包括沉淀碳酸钙的纤维结构无定形二氧化硅、由其制造的物质组合物、及其使用方法技术

一种纳米复合物结构。合成纳米复合物被描述为具有包括纤维结构化无定形二氧化硅结构的第一组分，以及包括由压力碳酸化形成的沉淀碳酸钙结构的第二组分。该纳米复合物可以用于漆料和涂料中的填料。此外，该纳米复合物可以用于在制造纸制品中使用的涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】包括沉淀碳酸巧的纤维结构无定形二氧化括、由其制造的 物质组合物、及其使用方法政府利益声巧阳00引 不适用。附图版权 本专利文件的公开内容的一部分包含受到版权保护的内容。由于其出现在专利 和商标局的专利文件或记录中，专利所有人不反对任何人对专利文件或专利公开内容的复 审IJ，但无论如何保留所有版权权利。 阳00引 巧关专利申请 本申请要求2013年4月26日提交的题目为FIBROUSSTRUCTUREDAMORPHOUS SILICAINCLUDINGPRECIPITATEDCALCIUMCARBONATE,COMPOSITIONSOFMATT邸MADE T肥REW口H,ANDMET册DSOFUSET肥REOF的美国临时专利申请第61/816, 649号的优先权。
本申请设及新型填料和颜料、包括运样的组合物的物质组合物、W及使用该组合 物的方法。
技术介绍
填料和颜料是许多工业市场例如纸、漆料、塑料、混凝±和药物中的关键组分。填 料和颜料用于减少成本，改进功能性，并改进最终使用性能。一种广泛使用的颜料是二氧化 铁（Ti化)，其用于提供亮度和光散射性质。另一种广泛使用的颜料是气相二氧化娃（fumed silica)，其可W被加入某些组合物例如漆料产品中W提供触变性。一种不同的但是具有类 似名字发音的产品是娃粉（silicafume),其也将在下文进一步论述。 在纸制品中，常使用商品填料或颜料产品例如合成沉淀碳酸巧（PCC)、或者重质碳 酸巧（GCC)。使用的多种形式的PCC包括方解石结晶结构、文石结晶结构、和菱面体结晶结 构。运样的结晶结构通常特征为低长径比、中等亮度、和中等光散射能力。一些运样的材料 提供了改进的光学性质。并且，一些运样的材料增强了期望的成品属性，例如在用于纸张配 备时的纸张强度，或者在用于纸张涂层时的印刷质量。然而，在多种纸制品中保留有对可W 改进光散射能力的填料和/或颜料的需求。同样，在某些漆料制品及其用途中，保留有对填 料和/或颜料的改进光散射能力的需求。 在许多工业例如漆料、纸张、涂层W及在一些复合物中，二氧化铁是一种最广泛使 用的颜料。运样的使用通常可W改进亮度和/或改进不透明性。改进的不透明性质意味着 光散射性质得到改进，运提供了更难透视的产品。例如，通过使用具有不透明性质的填料可 W制造更不透明的薄纸（即，具有使其看起来似乎实际上更厚的透视性质）。用二氧化铁 在产品中提供上述性质主要是由于二氧化铁性质的组合，例如高折射指数（在约2. 49至约 2. 61的范围内）、小粒径（通常在0. 2微米至0. 4微米大小）、W及当用于多种产品中时相 邻的二氧化铁颗粒堆积在一起。然而，虽然具有独特的形状、尺寸、W及晶体结构，二氧化铁 具有某些局限性。首先，其具有很高的约4. 2克每立方厘米的密度。而且，为防止小的二 氧化铁颗粒在各种组合物中的团聚，通常必须使用分散剂。运样的分散剂通常对强度性质 具有有害的作用，特别是在经涂覆的纸张的情况下。并且，二氧化铁颗粒是高磨的。最终， 由于一些广泛使用的二氧化铁制造工艺的复杂性，运些工艺可能包括复杂的分离和纯化过 程，因此二氧化铁是目前可得的最昂贵的填料和/或涂覆颜料之一。 另一种可W用在一些应用中的填料和/或颜料是气相二氧化娃。气相二氧化娃 (也称为热解娃石）通常由四氯化娃的火焰裂解、或者由石英在3000°C的电弧炉中的汽化 制备。大多数气相二氧化娃的初级颗粒的表面积广泛地在约50至约600平方米每克的范 围内。而且，无定形气相二氧化娃颗粒可W被烙融成链状二级颗粒，其进而团聚成=级=维 颗粒。气相二氧化娃材料的一个局限性是其是非多孔的。此外，气相二氧化娃通常是高度 触变性的，并且因此可能引起高粘度的组合物，例如当被加入漆料和涂料中时。