專利名稱：：制備包括粒子的組合物的方法制備包括粒子的組合物的方法
背景技術(shù)：
：粒子的處理、混合和遞送有時會具有挑戰(zhàn)性。通常，粒子本身的一種或多種物理特性對具體的應用來說是重要的。例如，粒子形狀、粒子大小和粒子孔隙度常常描述重要的物理特性或特征。粒子在使用或儲存期間所遭遇的環(huán)境條件(濕度、溫度、剪切力以及其他條件)可能并且經(jīng)常確實影響一種或多種粒子特性。聚集、凝聚、磨損和絮凝代表了對粒子的一些較常見的降解效果，并且它們的存在或累進將大大限制粒子的效用。各種諸如藥品、食品、塑料、陶瓷加工、油漆、涂層、油墨和電池制造行業(yè)的工程師和操作者日常所面臨的問題是如何獲得粒子的均勻共混物。即使當獲得了可接受的共混物時，又出現(xiàn)了如何保持共混物通過一個或多個下游設備的其他挑戰(zhàn)。加工之前以及加工期間，共混不足或無法保持充分的共混可導致額外且不必要的花費，包括與材料不合格和產(chǎn)量降低、共混時間和能量增加、生產(chǎn)力降低、啟動延遲以及次品或不合格產(chǎn)品相關(guān)的花費。原料和中間產(chǎn)物發(fā)生粉末結(jié)塊，尤其是在儲存期間(例如在袋或轉(zhuǎn)筒中)發(fā)生粉末結(jié)塊，也會造成嚴重的問題。粉末結(jié)塊與無法獲得均勻的共混物和混合物均會降低批料的均勻度，除了其他缺點以外，可能還要求增加測試和取樣。一些流動性助劑是已知的。例如，熱解法二氧化硅是可用于改善流動特性的常見粉末添加劑。雖然相對便宜，但是熱解法二氧化硅經(jīng)常無法有效地防止多種類型的粒子的凝聚。流動性也是一個程度的問題；熱解法二氧化硅的許多(如果不是最多)使用將導致一定程度的凝聚和聚集。一些要求不高的工業(yè)應用可允許一定程度的凝聚，但是在要求較高的應用中則是不允許的。然而，涉及粉末的精確定量或混合的應用則要求更多。即使在相對要求不高的應用中，改善粉末流動特性的能力可以導致均勻性增加，同時使混合條件更加溫和或使混合周期更短。另外，粉末流動性增加可允許使用較低含量的昂貴成分(如染料和顏料)，尤其是在使用一定量上述成分的需要與所述材料在與之混合的粉末中的分散度相關(guān)的情況下。如今，粒子處理和加工技術(shù)顯著落后于用于液體加工的伴隨技術(shù)的發(fā)展步伐，并且仍存在眾多當前方法無法有效解決的處理粉末的實際問題。顯示具有增強的流動性和可加工性的粒子是包括要求高的工業(yè)在內(nèi)的廣泛應用領(lǐng)域應用所需的。因此，本發(fā)明可用于諸如藥品、食品、塑料、陶瓷、油漆、涂層、油墨之類的領(lǐng)域中的多種制造加工和/或包裝中的任一種。
發(fā)明內(nèi)容在一個方面，本發(fā)明提供一種制備包括多個粒子(如陶瓷(即玻璃、晶體陶瓷、玻璃陶瓷以及它們的組合)粒子和聚合物粒子)和納米粒子的組合物的方法，該方法包括提供第一組合物，該組合物包括第一多個粒子和納米粒子，其中該納米粒子以超過足以實現(xiàn)以下條件中至少一個的量存在于第一組合物中(a)相對于不含納米粒子的第一組合物，改善第一多個粒子的分散度、可浸性、流動性、流化性、填充系數(shù)或振實密度中的至少一種；或(b)相對于總體的不含納米粒子的第一多個粒子，降低第一組合物總體的堆積體積或夾帶氣體中的至少一種；以及添加第二多個粒子至第一組合物以提供第二組合物，其中納米粒子以至少足以實現(xiàn)以下條件中的至少一個的量存在于第二組合物中(a)相對于不含納米粒子的第二組合物，改善第一多個粒子和第二多個粒子總體的分散度、可浸性、流動性、流化性、填充系數(shù)或振實密度中的至少一種；或(b)相對于不含納米粒子的第二粒子組合物，減小第二組合物的堆積體積或夾帶氣體中的至少一種(其中流動性是由測試A、F、G(或H，如果適用的話)和I(以及流動性和可浸性的卡爾指數(shù)表)測定的指數(shù)的總和；可浸性是由流動性和測試B、C和J(以及流動性和可浸性的卡爾指數(shù)表)測定的指數(shù)的總和，堆積體積(見測試D)、分散度(見測試J)、夾帶氣體(見測試F)和振實密度(見測試E)如標題為"TestMethodforBulkSolidsCharacterizationbyCarrIndices(用于通過卡爾指數(shù)表征堆積固體的測試方法)；ASTMD6393-99"的文件中所述測定；流化性如實例3中所述測定；并且填充系數(shù)如實例3中所述測定(在下面的實例部分中))。在本發(fā)明的一些實施例中，分散度改善了至少2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%，或甚至至少10%。在本發(fā)明的一些實施例中，可浸性改善了至少2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%，或甚至至少10%。