１１】
さらに、本発明の製造方法での余った疎水性物質を分離して除去する方法は、ナイロン又はステンレスふるいを用いて余った疎水性材料を分離して除去するということである。
【００１２】
本発明の製造方法では、化学的機械方法を採用し、無機粉末材料と疎水性材料をともに研磨し、粉砕、研磨、摩擦などの機械力を本発明における無機粉末材料及び疎水性材料に適用し、無機粉末材料の表面を活性化させ、粉体と疎水性材料が化学的反応するか又は相互に付着するように促進することにより、表面を疎水変性する目的を実現する。また、本発明の発明者は、大量の実験によって、該方法の、本発明における無機粉末材料の疎水性に対する処理効果が最も顕著であるとさらに発見した。また、製造方法全体では、溶剤の使用を避けるため、製造方法は、環境にやさしい。
【００１３】
前記第二の目的を実現するために、本発明は、以下の技術案を採用する。
【００１４】
本発明は、前記製造方法によって製造された疎水性無機粉体材料をさらに保護する。該疎水性無機粉体材料の粒子径のサイズは0.01〜500μmであり、水に対する接触角は120°〜150°である。
【００１５】
好ましくは、前記疎水性無機粉体材料の粒子径のサイズは0.1〜10μmであり、さらに好ましくは、前記疎水性無機粉体材料の粒子径の大きさは0.1〜5μmである。
【００１６】
本発明の疎水性無機粉体材料の種類及び形態、混合比率について、当業者は経験に基づいて把握できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、無機粉体及び疎水性物質に対して簡単な機械的複合を施すことであり、方法が簡単となり、環境にやさしく、操作しやすくなり、得られる疎水性無機粉体材料は、疎水性に優れ、性能が安定である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【図１】図1は、実施例1のダイヤモンド微粉末の研磨前後の形態図が示されている。
【図２】図2は、実施例1の疎水性ダイヤモンド微粉末の水中分散図が示されている。
【図３】図3は、実施例1の疎水変性前後のダイヤモンド微粉末の水に対する接触角が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明をより明確に説明するために、以下、好ましい実施例及び図面を参照して本発明をさらに説明する。図面における類似する部品は、同じ符号によって表示される。当業者なら、下記具体的な説明内容は、説明するためのものであり、制限的なものではなく、これを以て本発明の保護範囲を制限してはならないと分かる。
【００２０】
実施例1
疎水性ダイヤモンド微粉末の製造方法のステップは以下のとおりである。
【００２１】
ダイヤモンド微粉末を80℃で4h真空乾燥し、乾燥後のダイヤモンド微粉末を4g取り、且つPTFEとともにそれを遊星型ボールミルにおいて12hボール研磨して複合し、研磨ボールは、直径が8cmであり、重量が130gである酸化ジルコニウムボールであり、研磨速度は500r/minである。複合されたダイヤモンド微粉末と余ったPTFEは、ナイロン又はステンレスふるいで分離し、疎水性ダイヤモンド微粉末を得る。
【００２２】
図1は、ダイヤモンド微粉末のボール研磨前後の形態図が示され、ボール研磨前のダイヤモンド粒子のサイズは15〜20μmであり、ボール研磨後は0.1〜7μmである。図2は、実施例1の疎水性ダイヤモンド微粉末の水中分散図である。疎水変性されないダイヤモンド微粉末が水中で沈降するのに対し、疎水変性後のダイヤモンド微粉末は水中で撥水する。ダイヤモンド微粉末を、10Mpaで、厚さが1mmである薄いシートにプレスし、水に対する接触角測定に用いる。図3は、疎水変性前後の実施例1のダイヤモンド微粉末の水に対する接触角である。疎水変性前に水に対する接触角は0°であり、疎水変性後に水に対する接触角は142°に達することができると見える。
【００２３】
実施例2
疎水性炭化ケイ素微粉末の製造方法のステップは以下のとおりである。
【００２４】
