流动性改进的粉末状氧化锌,其制备方法以及其在聚合物中的应用技术

本发明专利技术涉及利用喷嘴（６）使锌含氧化合物的水悬浮液在热空气流中雾化以能够获得粉末的方法，其Ｆｌｏｄｅｘ指数小于１５，并且其可压缩性指数小于２０％。所述粉末由微球形颗粒形成，所述微球形颗粒的直径约为５０－２００微米，优选７０－９０微米，其由更小的单一颗粒制成，所述单一颗粒可完全分散于例如弹性体或油漆中。所述产品能够有利地用于橡胶硫化。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,其制备方法以及其在聚合物中的应用的制作方法
本专利技术涉及流动性改进的粉末状锌含氧化合物，其制备方法及其在聚合物领域中，尤其是在弹性体中的应用。在下述的整个文本中，锌含氧化合物是指锌的氧化物，氢氧化物，碳酸盐或羟基碳酸盐，以及它们的衍生物。氧化锌被用在各种不同领域中，如搪瓷、压敏电阻、油、油漆、聚合物用各种试剂、以及塑料和弹性体的领域，甚至用在动物饲料领域中。对这些众多应用来说，其呈现各种不同的形式，通常为粉末状。在弹性体的特定领域中，氧化锌在弹性体交联期间尤其被用作硫化反应的螯合催化剂，或者被用作半补强填料-作为交联反应(即使用硫化剂如硫形成三维桥接网络)的催化剂，氧化锌与硬脂酸结合形成可溶于树胶的活化络合物，其与硫化剂结合从而使弹性体的大分子链固定；在某些参数变化(氧化锌的种类，比表面积等)的情况下，作用机理是瞬变的(不太稳定的络合物)和/或不确定的；-作为填料，与其它粉末状产品(炭黑，白垩，高岭土，滑石等)一样，它将赋予产品以特定的性能(传导性，改进的弹性等)。在绝大多数应用中，氧化锌的物理和化学参数影响产品的性能。为了量化各种不同氧化锌之间的差异，生产商通常使用可对其进行分类的物理和化学参数，尤其是-以m2/g表示的产品的BET(表示比表面积)-重金属残留量(表示纯度)。对于给定的化合物，所测得的BET比表面值相当于产品的可及表面。该表面根据测量用溶剂的性质(气体或液体)而变化，因而是一个指示值。普遍接受的是，具有高BET的产品具有改进的表面化学活性(反应性)，但难以分散。目前市场上可买到其具有宽范围BET比表面积值的氧化锌，该范围约为0.5m2/g-100m2/g。由于比表面积被认为是对ZnO反应性特别有影响的变量，因此制造商根据其随后的应用而使用各种不同的合成方法来获得不同物理性质的氧化物。制造方法之一是所谓的“湿”法。该方法包括两个主要阶段阶段1在水存在下，SO2与金属锌反应生成ZnS2O4，然后利用碱性剂(NaOH)进行沉淀以便得到氧化锌或氢氧化锌沉淀，接着过滤，然后洗涤。正是在沉淀反应期间，有可能首先控制产品的BET(特别是根据沉淀速率、碱性剂的性质、产品浓度等来控制)。这是因为，获得氧化锌或氢氧化锌饼的条件将决定产品的最终性质(颗粒形状，比表面积等)。这些参数也可在随后的处理操作中进行改进，但绝大多数的常规特性均源于该第一络合反应阶段。阶段2在该阶段中，进行氢氧化锌或氧化锌的煅烧，或干燥由滤饼获得的氧化物，氧化物随后被包装入袋或投料。可按如下方式进行干燥-在旋转炉中进行，在其中，产品直接与火焰接触或与热炉壁接触，从而获得非常硬的大颗粒，因而在使用之前需要进行研磨。如此获得的氧化锌常具有低比表面积；-或者按照所谓的“闪蒸(flash)”法，在热空气流中对密实的滤饼进行抽吸。所获得的产品是非常细的粉末，有时有附聚物，其在分散之前需要研磨。对干燥方法及其参数(温度，流体速度，设备类型等)的选择可以获得特定的产品。然而，这些干燥技术产生的氧化锌具有普通的流动性，经常有附聚物，并且在储存期间结块。另外，这些附聚物对于所述氧化物在弹性体中良好的结合来说是有害的，而且在其运输期间，常常堵塞管道。本专利技术人出人意料地发现，通过使用用于干燥锌含氧化合物并且尤其是氧化锌的雾化方法，并通过精确调节某些操作参数，可以获得具有改进的流动性和分散性以及良好的反应性的锌含氧化合物，同时不会改变其比表面积。本专利技术因而涉及呈微球状的锌含氧化合物，其特征在于它具有低于15，优选低于10的Flodex指数。