在本發(fā)明的一些實施例中，流動性改善了至少1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9°/。，或甚至至少10%。在本發(fā)明的一些實施例中，流化性改善了至少1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%，或甚至至少10%。在本發(fā)明的一些實施例中，填充系數(shù)改善了至少0.5%、1%、2%、3%、4%或甚至至少5%。在本發(fā)明的一些實施例中，振實密度改善了至少1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%，或甚至至少10%。在一些實施例中，基于第一組合物的總重量，第一組合物中納米粒子的量的范圍是0.05至99重量％(在一些實施例中范圍是0.1至90重量％)。在一些實施例中，基于第二組合物的總重量，第二組合物中的納米粒子的量的范圍是0.001至20重量％(在一些實施例中范圍是0.001至10重量％)?？扇芜x地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括將至少一種另外的(如第三、第四、第五等)多個粒子摻入組合物中。在一些實施例中，第一多個粒子和第二多個粒子的粒子是相同的(例如就大小、形狀、組成、微結(jié)構(gòu)、表面特性等而言)，而在其他實施例中它們是不同的。在一些實施例中，第一多個粒子和第二多個粒子的粒子是相同的(例如就大小、形狀、組成、微結(jié)構(gòu)、表面特性等而言)，而在其他實施例中它們是不同的。在一些實施例中，第一多個粒子和第二多個粒子的粒子是相同的，而在其他實施例中它們是不同的。在一些實施例中，第一多個粒子的粒子具有雙峰分布或三峰分布。在一些實施例中，第二多個粒子的粒子具有雙峰分布或三峰分布。在一些實施例中，第一多個粒子和第二多個粒子的粒子相對于彼此具有雙峰分布。固體粒子形式的材料的處理在最終使用中帶來許多挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)的一些實例包括使粉塵最小化和準確定量測量多種化學和物理過程中的材料。在粒子小時這種挑戰(zhàn)變得更強。如根據(jù)本發(fā)明進行的，通過具有事先制備的母料，以及通過在使用時加入這些母料，某些處理事項得以改善，或者在一些情況下可以消除。其中處理事項很重要的應用的實例包括制造工藝中的擠出、藥劑制備和固體傳送。具體實施例方式多種納米粒子和粒子(即第一、第二等多個粒子)的任何一種都可用于實踐本發(fā)明。在一個示例性實施例中，納米粒子是單獨、無締合的(即非聚集)粒子，其與多個粒子混合、共混或以其他方式分布于多個粒子中。在一些示例性實施例中，納米粒子將不會彼此不可逆締合。術(shù)語"締合"或"結(jié)合"包括例如共價鍵合、氫鍵鍵合、靜電吸引、倫敦力，以及疏水相互作用。雖然未受制于任何具體的物理特性，并且不旨受限制于任何單個的特性，但一種鑒定多個粒子的非限制性方法是其是否主要由相對較小的單獨粒子或相對較小的單獨粒子群組成。一般來講，這種粒子將具有小于或等于1,000微米，更典型小于或等于100微米的平均尺寸(通常以有效直徑來測定)。多個粒子可以通過相對大小與納米粒子區(qū)別開，其中多個粒子包含比納米粒子更大的粒子。本文所用術(shù)語"納米粒子"(除非另外具體指明的單獨語境)通常是指雖然具體的幾何形狀可能不同但卻具有可在納米級上測定的有效或平均直徑(小于100納米)的粒子、粒子群體、粒子分子例如小的單獨的群或松散締合的分子群體和粒子狀分子的群體。示例性的納米粒子包括表面改性的納米粒子(即具有通過共價鍵合或酸/堿鍵合中的至少一種對其各自表面的物質(zhì)起反應的納米粒子)和非表面改性的納米粒子(即不具有通過共價鍵合或酸/堿鍵合的至少一種與其各自表面的物質(zhì)反應的納米粒子)。在一些實施例中，多個納米粒子包括表面改性的納米粒子和非表面改性的納米粒子兩者。在另一個方面，在一些實施例中，納米粒子是有機的和/或無機的(如，具有有機外層的無機芯或具有無機外層的有機芯)。示例性的非表面改性的納米粒子(如納米球)包括無機(如磷酸鈣、羥基磷灰石、金屬氧化物(如氧化鋯、二氧化鈦、二氧化硅、二氧化鈰、氧化鋁、氧化鐵、氧化釩、氧化鋅、氧化銻、氧化錫和鋁硅))納米粒子、金屬(如金、銀或其他貴金屬)納米粒子和有機(如不溶性糖(如乳糖、海藻糖(葡萄糖的二糖)、葡萄糖和蔗糖)、不溶性氨基酸和聚苯乙烯)納米粒子。示例性的非表面改性有機納米粒子還包括巴克球(富勒烯)、樹技狀體、支化和高支化的"星形"聚合物，例如其表面已被化學改性的4、6或8臂聚環(huán)氧乙烷(例如，可得自AldrichChemical公司(Milwaukee,WI)或ShearwaterCorporation(Huntsville，AL)。富勒烯的具體實例包括C60、C70、C82fBC84。