金屬氧化物粉末及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供絕熱性優(yōu)異且降低了體積密度的球狀金屬氧化物粉末、及其制造方法。一種金屬氧化物粉末，其以球狀的獨(dú)立顆粒為主要成分，通過(guò)BET法得到的比表面積為400m2/g以上且1000m2/g以下，通過(guò)BJH法得到的孔容為2mL/g以上且8mL/g以下，吸油量為250mL/100g以上。此外，一種中空狀的球狀金屬氧化物粉末的制造方法，其包括形成O/W/O型乳液的工序。
【專利說(shuō)明】金屬氧化物粉末及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新型的金屬氧化物粉末及其制造方法。具體而言，涉及比表面積、孔容及吸油量大，為球狀顆粒，絕熱性優(yōu)異，作為絕熱材料、各種填充劑、添加劑等有用的金屬氧化物粉末。
【背景技術(shù)】
[0002]在金屬氧化物粉末中，比表面積、孔容大的金屬氧化物粉末具有絕熱性優(yōu)異的特征。尤其是，邊抑制由干燥產(chǎn)生的收縮(干燥收縮)邊進(jìn)行凝膠體所含液體的干燥而得到的物質(zhì)被稱為氣凝膠，適合作為各種絕熱用的材料使用。
[0003]氣凝膠為具有高孔隙率的材料，具有優(yōu)異的絕熱性。其中，所謂的氣凝膠是指具有多孔結(jié)構(gòu)、帶有作為分散介質(zhì)的氣體的固體材料，特別是指孔隙率60%以上的固體材料。需要說(shuō)明的是，孔隙率是指用體積百分率表示表觀體積中含有的氣體量的值。固體傳導(dǎo)(熱振動(dòng)的傳播)、對(duì)流及輻射分別對(duì)物體內(nèi)部的熱傳導(dǎo)有貢獻(xiàn)，對(duì)于孔隙率大的材料而言通常對(duì)流的貢獻(xiàn)最大。與之相對(duì)，氣凝膠中孔徑極小、為10~IOOnm左右，因此孔隙中氣體的移動(dòng)被大幅地限制，顯著阻礙了由對(duì)流產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)。因此氣凝膠具有優(yōu)異的絕熱性。
[0004]例如作為二氧化硅氣凝膠的制法，已知有如下方法:將烷氧基硅烷作為原料來(lái)使用，將使該烷氧基硅烷的水解產(chǎn)物縮聚而得到的凝膠狀化合物在分散介質(zhì)的超臨界條件下干燥(專利文獻(xiàn)I)?；蛘?，還已知有如下方法:通過(guò)將硅酸堿金屬鹽作為原料來(lái)使用，使該硅酸堿金屬鹽與陽(yáng)離子交換樹脂接觸或?qū)o(wú)機(jī)酸添加到該硅酸堿金屬鹽中，從而制成溶膠，在使該溶膠發(fā)生凝膠化之后，將該凝膠在分散介質(zhì)的超臨界條件下干燥(專利文獻(xiàn)2和3)。
[0005]在上述公知的制造方法中，通過(guò)將凝膠中的分散介質(zhì)在超臨界條件下干燥去除，從而抑制干燥收縮且將分散介質(zhì)置換為氣體，由此可制造具有高孔隙率的氣凝膠。然而，對(duì)于通過(guò)上述超臨界條件進(jìn)行干燥的氣凝膠，實(shí)現(xiàn)超臨界狀態(tài)所花費(fèi)的成本極高，因此實(shí)際用途限于與這種高成本相符的特殊的物質(zhì)。因此，提出了以成本降低為目的的常壓干燥法(專利文獻(xiàn)4)。
[0006] 氣凝膠有各種用途，具有作為真空絕熱材料用的芯材使用的用途、作為絕熱涂料用的添加劑使用的用途。在這樣的用途中，氣凝膠顆粒的形狀是重要的。例如作為真空絕熱材料的芯材使用時(shí)，由于對(duì)流對(duì)熱傳導(dǎo)沒(méi)有貢獻(xiàn)，因此為了進(jìn)一步提高絕熱性，重要的是降低固體傳導(dǎo)的貢獻(xiàn)(固體導(dǎo)熱)。通過(guò)使用球狀的顆粒，可減小顆粒彼此接觸的區(qū)域(接觸點(diǎn))的面積，因此可降低介由顆粒的接觸的導(dǎo)熱。因此，通過(guò)將球狀的氣凝膠顆粒作為真空絕熱材料的芯材使用，可進(jìn)一步提高真空絕熱材料的絕熱性。此外，作為涂料用的添加劑使用時(shí)，通過(guò)制成球狀，可提高填充率。
[0007]作為球狀氣凝膠的制法，提出了下述方法:使用混合噴嘴將酸和硅酸堿金屬鹽混合之后，進(jìn)行噴霧，維持液滴的狀態(tài)下使其凝膠化(專利文獻(xiàn)5)。
[0008]然而，球狀顆粒的氣凝膠由于流動(dòng)性良好，因此體積密度有變高的傾向。體積密度和固體導(dǎo)熱一般而言具有正相關(guān)性，因此期待通過(guò)降低體積密度，可進(jìn)一步降低固體導(dǎo)熱。所以，例如在將球狀顆粒的氣凝膠作為真空絕熱材料用的芯材使用的情況等中，特別期待體積密度的降低。[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:美國(guó)專利第4402927號(hào)說(shuō)明書
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本特開平10-236817號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)3:日本特開平06-040714號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)4:日本特開平07-257918號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)5:日本特表2002-500557號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0017]因此本發(fā)明以提供絕熱性優(yōu)異且降低了體積密度的球狀金屬氧化物粉末及其制造方法為課題。
