颜料制造技术

本发明专利技术涉及基于在表面上具有掺杂的二氧化锡层的薄片状基材的半导体颜料，以及颜料在涂料、漆料、印刷油墨、塑料、安全应用、地板覆盖物、薄膜、配制剂、陶瓷材料、玻璃、纸中的用途，用于激光标记、在热保护，在干制剂，在颜料制备和特别作为压敏颜料的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】颜料本专利技术涉及基于片状基材的半导体颜料，其在表面上具有有半导体能力的层，以及颜料在涂料、漆料、印刷油墨、塑料、传感器、安全应用、地板覆盖物、薄膜、配制剂、陶瓷材料、玻璃、纸中的用途、用于激光标记、在热保护、在干制剂中、在颜料制备中，作为光半导体和特别作为在功能材料中的压敏颜料(Varistorpigment)用于高压技术的用途。导电性颜料目前用于各种应用领域，例如用于防静电涂层、防静电地板覆盖物、防爆室的防静电设备或用于塑料上漆的导电性底漆。在这些应用中，低的表面电阻和体积电阻是必要的，以确保操作安全的电状况。对于所使用的颜料，因此存在着导电性尽可能良好的要求。通常使用炭黑或石墨，以增高介电材料的导电性。这些材料满足高导电性的要求，但是具有缺点，即它们是黑色的并从而总是导致所掺入的材料发黑。因此这种解决方法限制于深色至黑色的应用，且由于此限制并不总是实用的。基于透明片状基材的导电性颜料是已知的。这种颜料基于用(Sn，Sb)02或用TiO2/SiO2/ (Sn, Sb) O2的层序列(例如Merck KGaA公司的Minatec 31CM或30CM)涂层的薄云母片。这类颜料例如描述在专利 DE3842330、DE4237990、EP0139557、EP0359569、EP0743654和U.S.7，416，688中。这些颜料是透明的，具有浅的本色和高的导电性。用这种颜料可提供具有千欧姆*厘米范围表面电阻率的浅色或透明的导电涂层。所述的值适用于直流电压和低频率的交流电压。如果电介质基体内的颜料体积浓度高于渗滤阈值，则随后在含颜料的材料中达到低电阻值。所述的渗滤阈值是导电性颜料在电介质中可以形成连续导电路径的最小浓度。在此浓度范围内，当颜料体积浓度微小变化时，材料的电阻发生十的指数级变化。典型地，该阈值为制剂中10-20体积％的颜料。如果颜料体积浓度低于此阈值，电阻主要由介电基质材料来确定。以漆料或成型体形式的这些材料的表面电阻率，在干燥的气氛中通常位于万亿欧姆的范围内。 具有电阻率在IO8-1O1 2欧姆*厘米范围内的涂层或功能材料，例如在高压技术或在传感器元件中非常令人感兴趣。将具有非线性特性的半导体功能材料，在电子工程中有针对性地用于控制电子组件的功能。非线性特性的实例是电压依赖性电阻。这类应用例如在Andreas Kiichler的《Hochspannungstechnik》(Springer出版社，第3版，2009)或在第3届ETG-专题会议(Wiirzburg，2008)的ETG-专业报告110和112中有描述。具有电压依赖性电阻的材料例如作为压敏电阻(Varistor)使用。具有电压依赖性电阻的半导体涂层和带材用于高压绝缘中的电场控制，例如用于电缆设备中电阻性场控制。现有技术中是复合材料由碳化硅和介电粘结剂以涂料或带材的形式构成。此处，对于改善的材料性能有持续的要求。在DE19839285中建议，将用掺锑的氧化锡涂覆的导电性颜料在带材中用于发电机中的终端电晕防护(Endengl immschutz)。在该专利技术中，使用具有高导电性的颜料，剂量介于渗滤阈值的范围内。所述的颜料在掺锑的氧化锡中包含12至15Mol%的锑，带材的电阻通过颜料在树脂基质中的浓度调节。但是使用具有高导电性的导电性颜料仅能很困难地调节得到在IO8至IO12欧姆*厘米范围内的电阻率，因为对于高电阻的功能材料，必须配制颜料浓度在渗滤阈值范围内的制剂。在此浓度范围内，电性能会发生跳跃性改变。