樹技狀體的具體實例包括同樣可得自例如AldrichChemical公司的第2代至第10代(G2-G10)聚酰氨基胺(PAMAM)樹技狀體。在一個示例性實施例中，可用于本發(fā)明中的一類表面改性的納米粒子是由芯材料和表面構(gòu)成，所述表面不同于芯材料或由芯材料改性得到。芯材料可以是無機的或有機的，并且如本文所更詳細描述的，選擇所述芯材料而使得其可以和其所混合的第一多個粒子和第二多個粒子相容，并且適用于其所預期的應用。通常，芯材料的選擇至少一部分取決于組合物的具體性能要求，以及預期應用的任何其他一般要求。例如，固體組合物的性能要求需要給定的芯材料具有某些尺寸特征(大小和形狀)、與表面改性材料的相容性，以及某些穩(wěn)定性要求(不溶于加工或混合溶劑中)。其他要求可根據(jù)固體組合物預期的用途或應用來規(guī)定。上述要求可包括例如更極端環(huán)境如高溫下的生物相容性或穩(wěn)定性。適宜的無機納米粒子芯材料包括磷酸鈣、羥基磷灰石和金屬氧化物納米粒子，如氧化鋯、二氧化鈦、二氧化硅、二氧化鈰、氧化鋁、氧化鐵、氧化釩、氧化鋅、氧化銻、氧化錫、氧化鋁/二氧化硅，以及它們的組合。金屬如金、銀或其他貴金屬也可用作固體粒子或用作有機或無機粒子上的涂層。適宜的有機納米粒子芯材料包括有機聚合納米球、非溶解性糖(如乳糖、海藻糖、葡萄糖或蔗糖)以及非溶解性氨基酸。在另一個實施例中，另一類有機聚合納米球包括含有聚苯乙烯的納米球，例如可作為粉末或分散體得自BangsLaboratories,Inc.(Fishers,Indiana)白勺那些。這種有機聚合納米球?qū)⑼ǔ＞哂?0納米至不多于60納米的平均粒度。應當理解，所選的納米粒子芯材料可單獨使用或與一種或多種其他納米粒子芯材料組合使用，所述其他納米粒子芯材料包括有機納米粒子材料和無機納米粒子材料的混合物和組合。上述組合可以是均勻的，或者具有不同的相，所述相可以是分散的，或局部特殊的(如分層)，或具有芯殼型結(jié)構(gòu)。所選的納米粒子芯材料無論是無機的還是有機的，并且無論采用何種形式，將通常均具有小于100納米的平均粒度。在一些實施例中，可以利用具有較小平均有效粒徑的納米粒子，例如小于或等于50、40、30、20、15、10或5納米；在一些實施例中，為2納米至20納米；在其他實施例中為3納米至10納米。如果所選的納米粒子或納米粒子組合自身是聚集的，則聚集的粒子的最大優(yōu)選橫截面尺寸將處于任意這些所述的范圍中。在一個示例性實施例中，另一類表面改性的有機納米粒子包括巴克球(富勒烯)、樹技狀體、支化和高支化的"星形"聚合物，如其表面已被化學改性的4、6或8臂聚環(huán)氧乙垸(例如，可得自AldrichChemical公司或ShearwaterCorporation)。富勒烯的具體實例包括C60、C7o、C82和C84。樹技狀體的具體實例包括同樣可得自例如AldrichChemical公司的第2代至第10代(G2-G10)聚酰氨基胺(PAMAM)樹技狀體。在一些應用中，期望表面改性的納米粒子基本上為球形形狀。然而在其他應用中，更加細長的形狀也是可取的。小于或等于IO的縱橫比是被認為是優(yōu)選的，而小于或等于3的縱橫比通常是更優(yōu)選的。所述芯材料基本上決定了所述粒子的最終形態(tài)，從而顯著影響芯材料選擇的因素是獲得所需的最終粒子大小和形狀的能力。所選的表面改性的納米粒子芯材料的表面通常以某種方式被化學或物理改性。預想可對芯材料進行直接改性，以及對芯材料上的永久性或臨時性外殼進行改性。這類改性可包括例如酸-堿鍵合、共價化學鍵合、氫鍵鍵合、靜電吸引、倫敦力以及親水或疏水相互作用，只要所述相互作用能夠至少在納米粒子實現(xiàn)它們的預期用途所需的時間期間得到保持即可。納米粒子芯材料的表面可被一種或多種表面改性基團改性。所述表面改性基團可衍生自多種表面改性劑。表面改性劑可示意性地由以下通式表示A-B(II)化學式II中的A基團是能夠附著在納米粒子表面上的基團或部分。在其中納米粒子和/或大量粉末材料在溶劑中進行處理的情況下，B基團是與用于處理納米粒子和第一多個粒子和第二多個粒子的任何溶劑相容的基團。在其中納米粒子和/或第一多個粒子和第二多個粒子不在溶劑中進行處理的那些情況下，B基團是能夠防止納米粒子不可逆附聚的基團或部分。相容基團可以與第一多個粒子和第二多個粒子中的組分反應，但通常是不反應的。應當理解，附著組合物可由一種以上的組分構(gòu)成，或者經(jīng)由一步以上的步驟制得(例如，A組合物可由與表面反應的A'部分、其后接著與B反應的A"部分構(gòu)成)。添加次序是不重要的(即在附著芯之前，A'A"B組分反應可完全或部分進行)。涂層中的納米粒子的進一步描述可以在Linsenbuhler，M.等人，PowderTechnology,(2003年,第158期第3-20頁)中找到。許多合適類型的表面改性劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，并且包括硅垸、有機酸、有機堿和醇，以及它們的組合。