[0018]用于解決問(wèn)題的方案
[0019]本發(fā)明人等為了解決上述的問(wèn)題，進(jìn)行了反復(fù)深入研究，結(jié)果構(gòu)想在球形氣凝膠顆粒的內(nèi)部設(shè)置一個(gè)或多個(gè)中空部。本發(fā)明人等進(jìn)行了進(jìn)一步研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)形成以金屬氧化物溶膠為W相的0/W/0型乳液，使該溶膠發(fā)生凝膠化，從而得到如上所述的中空的氣凝膠顆粒，以致完成本發(fā)明。
[0020]本發(fā)明的第一方式為一種金屬氧化物粉末，其特征在于，其以球狀的獨(dú)立顆粒為主要成分，通過(guò)BET法得到的比表面積為400m2/g以上且1000m2/g以下，通過(guò)BJH法得到的孔容為2mL/g以上且8mL/g以下，吸油量為250mL/100g以上。
[0021]在本發(fā)明中，詞匯“金屬氧化物”被廣義地解釋，為如下概念:除氧化鋁(A1203)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鋯(ZrO2)等狹義的金屬氧化物之外，還包括二氧化硅(SiO2)。此外，硅
(Si)也視作屬于金屬元素來(lái)處理。此外，“金屬氧化物”也視作包括復(fù)合氧化物(例如二氧化硅-氧化鋁等)。
[0022]在本發(fā)明中，“獨(dú)立顆?！睘椤熬奂w?！钡姆戳x詞。以球狀的獨(dú)立顆粒“為主要成分”是指:對(duì)于對(duì)2000個(gè)以上的金屬氧化物粉末顆粒使用掃描電子顯微鏡(SEM)通過(guò)二次電子檢測(cè)在倍率1000倍下觀察的SEM像進(jìn)行圖像分析時(shí)，相對(duì)于SEM觀察到的顆粒、即在SEM像中該顆粒總體含有的顆?？倲?shù)，球狀獨(dú)立顆粒的個(gè)數(shù)所占的比例為50%以上。該比例優(yōu)選為70%以上，更優(yōu)選為80%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為85%以上，也可以為100%。其中，確定SEM觀察到的顆粒的總數(shù)時(shí)，將形成一個(gè)聚集顆粒的顆粒群計(jì)為I個(gè)顆粒。此外，某個(gè)獨(dú)立顆粒是否為“球狀”，通過(guò)測(cè)定該獨(dú)立顆粒在該SEM像中的圓形度來(lái)進(jìn)行。圓形度為0.8以上時(shí)，該獨(dú)立顆粒判斷為“球狀”，低于0.8時(shí)判斷為非“球狀”。對(duì)于各顆粒，“圓形度”是指通過(guò)下述式(I)得到的值C。[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種金屬氧化物粉末，其特征在于，其以球狀的獨(dú)立顆粒為主要成分， 通過(guò)BET法得到的比表面積為400m2/g以上且1000m2/g以下， 通過(guò)BJH法得到的孔容為2mL/g以上且8mL/g以下， 吸油量為250mL/100g以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物粉末，其中，所述吸油量相對(duì)于所述通過(guò)BJH法得到的孔容的比為0.70以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬氧化物粉末，其中，通過(guò)圖像分析法求出的顆粒的平均圓形度為0.80以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的金屬氧化物粉末，其中，通過(guò)圖像分析法求出的平均粒徑為Iym以上且20 μ m以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的金屬氧化物粉末，其特征在于，其被疏水化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的金屬氧化物粉末,其中,所述金屬氧化物為二氧化硅或以二氧化硅為主要成分的復(fù)合氧化物。
7.—種中空狀的球狀金屬氧化物粉末的制造方法，其特征在于，其包括形成0/W/0型乳液的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中空狀的球狀金屬氧化物粉末的制造方法，其特征在于，其以如下順序包括下述工序: (1)制備水性的金屬氧化物溶膠的工序； (2)形成以該水性的金屬氧化物溶膠為W相的所述0/W/0型乳液的工序； (3)使所述金屬氧化物溶膠發(fā)生凝膠化，從而將所述0/W/0型乳液轉(zhuǎn)換為凝膠體的分散液的工序； (4)將該分散液所含有的水分置換為20°C下的表面張力為30mN/m以下的溶劑的工序; (5)用疏水化劑處理所述凝膠體的工序'及 (6)去除所述置換的溶劑的工序。
9.一種絕熱材料,其具有權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的金屬氧化物粉末而成。
【文檔編號(hào)】C01B33/18GK103476707SQ201280018434
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月28日
【發(fā)明者】藤本若菜, 福壽忠弘, 沼寬 申請(qǐng)人:株式會(huì)社德山