炭化ケイ素微粉末を80℃で4h真空乾燥し、乾燥後の炭化ケイ素微粉末を4g取り、実施例1の方法に基づいて疎水性炭化ケイ素微粉末を得る。得られた疎水性炭化ケイ素微粉末のサイズは0.1〜0.5μmである。炭化ケイ素微粉末を、10Mpaで、厚さが1mmである薄いシートにプレスし、接触角測定を行う。疎水変性前に水に対する接触角は0°であり、疎水変性後に水に対する接触角は136°に達することができる。
【００２５】
実施例3
疎水性酸化アルミニウム粉末の製造方法のステップは以下のとおりである。
【００２６】
酸化アルミニウム粉末を80℃で4h真空乾燥し、乾燥後の酸化アルミニウム粉末を4g取り、実施例1の方法に基づいて疎水性酸化アルミニウム粉末を得る。得られた疎水性酸化アルミニウム粉末の粒子サイズは0.1〜1μmである。酸化アルミニウム粉末を、10Mpaで、厚さが1mmである薄いシートにプレスし、接触角測定を行う。疎水変性前に水に対する接触角は0°であり、疎水変性後に水に対する接触角は150°に達することができる。
【００２７】
実施例4
疎水性ナノ二酸化チタンの製造方法のステップは以下のとおりである。
【００２８】
ナノ二酸化チタンを80℃で4h真空乾燥し、乾燥後の二酸化チタン粉末を4g取り、実施例1の方法に基づいて疎水性ナノ二酸化チタンを得る。得られた疎水性二酸化チタンの粒子サイズは0.1〜0.2μmである。二酸化チタン粉末を、10Mpaで、厚さが1mmである薄いシートにプレスし、接触角測定を行う。疎水変性前に水に対する接触角は0°であり、疎水変性後に水に対する接触角は143°に達することができる。
【００２９】
実施例5
疎水性還元鉄粉の製造方法のステップは以下のとおりである。
【００３０】
還元鉄粉を80℃で4h真空乾燥し、乾燥後の還元鉄粉を4g取り、実施例1の方法に基づいて疎水性鉄粉を得る。得られた疎水性鉄粉の粒子サイズは0.5〜5μmである。鉄粉を、10Mpaで、厚さが1mmである薄いシートにプレスし、接触角測定を行う。疎水変性前に水に対する接触角は17.8°であり、疎水変性後に水に対する接触角は138°に達することができる。
【００３１】
実施例6
疎水性炭酸カルシウム粉末の製造方法のステップは以下のとおりである。
【００３２】
炭酸カルシウム粉末を80℃で4h真空乾燥し、乾燥後の炭酸カルシウム粉末を4g取り、実施例1の方法に基づいて疎水性炭酸カルシウム粉末を得る。得られた疎水性炭酸カルシウム粉末の粒子サイズは0.1〜5μmである。炭酸カルシウム粉末を、10Mpaで、厚さが1mmである薄いシートにプレスし、接触角測定を行う。疎水変性前に水に対する接触角は0°であり、疎水変性後に水に対する接触角は124°に達することができる。
【００３３】
実施例7
疎水性カオリンの製造方法のステップは以下のとおりである。
【００３４】
カオリンを80℃で4h真空乾燥し、乾燥後のカオリンを4g取り、実施例1の方法に基づいて疎水性カオリンを得る。得られた疎水性カオリンの粒子サイズは0.1〜0.5μmである。カオリンを、10Mpaで、厚さが1mmである薄いシートにプレスし、接触角測定を行う。疎水変性前に水に対する接触角は0°であり、疎水変性後に水に対する接触角は120°に達することができる。
【００３５】
実施例8
疎水性ダイヤモンド微粉末の製造方法のステップは以下のとおりである。
【００３６】
ダイヤモンド微粉末を80℃で4h真空乾燥し、乾燥後のダイヤモンド微粉末を4g取り、PVDFとともにそれを遊星型ボールミルにおいて12hボール研磨して複合し、研磨ボールは、直径が8cmであり、重量が130gである酸化ジルコニウムボールであり、研磨速度は540r/minである。複合されたダイヤモンド微粉末と余ったPVDFをステンレスふるいで分離し、疎水性ダイヤモンド微粉末を得る。得られた疎水性ダイヤモンド微粉末のサイズは0.1〜1μmである。ダイヤモンド微粉末を、10Mpaで、厚さが1mmである薄いシートにプレスし、疎水変性後に水に対する接触角は135°に達することができる。
【００３７】
実施例9
疎水性酸化アルミニウム粉の製造方法のステップは以下のとおりである。
【００３８】