在另一個實施例中，表面改性劑包括硅烷。硅垸的實例包括有機硅烷例如垸基氯硅烷；垸氧基硅烷，如甲基三甲氧基硅垸、甲基三乙氧硅烷、乙基三甲氧基硅垸、乙基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅垸、正丙基三乙氧硅烷、異丙基三甲氧基硅垸、異丙基三乙氧基硅垸、丁基三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅垸、己基三甲氧基硅垸、辛基三甲氧基硅垸、3-巰丙基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅垸、異辛基三甲氧基硅垸、苯基三乙氧基硅垸、聚三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅垸、乙烯基甲基二乙酰氧基硅垸、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅垸、乙烯基三乙氧基硅垸、乙烯基三異丙氧基硅垸、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三苯氧基硅烷、乙烯基三(叔丁氧基)硅烷、乙烯基三(異丁氧基)硅垸、乙烯基三(異丙稀氧基)硅垸和乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷；三垸氧基芳基硅烷；異辛基三甲氧基硅垸；N-(3-三乙氧基甲硅垸基丙基)甲氧基乙氧基乙氧基乙基氨基甲酸酯；N-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)甲氧基乙氧基乙氧基乙基氨基甲酸酯；硅烷官能化(甲基)丙烯酸酯(例如3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅垸、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅垸、3-(丙烯酰氧基丙基)甲基二甲氧基硅垸、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲基乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)甲基三乙氧基硅垸、3-(甲基丙烯酰氧基)甲基三甲氧基硅垸、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲基乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙稀基三甲氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷))；聚二垸基硅氧烷(如聚二甲基硅氧烷)；芳基硅烷(如取代和未取代的芳基硅烷)；垸基硅垸(如取代和未取代的垸基硅烷(如甲氧基和羥基取代的烷基硅烷))，以及它們的組合。使用硅垸官能化(甲基)丙烯酸酯表面改性二氧化硅方法是已知的，并且在例如以下美國專利中有描述美國專利No.4,491,508(Olson等人)、4,455,205(Olson等人)、4,478,876(Chung)、4,486,504(Chung)和5,258,225(Katsamberis)。表面改性的二氧化硅納米粒子包括被硅烷表面改性劑(如丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅垸、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅焼、3-巰丙基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、異辛基三甲氧基硅垸，以及它們的組合)表面-改性的二氧化硅納米粒子?？捎枚喾N表面改性劑(如，醇、有機硅烷(如垸基三氯硅烷、三垸氧基芳基硅烷、三烷氧基(垸基)硅垸，以及它們的組合)和有機鈦酸鹽，以及它們的混合物)處理二氧化硅納米粒子。在另一個實施例中，有機酸表面改性劑包括碳的含氧酸(如羧酸)、硫的含氧酸和磷的含氧酸、酸衍生的聚乙二醇(PEG)，以及任意這些的組合。合適的含磷的酸包括膦酸(如辛基膦酸、月桂基膦酸、癸基膦酸、十二烷基膦酸、十八烷基膦酸)、一聚乙二醇膦酸鹽以及磷酸鹽(例如月桂基磷酸鹽或硬脂基磷酸鹽)。合適的含硫的酸包括硫酸和磺酸，包括十二垸基硫酸鹽和月桂基磺酸鹽。任何這些酸可以酸或鹽的形式來使用。非硅烷類表面改性劑包括丙烯酸、甲基丙烯酸、e-羧乙基丙烯酸鹽、一-2-(甲基丙烯酰氧基乙基)琥珀酸鹽、一(甲基丙烯酰氧基聚乙二醇)琥珀酸鹽，以及一種或多種上述試劑的組合。在另一個實施例中，表面改性劑含有羧酸官能團，例如CH30(CH2CH20)2CH2(在下文中為MEEAA)、化學結(jié)構(gòu)為CH3OCH2CH2OCH2COOH的2-(2-甲氧基乙氧基)乙酸(在下文中為MEAA)、酸或鹽形式的一(聚乙二醇)琥珀酸鹽、辛酸、十二烷酸、硬脂酸、丙烯酸和油酸，或它們的酸性衍生物。