Flodex指数是一种用于测量粉末流动能力的试验。使用的装置是其中放置待试验粉末的容器，并且其基底由带有校准孔的隔膜组成，通过所述孔可以观察所述粉末是否有任何流动。通过逐级试验确定所述粉末自由通过的最小直径。该直径(毫米)对应于Flodex指数。因此，非常低的指数(低于15，乃至低于10)表示具有非常高流动性的产品，在此被称作“自由流动”。许多优点均归因于此，这些优点尤其是-方便装袋；-改善半自动和自动系统中的配料条件，主要涉及可重复性、配料速率、消除堵塞和结块效应；-在例如气动传送过程中，消除粉末在管道系统拐弯处的停滞；-在各种加工操作期间(例如在配料，容器添料期间等)限制细屑的散发，这明显减少了与安全，环境和产品损耗有关的问题。优选地，本专利技术的粉末状锌含氧化合物的视密度大于约0.8。另外，其有利地具有小于约20％，优选小于约15％，有利地约10-12％的可压缩性指数。因此，所述粉末状锌含氧化物能够长期储存(至少一年)，而不会形成附聚物或出现“结块”现象。锌含氧化合物优选地选自氧化锌、氢氧化锌、碳酸锌、羟基碳酸锌或者它们的混合物。本专利技术还涉及上述锌含氧化合物的制备方法，其特征在于，它包括在雾化室内，使用喷嘴将固含量为25-70重量％的所述锌含氧化合物的水悬浮液在约为10-100巴的压力下注射到进入温度约为250-800℃且离开温度约为50-300℃的气流中。固含量为25-70重量％，优选35-60重量％的锌含氧化合物的水悬浮液对于通过喷嘴进行喷雾(雾化)来说具有足够的流动性。所述水悬浮液中的固含量优选为40-45重量％。本专利技术的干燥技术允许在悬浮液中添加某些添加剂，并可在产品中获得完全均化。特别是，如果希望将固含量增加至45-70重量％，那么可有利地添加用于稳定所述悬浮液的分散剂，如聚丙烯酸酯。气流可以是空气，氮气或任何合适的气体(源于再循环，例如由燃烧方法获得)。优选地，所述气流为空气流。气体离开雾化室的温度有利地是90-220℃，优选105-170℃。在雾化室内的停留时间不超过10秒，优选约4-5秒。所获得产品的BET比表面积可高达150m2/g，但其有利地是低于100m2/g，优选低于50m2/g。本专利技术方法(被称作雾化法)是这样一种干燥方法，它可以保持颗粒得自沉淀反应的所有物理化学性质(尤其是比表面积)，同时通过促使形成具有窄粒度分布的微球而改进产品的宏观结构。实际上，显然所述微球的D50(对应于总粒度分布曲线的50％的尺寸)为约50-200μm，有利地是约50-100μm，优选约70-90μm。为了获得颗粒的窄粒度分布，在将锌含氧化合物的悬浮液引入雾化室中时，注射喷嘴优于转盘。这是因为，为了获得较大的颗粒，利用转盘时必须要降低其转速。因而，投射出的小滴在到达室壁之前由于太大而无法干燥，并且将在壁上引起沉积。在本专利技术中，通过将喷嘴出口直径(例如0.8-6mm)的选择与压力的调整相结合可以使所需的微球尺寸在约50-100μm之间变化，同时以窄粒度分布对其进行生产。有利地，注射压力约为15-80巴。所使用的喷嘴优选是具有涡流室的喷嘴。通过本专利技术方法获得的锌含氧化合物不再“结块”，并且可获得“微球”型的流动，这使得产品非常容易通过气动通道输送而不会堵塞管道。这对于本专利技术的锌含氧化合物在粉末成分气动迁移的工业混合器中的应用以及其在聚合物基体中的应用来说是一个非常重要的优点，从而防止在混合阶段形成不可分割的附聚物。这些优点尤其可以在弹性体硫化期间呈现。因而，业已发现，在降低混合时间的情况下尤其是羟基碳酸锌和氧化锌更好地分散在橡胶基体中，以及更好地可重复性(其通过诸如交联度，断裂强度和抗伸长强度这样的本文档来自技高网...

【技术保护点】
由更小的单一颗粒构成并具有小于１５的Ｆｌｏｄｅｘ指数的微球状锌含氧化合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T吉迪，J波拉尔，
申请(专利权)人：列日氧化物工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]