轻微的浓度波动、交联度、残留溶剂含量或水含量或者还有外部参数如温度可以使功能材料的电阻以十的数次幂波动。稳定的状态仅能花费很大成本来调节和维持。通过低浓度的导电性颜料准确控制介电材料中高电阻的方法，在实践中无法使用。因此迫切需要一种颜料，用其可获得具有可良好调节的和稳定的电特性的半导体功能材料。因此本专利技术的目的在于找到一种半导体颜料，用其可以配制半导体涂层和功能材料，其在颜料体积浓度高于渗滤阈值时具有在IO8-1O12欧姆*厘米范围内的电阻率和电阻的特定的电压依赖性。本专利技术的其他目的在于，提供具有低固有颜色、高机械稳定性和易分散性的半导体颜料。令人惊奇地发现，根据本专利技术的颜料满足这些要求。根据本专利技术的颜料相对现有技术中的导电性颜料，特别具有高电阻、电阻的可调节的非线性、其白色的本色、小的粒度和良好的可分散性的特点。与深色导电性颜料相比，根据本专利技术的颜料在其中在应用体系的颜色方面要求有变化余地(漆料、塑料、印刷油墨)的应用中显示出显著的优点。因此颜色和导电性可以以非常好的方式和方法组合，而使用炭黑时总是局限于深色。但总体而言，对浅色的半导体颜料、特别是具有压敏电阻性能的白色和半导体颜料的要求至今仍未满足。本专利技术的主题是基于片状基材的颜料，其特征在于，其在表面上具有由掺杂的二氧化锡层构成的导电层，其中锡:掺杂剂的摩尔比=99.99:0.01至97:3。此外，根据本专利技术的颜料的应用也是本专利技术的主题。具有白色本色的半导体颜料特别适合用于涂料、漆料、印刷油墨、塑料、传感器例如在平面的触摸传感器中、安全应用、地板覆盖物、薄膜、配制剂、陶瓷材料、玻璃、纸、用于干制剂中、用于颜料制备中和用作为光半导体及特别优选在功能材料中作为压敏颜料特别用于高压技术。半导体的或半导体型颜料在此专利申请中指的是具有以下特性的颜料:与具有小于100千欧姆*厘米、优选小于I千欧姆*厘米的粉末电阻率的导电性颜料不同，半导体颜料的粉末电阻率在100千欧姆*厘米到100兆欧姆*厘米的范围内。含有半导体颜料的涂层的电阻范围位于电阻率在兆欧姆至万亿欧姆范围内的绝缘材料的电阻范围下限区域。根据本专利技术的半导体颜料基于薄片状基材，其用半导体层涂覆。原则上所有本领域技术人员已知的透明薄片状基材均适合作为薄片状基材。特别适合的基材选自由TiO2薄片、合成云母薄片、天然云母薄片、玻璃薄片、SiO2薄片、滑石、高岭土、絹云母、Al2O3薄片，或它们的混合物组成的组。非常特别优选的基材是天然的或合成的云母薄片，此外还有Al2O3薄片。薄片状半导体颜料具有相对于球形颜料而言显著的应用技术优势。例如，使用薄片状半导体颜料比用球形颜料可以在明显更低的颜料体积浓度下实现期望的材料电阻。基础基材的尺寸本身不是关键，且可以针对各个使用目的确定。通常薄片状的基片具有0.02至5 μ m、特别是介于0.05至4.5 μ m之间的厚度。其他两个维度的延伸尺寸通常为介于I至250 μ m、优选介于2至200 μ m、特别优选介于5和150 μ m之间。玻璃薄片优选具有< Ι.Ομπκ特别是< 0.8μπ 及非常特别优选< 0.5μπ 的层厚。薄片状基材的形状因子，即颗粒的最长轴与厚度的比值至少为4、优选大于10。本专利技术中半导体层是掺杂的二氧化锡。掺杂剂优选是阳离子或阴离子，或者两种或更多种阳离子的混合物，或者至少一种阳离子和至少一种阴离子的混合物，或者至少两种阴离子的混合物。优选的阳离子选自由锑、钴、钨、钥、铬、铜、钛和铁，此外还有镓、铝、铟、铊、锗、锡、磷和砷组成的组。优选的阴离子选自由氟，氯和磷酸根组成的组。在一个特别优选的实施方案中，使用-锑掺杂的二氧化锡，-氟掺杂的二氧化锡，-氯掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：R·吕格尔，M·昆茨，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：
国别省市：