在另一個實施例中，表面改性的氧化鐵納米粒子包括用內(nèi)生脂肪酸(如硬脂酸)或采用內(nèi)生化合物的脂肪酸衍生物(如硬脂酰乳酸鹽或肌氨酸或?；撬嵫苌?改性的那些。另外的表面改性氧化鋯納米粒子包括吸附在粒子表面上的油酸和丙烯酸的組合。有機堿表面改性劑還包括垸基胺(例如辛基胺、癸基胺、十二垸基胺、十八垸基胺和一聚乙二醇胺)。其他非硅烷類表面改性劑包括丙烯酸、甲基丙烯酸、e-羧乙基丙烯酸鹽、一-2-(甲基丙烯酰氧基乙基)琥珀酸鹽、一(甲基丙烯酰氧基聚乙二醇)琥珀酸鹽，以及一種或多種這些試劑的組合。還可采用表面改性的醇和硫醇，包括脂族醇(如十八烷醇、十二垸醇、月桂醇和糠醇)、脂環(huán)醇(如環(huán)己醇)和芳醇(如苯酚和芐醇)，以及它們的組合?；诹虼嫉幕衔镉绕溥m于對具有金表面的芯進行改性。以一定的方式選擇表面改性的納米粒子，使得由它們所形成的組合物不存在將妨礙組合物期望特性的程度的粒子凝聚或聚集。通常選擇表面改性的納米粒子為疏水或親水性的，使得根據(jù)處理溶劑或第一多個粒子和第二多個粒子的特性，所得混合物或共混物顯示具有增強的流動性。因此，根據(jù)所用處理溶劑和堆積材料的性質(zhì)以及所期望的所得組合特性來選擇造成所用納米粒子表面改性的合適表面基團。當處理溶劑疏水時，例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可從多種疏水表面基團中進行選擇以獲得與疏水溶劑相容的表面改性粒子；當處理溶劑親水時，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可從多種親水表面基團中進行選擇；并且，當所述溶劑為氫氟烴或氟烴時，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可從多種相容的表面基團中進行選擇等等。第一多個粒子和第二多個粒子的性質(zhì)和所期望的最終特性也可影響表面組合物的選擇。組合物可包括兩種或更多種不同的納米粒子，例如其上具有親水基團的一種納米粒子和其上具有疏水基團的另一種納米粒子。在另一個方面，納米粒子可包括兩個或更多個不同的表面基團(例如親水基團和疏水基團的組合)，所述基團組合在一起以提供具期望的一組特性的納米粒子。通常選擇表面基團以提供在統(tǒng)計上平均的無規(guī)表面改性粒子。表面基團將以足以為表面改性的納米粒子提供與第一多個粒子和第二多個粒子相容所需的特性的量存在于粒子表面上。在一個示例性實施例中，所述表面基團所存在的量足以至少在納米粒子實質(zhì)部分的表面上形成單層，并且在另一個實施例中形成連續(xù)的單層。多種方法可用于對納米粒子的表面進行改性。例如，可將表面改性劑加入到納米粒子中(例如，以粉末或膠狀分散體的形式)，并且所述表面改性劑能夠與納米粒子反應。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，將納米粒子與相容基團合在一起的多步合成序列是有可能的，并且在本發(fā)明范疇內(nèi)是可預想的。例如，活性基團/連接基可與納米粒子反應，隨后與相容基團反應。作為另外一種選擇，活性基團/連接基可與相容基團反應，隨后與納米粒子反應。其他表面改性處理在(例如)美國專利No.2，801，185(Iler)和4,522,958(Das等人)中有所描述。表面改性的納米粒子或它們的前體可以為膠狀分散體形式。一些上述分散體可作為未改性二氧化硅原料商購獲得，例如，以產(chǎn)品名"NALCO1040"、"NALCO1050"、"NALCO1060"、"NALCO2326"、"NALCO2327"和"NALCO2329"膠狀二氧化硅從NalcoCo.(Naperville，IL)獲得的那些納米尺寸的膠狀二氧化硅。金屬氧化物膠狀分散體包括膠狀氧化鋯，其合適的實例描述于(例如)美國專利No.5,037，579(Matchett)中；以及膠狀氧化鈦，其實例描述于(例如)美國專利No.6，329，058(Arney等人)和6,432,526(Arney等人)中。這些粒子還是適于進一步進行上述表面改性的基質(zhì)。有關(guān)制備表面改性的納米粒子分散體的另外的詳細描述可以在(例如)美國專利No.6,586,483(Kolb等人)中找到。示例性的第一多個粒子和第二(以及任何另外的)多個粒子包括有機粒子和/或無機粒子。在一些實施例中，粒子可包含有機材料和無機材料兩者(如具有其上具有有機材料外層的無機芯的粒子)。示例性的有機物包括聚合物、乳糖、藥劑、顏料、添加劑、填充劑、賦形劑(如微晶纖維素(以及其他天然聚合物或合成聚舍物))、乳糖一水合物和其他糖類、剝脫劑、化妝品成分、氣凝膠、食品和調(diào)色劑材料。