并且，用于 气相二氧化娃的制造工艺的环境影响W及气相二氧化娃通常的高成本限制了其使用。 娃粉（也称为微娃粉，但不要与刚才讨论的气相二氧化娃混淆）是一种无定形 (即，非结晶）材料。娃粉通常作为娃或娃铁合金的制备副产物W超细粉末收集。娃粉通 常处于平均粒径为约150纳米的球形颗粒的形式。娃粉具有约15至约30平方米每克范围 内的表面积。此外，娃粉是高度凝硬性（POZZOlinic)的材料，并且因此可W被用在水泥和 混凝±中W增强抗压强度、粘结强度和耐磨性。然而目前，作为其他材料的制备副产物的娃 粉，供应相对短缺。关于无定形二氧化娃化合物的制造，1980年10月28日公告的化k址ashi等人的 标题为NOVELAMORPHOUSSILICA,andPR孤UCTST肥REOF的US专利第4, 230, 765 号记载了 用于由娃酸巧水合物制备多种类型无定形二氧化娃化合物的方法。然而，他没有开发出具 有提供合适的性能W用在本文所述的高性能纸张涂层中的尺寸和某些性能的产品。而且， 他没有认识到通过仔细控制反应条件，可W选择性地确定碳酸巧相对于无定形二氧化娃基 底的固着，而运样做增强了由运样的产品提供的性质，特别是对于高性能纸张涂覆组合物。总的来说，刚刚讨论的填料和/颜料通常具有受限的作用。在许多应用中，各自可 能具有单一或有限数量的产品增强性质。因此，对多功能填料和/颜料保留有尚未得到满 足的需求，所述填料和/或颜料可W在多种应用中替代昂贵的填料和颜料例如二氧化铁、 气相二氧化娃或者娃粉。如果运样的新填料和/或颜料提供至少一些理想性质例如（1)高 表面比、（2)高长径比、（3)高亮度和（4)高光散射系数的组合将是有利的。并且，如果运样 的多功能填料和/或颜料是环境安全的，并且W可与昂贵的填料例如二氧化铁、气相二氧 化娃或娃粉相竞争的价格可得，将会更加有利。因此，据信提供独特的多功能填料和/或颜 料对填料和颜料领域和科学将会是令人关注且重大的贡献。【附图说明】本文所述进展的各个方面将通过示例性实施方式的方式描述，所述示例性实施方 式在附图中说明，其中相同的附图标记指代相同的元件，其中： 图 1 是PIRA国际在 2005年 11 月公布的标题为HieNanotechnologyMarke1:place的图，该图表明多种工业可得益于纳米技术，并且列出了其中关于纳米材料正在进行研究 的一些关键区域。 图2是通过扫描电镜在2000倍放大率下所见的新型纳米复合物材料的照片，该新 型纳米复合物材料包括纤维枕或草煤结构，该结构在纳米结构的无定形二氧化娃的至少一 些相邻纤维之间具有间隙空间，并且具有在其中、或其上、或从其伸出的纳米纤维结晶文石 相的沉淀碳酸巧（纳米复合物材料合在一起可W用缩写"SAS&FCA"描述），如本文所述制 备，在图片的中央和底部显示出作为纤维结晶文石的伸长的"针"状晶体，而图片右上角和 沿右侧的形状主要包括草煤构造的结构化无定形二氧化娃产物，该草煤构造呈现出在相邻 纤维元素之间具有间隙空间的纤维外观。[001引图3是刚才示于上图2中的样品的X射线衍射狂畑）扫描图，W及包括方解石、雪 娃巧石、硬娃巧石和文石的对照化合物的扫描图；数据表明样品包括与文石结晶样品在相 同位置的XRD峰，具有少量变针娃巧石晶体。 图4是合成硬娃巧石形式的合成纳米纤维娃酸巧水合物（CSH)的实施方式通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物质组合物，包括：纳米复合物结构，其具有：(a)纤维无定形二氧化硅组分，所述纤维无定形二氧化硅组分以三维草垛构造提供，所述三维草垛构造呈现出在无定形二氧化硅纤维之间具有间隙空间的纤维结构，具有无规交错的无定形二氧化硅纤维或长丝互相固定的内层和外层；(b)结晶碳酸钙组分，所述结晶碳酸钙组分包括文石针结构，所述文石针结构产生自所述纤维无定形二氧化硅组分；以及(c)其中所述纳米复合物结构具有约10微米至约40微米范围内的主轴长度L以及约40m2/g至约200m2/g的表面积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·K·马图尔，
申请(专利权)人：太平洋纳米产品公司，
类型：发明
国别省市：美国;US