酸化アルミニウム粉末を80℃で4h真空乾燥し、乾燥後の酸化アルミニウム粉を4g取り、PPとともにそれを遊星型ボールミルにおいて12hボール研磨して複合し、研磨ボールは、直径が8cmであり、重量が130gである酸化ジルコニウムボールであり、研磨速度は540r/minである。複合された酸化アルミニウムと余ったPPをステンレスふるいで分離し、疎水性酸化アルミニウム粉末を得る。得られた疎水性酸化アルミニウム粉末のサイズは0.4〜2μmである。酸化アルミニウム粉末を、10Mpaで、厚さが1mmである薄いシートにプレスし、疎水変性後に水に対する接触角は122°に達することができる。
【００３９】
実施例10
疎水性カオリンの製造方法のステップは以下のとおりである。
【００４０】
カオリンを80℃で4h真空干燥し、乾燥後のカオリンを4g取り、HDPEとともにそれを遊星型ボールミルにおいて12hボール研磨して複合し、研磨ボールは、直径が8cmであり、重量が130gである酸化ジルコニウムボールであり、研磨速度は540r/minである。複合された酸化アルミニウムと余ったHDPEをステンレスふるいで分離し、疎水性カオリンを得る。得られた疎水性カオリンの粒子サイズは0.1〜1μmである。カオリンを、10Mpaで、厚さが1mmである薄いシートにプレスし、接触角測定を行う。疎水変性前に水に対する接触角は0°であり、疎水変性後に水に対する接触角は134°に達することができる。
【００４１】
比較例1
二酸化シリコン粉末を80℃で4h真空乾燥し、乾燥後の二酸化シリコン粉を4g取り、PTFEとともにそれを遊星型ボールミルにおいて12hボール研磨して複合し、研磨ボールは、直径が8cmであり、重量が130gである酸化ジルコニウムボールであり、研磨速度は500r/minである。複合された二酸化シリコン粉と余ったPTFEをナイロン又はステンレスふるいによって分離する。二酸化シリコン粉末を、10Mpaで、厚さが1mmである薄いシートにプレスし、接触角測定を行う。ボール研磨前の水に対する接触角は0°であり、PTFEと複合して研磨された後の水に対する接触角は0°であり、疎水性は向上していない。
【００４２】
比較例2
石墨を80℃で4h真空乾燥し、乾燥後の石墨を4g取り、PTFEとともにそれを遊星型ボールミルにおいて12hボール研磨して複合し、研磨ボールは、直径が8cmであり、重量が130gである酸化ジルコニウムボールであり、研磨速度は500r/minである。複合された石墨と余ったPTFEをナイロン又はステンレスふるいによって分離する。石墨を、10Mpaで、厚さが1mmである薄いシートにプレスし、接触角測定を行う。ボール研磨前の水に対する接触角は70.3°であり、PTFEと複合して研磨された後の水に対する接触角は38.4°であり、疎水性は向上していない。
【００４３】
比較例3
珪藻土を80℃で4h真空乾燥し、乾燥後の珪藻土を4g取り、PTFEとともにそれを遊星型ボールミルにおいて12hボール研磨して複合し、研磨ボールは、直径が8cmであり、重量が130gである酸化ジルコニウムボールであり、研磨速度は500r/minである。複合された珪藻土と余ったPTFEをナイロン又はステンレスふるいによって分離する。珪藻土を、10Mpaで、厚さが1mmである薄いシートにプレスし、接触角測定を行う。ボール研磨前の水に対する接触角は0°であり、PTFEと複合して研磨された後の水に対する接触角は7.1°であり、疎水性はほぼ向上していない。
【００４４】
明らかに、本発明の上述の実施例は、本発明を明確に説明するために挙げられた例に過ぎず、本発明の実施の形態に対する限定ではない。当業者からすれば、上述の説明に基づき、さらに他の異なる形式の変化又は変更を行うことができる。ここではすべての実施の形態を挙げきれないが、本発明の技術方案による自明な変化又は変更はいずれも本発明の保護範囲内である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019528326.tif 000005
【国際調査報告】
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2019528326.tif 000010
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