示例性的無機物包括研磨劑、金屬、陶瓷(包括小珠、小泡和微球)、顏料、添加劑、填充劑(如碳黑、二氧化鈦、碳酸鈣、磷酸氫鈣、霞石(可(例如)以商品名"MINEX"從UniminCorp(NewCanaan)獲得)、長石和硅灰石)、賦形劑、剝脫劑、化妝品成分和硅酸鹽(如滑石、粘土和絹云母)。示例性的聚合物包括聚(氯乙烯)、聚酯、聚(對苯二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯和聚苯乙烯。聚合物粒子可以用本領(lǐng)域已知的技術(shù)制備和/或可以商品名"POLY(VINYLCHLORIDE)，SECONDARYSTANDARD"從Sigma-AldrichChemical公司商購獲得。示例性的有機顏料類型包括酞菁、二芳基酰胺、吡唑啉酮、異吲哚啉酮、異喹啉、咔唑、蒽醌、二萘嵌苯和蒽嘧啶。示例性的有機顏料可以用本領(lǐng)域已知的技術(shù)制備和/或可以(例如)以商品名"ORCOBRIGHTFLUORESCENTYELLOWGN9026"從OrganicDyestuffsCorporation(Concord,NC)商購獲得。無機顏料包括二氧化鈦、炭黑、普魯士藍、氧化鐵、氧化鋅、鐵酸鋅和氧化鉻。示例性的無機顏料可以用本領(lǐng)域已知的技術(shù)制備和/或可以(例如)以商品名"BAYFERROX"從LanxessCorporation(Akron,OH)商購獲得。示例性的陶瓷包括鋁酸鹽、鈦酸鹽、鉛酸鹽、硅酸鹽、它們的摻雜(如鑭系元素和錒系元素)形式，以及它們的組合。示例性的陶瓷粒子可以用本領(lǐng)域已知的技術(shù)制備和/或商購獲得。示例性的陶瓷泡和陶瓷微球在(例如)美國專利No.4,767，726(Marshall)和5，883,029(Castle)中有所描述。可商購獲得的玻璃泡的實例包括由3M公司(St.Paul,MN)出售的那些，商品名為"3MSCOTCHLITEGLASSBUBBLES"(例如Kl、K15、S15、S22、K20、K25、S32、K37、S38、K46、S60/10000、S60HS、A16/500、A20/1000、A20/1000、A20/1000、A20/1000、H50/10000EPX禾口H50/10000(酸先)等級)；由PotterIndustries(ValleyForge,PA)以商品名"SPHERICEL"(如110P8禾口60P18等級)、"LUXSIL"和"Q-CEL"(如30、6014、6019、6028、6036、6042、6048、5019、5023禾卩5028等級)出售的玻璃泡；由GrefcoMinerals(BalaCynwyd，PA)以商品名"DICAPERL"(如HP-820、HP-720、HP-520、HP-220、HP-120、HP-900、HP-920、CS-10-400、CS-10-200、CS-10-125、CSM-10-300和CSM-10-150等級)出售的中空玻璃微球；和由SilbricoCorp.(Hodgkins，IL)以商品名"SIL-CELL"(如SIL35/34、SIL-32、SIL-42和SIL-43等級)出售的中空玻璃粒子?？缮藤彨@得的陶瓷微球的實例包括陶瓷中空微球，例如由SphereOne公司(Chattanooga,TN)以商品名"EXTENDOSPHERES"(如SG、CG、TG、SF隱IO、SF-12、SF-14、SLG、SL-卯、SL-150和XOL-200等級)出售；和陶瓷微球，例如由3M公司以商品名"3MCERAMICMICROSPHERES"(如G-200、G-400、G-600、G-腦、G-850、W-210、W-410禾口W-610等級)出售。第一多個粒子和第二(以及任何另外的)多個粒子中的每一個都可包含流動性期望達到所需程度的粒子的任何一種或其混合物。通常，每種多個粒子將具有小于200微米，但大于100nm的中值粒度。在一些情況下，每種多個粒子可具有尺寸小于100nm的中值粒度，但比納米粒子大。在一個實施例中，每種多個粒子可具有0.5微米至200微米，優(yōu)選1微米至200微米，且更優(yōu)選1微米至100微米范圍內(nèi)的中值粒度。根據(jù)本發(fā)明制備的第一組合物和組合物中的納米粒子的濃度將取決于(例如)所需的分散度、可浸性、流動性、流化性、填充系數(shù)、振實密度、堆積體積或多個粒子的夾帶氣體、納米粒子(包括所使用的具體納米粒子)在提供所需分散度、可浸性、流動性、流化性、填充系數(shù)、振實密度、堆積體積或多個粒子中的夾帶氣體中的效力，以及其他佐劑或賦形劑的存在與否。例如，納米粒子表面的性質(zhì)、粒子的形態(tài)以及粒度的每一種可影響根據(jù)本發(fā)明制備的第一組合物、組合物的期望特性、納米粒子的選擇以及所用納米粒子的量或濃度。按組合物的重量計，存在低至0.001%的納米粒子可實現(xiàn)分散度、可浸性、流動性、流化性、填充系數(shù)或振實密度的改善，或堆積體積和夾帶氣體的減小。通常，納米粒子將以小于或等于10重量％的量存在；在一些實施例中小于或等于5重量％;小于或等于1重量％;或小于0.1重量％。在一些實施例中，表面改性的納米粒子的量按所述組合物的重量計為0.001%至20%;0.001%至10%;0.001%至1%;0.001%至0.01%;或0.01%至1%。在許多應用中，選擇基本上為球形的納米粒子可為可取的。應當理解，組分組合物的這種選擇和最優(yōu)化是在熟悉給定用途或應用的組合物所需的物理性質(zhì)的技術(shù)人員的技能范圍內(nèi)的。通常通過使用任何合適的常規(guī)混合或共混方法，將第一多個粒子與納米粒子混合來制備根據(jù)本發(fā)明的第一組合物和組合物。在一個實施例中，將納米粒子制備成有機溶劑中的分散體，并且將第一多個粒子加入該分散體中?？刹捎玫牡湫腿軇┌?例如)甲苯、異丙醇、庚垸、己烷、辛烷和水。在另一個實施例中，首先將多個粒子至少部分分散于懸浮液(如溶劑)中，然后混入納米粒子。在另一個實施例中，將納米粒子和第一多個粒子作為粉末共混(如干混)。當需要將粒料粉末通過擠出機處理時，根據(jù)本發(fā)明描述的方法制備的組合物可以(例如)用作添加劑來改善這些粉末或粒料(例如聚合物)的分散度、可浸性、流動性、流化性、填充系數(shù)和/或振實密度。另外，例如，當需要改善(例如)在定量吸入器中的分散度或流動性時，根據(jù)本發(fā)明方法制備的組合物也可用于配制藥劑。提供下面的實例以有助于理解本發(fā)明，并且不應該理解成限制本發(fā)明的范圍。除非另外指明，否則所有的份數(shù)和百分比均按重量計。實例除非另外指明，否則所有的試劑和溶劑均得自或可得自AldrichChemicalCo.(Milwaukee,WI)。用于通過卡爾指數(shù)表征堆積固體的測試方法(TestMethodforBulkSolidsCharacterizationbyCarrIndices):ASTMD6393-99這種測試方法常常稱為卡爾指數(shù)法。它提供了可用于描述粉末或粒子狀材料的堆積體積特性的量度。該測試方法適用于自由流動且具適度內(nèi)聚性的粉末和最多2.0mm粒度的粒子狀材料。材料在處于通氣狀態(tài)時必須能夠傾注穿過7.0±l.O-mm直徑的漏斗出口。八次測量和兩次計算形成了卡爾指數(shù)的十次測試。每次單獨的測試或多個測試的組合可用于表征堆積固體的特性。這十次測試如下測試A—卡爾休止角的測量測試B—卡爾落角的測量測試C一卡爾差角的計算測試D—卡爾松散堆積體積密度的測量測試E—卡爾緊密堆積體積密度的測量測試F—卡爾壓縮度的計算測試G—卡爾內(nèi)聚力的測量測試H—卡爾均勻度的測量測試I一卡爾刮刀角的測量測試J一卡爾分散度的測量術(shù)語(i)卡爾差角是卡爾休止角和卡爾落角之間的差值。(ii)卡爾落角是從已給定限定振動的粉末堆測得的休止角。(iii)卡爾休止角是通過讓材料落下穿過水平平板上方的振動篩和漏斗而堆積成的粉末堆的量度。(iv)卡爾刮刀角是通過如下測得的量度將刮刀與底部平行地插入粉末堆中，然后將它提起并脫離材料。(V)卡爾內(nèi)聚力是基于篩分期間的材料行為對粒間力的描述性量度。(vi)卡爾壓縮度是用卡爾松散堆積體積密度和卡爾緊密堆積體積密度進行的計算。(Vii)卡爾分散度是通過如下測得的量度讓粉末樣品落下穿過表面皿上方的空心圓筒，然后測量表面皿收集的粉末量。(Viii)卡爾動態(tài)堆積體積密度是所計算的材料的堆積體積密度。它用于計算卡爾內(nèi)聚力測量的振動時間。(ix)卡爾松散堆積體積密度是通過篩分樣品讓其穿過振動斜槽來填充量杯而獲得的量度。(X)卡爾緊密堆積體積密度是通過讓填充有樣品的量杯從相同高度落下確定數(shù)目的次數(shù)而獲得的量度。這有時被稱為振實密度。(Xi)卡爾均勻度是通過篩分法測量從粉末的粒度分布計算獲得的量度。裝置卡爾指數(shù)測量器械(從HosokawaInternational公司(NewYork,NY)獲得)包括定時器、振動機構(gòu)、振幅測量儀、變阻器和振實裝置。定時器用于控制振動持續(xù)時間和振實次數(shù)。振動機構(gòu)遞送50至60Hz的振動至振幅為0.0至3.0mm的振動平板。將振幅測量儀安裝在振動平板上用以測量振動的振幅(范圍是0.0至4.0mm)。將刻度盤式變阻器用于調(diào)節(jié)振動平板的振動振幅(范圍是0.0至3.0mm)。振實裝置由振實夾頭和振實提升棒(捅桿)組成，該提升棒使量杯提升和自由下落，沖程為18.0±O.lmm，速率為1.0±0.2次振實/s。刮刀組件由以下部分組成(i)刮刀刀片、(ii)盤基座/升降架，以及(iii)震動器。刮刀刀片是安裝在刀片槽上的鍍鉻黃銅板，用以在升降架降低填充粉末的盤時保持粉末。刮刀刀片的尺寸是長80至130mm，寬22.0士0.3-mm，厚3.0±0.3-mm。震動器是質(zhì)量為110.0±1.0g，落差(從軸襯的下邊緣向震動器基座進行測量)為150.0±10.0mm的滑動軸襯，用于刮刀角的測量。震動器組件(包括滑動軸襯、桿、刮刀刀片和刀片槽)的總質(zhì)量是0.65±0.35kg。分散度測量裝置由包括以下物質(zhì)的容器構(gòu)成(i)閉合蓋、(ii)圓柱形玻璃管和(iii)表面皿。該容器是底部具有閉合蓋以支承粉末樣品的料斗單元。水平打開閉合蓋釋放粉末樣品，粉末樣品落下穿過玻璃管到達表面皿上。圓柱形玻璃管垂直設置于閉合蓋下方170.0±10.0mm處用以限定散開的/分散的粉末。該管的尺度是直徑為100.0±5.0-mm，長度為330.0±10.0-mm。表面皿保持居中位于圓柱形玻璃管下方101.0±l.Omm處用以收集未分散的粉末。表面皿的尺度是直徑為100.0±5.0-mm而厚度為2.0±O.l-mm，曲率半徑為96.3mm，凹面向上。附件-刮刀盤是至少100.0-mm寬、125.0-mm長、25.0mm高和l.O-mm厚的不銹鋼盤，用于保持粉末以便準備測量卡爾刮刀角。戽斗是用于傳送粉末的不銹鋼容器。刮刀是不銹鋼鋼板并用于刮掉量杯中的多余粉末。量杯是100-ml內(nèi)部尺寸為50.5±O.l-mm的直徑和49.9±O.l-mm的高度的不銹鋼圓柱形容器，用于卡爾堆積體積密度測量。杯的壁厚是1.75±0.25mm。內(nèi)杯壁充分平滑以便機械加工痕跡不會明顯。對于100ml的量杯，杯的伸出部具有乙縮醛聚氧甲烯(以商品名"DELRIN"從杜邦(WilmingtonDE)獲得)伸縮套筒，直徑為55.0±O.lmm，高度為48.0±l.Omm。對于卡爾休止角的測量，用于休止角的漏斗是玻璃漏斗，水平測量具有55。角的碗口，底部出口直徑為7.0±l.O-mm，出口管的長度為33.5mm。靜止斜槽是尺寸如下的不銹鋼錐形斜槽頂部直徑為75.0-mm、高55.0-mm、底部直徑為50.0-mm，以引導粉末流進入量杯。振動斜槽是尺寸如下的不銹鋼錐形斜槽頂部直徑為75.0-mm、高55.0-mm、底部直徑為50.0-mm，其安裝在振動平板上用以引導粉末流至靜止斜槽或杯的伸出部。篩子是經(jīng)認證的直徑76.0-mm的不銹鋼篩子，篩孔為710微米、355微米、250微米、150微米、75微米和45微米。篩子伸出部是不銹鋼延伸件，在只使用一個篩子時用作振動裝置中的間隔物。間隔環(huán)是白色的乙縮醛聚氧甲烯(以商品名"DELRIN"從杜邦(Wilmington,DE)獲得)間隔物，其插在篩子和振動斜槽或玻璃漏斗之間以保護它們免受損壞。篩子的固定桿(holdingbar)是鍍有鉻的黃銅固定桿，用于使篩子組件保持在振動平板上。具有振實裝置、量杯和震動器基座的盤是不銹鋼盤(210.0-mm長、150.0-mm寬、35.0-mm高、l.O-mm厚)，并且被設計用于接納振實裝置、量杯和平臺，以及為震動器提供底座。平臺是鍍有鉻的黃銅圓平臺，直徑為80.0±0.3mm，高度為59.0±2.0mm，用于卡爾休止角的測量。震動器是質(zhì)量為110.0±l.Og，落差(從軸襯的下邊緣向震動器基座進行測量)為150.0±10.0mm的滑動軸襯，用于卡爾落角的測量。用于落角測量的震動器、平臺和盤的總質(zhì)量為1.35±0.25kg。盤按英尺模制使得它從臺面稍微凸起。對于卡爾分散度的測量，用于測量分散度的蓋子是可移除的機罩，以在樣品粉末落在表面皿上時限定樣品粉末的粉塵。天平能夠測量樣品質(zhì)量，準確度為土0.01g，最大值為2.0kg。用計算機引導測量操作、收集數(shù)據(jù)、計算數(shù)據(jù)和打印數(shù)據(jù)結(jié)果。工序?qū)τ诿總€以下測量，將處理過的納米粒子樣品小心地分配成若干份。所有測量都在結(jié)實的水平實驗室工作臺上進行。測試A卡爾休止角將如下部件以如下次序從底部開始設置在振動平板上玻璃漏斗、間隔環(huán)、篩子(篩孔為710微米)、篩子伸出部；以及篩子固定桿。將振動組件用位于篩子固定桿兩側(cè)的旋鈕螺母扣緊，將平臺保持居中位于玻璃漏斗下。將玻璃漏斗設置在平臺上方距玻璃漏斗柄末端76.0±l.Omm處，并且在定時器上選定為60Hz振動頻率下180秒。用戽斗將大約250ml處理過的樣品傾注在篩子上并將振動調(diào)節(jié)刻度盤(變阻器)設置為O。將振動機構(gòu)和定時器切換成打開，并且通過逐漸增加地旋轉(zhuǎn)振動調(diào)節(jié)刻度盤使振動振幅逐漸增強(每次不超過0.2mm)，直到粉末開始流出玻璃漏斗的末端并在圓形平臺上堆積成錐形形狀。當粉末開始從平臺邊緣掉落并且粉末堆完全形成時關(guān)閉振動裝置。如果沒有完全形成錐形，則將粉末堆移除并重復先前的步驟。堆積成錐體后，通過下面的等式計算該錐體相對于平臺邊緣的平均角(水平面上)。該平均角稱為卡爾休止角。卡爾休止角=tan—1[H/R]其中H=粉末堆的高度(mm)，而R-圓形平臺的半徑(mm)。錐體的形狀總是直的。測試B—卡爾落角如上測定卡爾休止角后，將震動器置于震動器基座上，將滑動軸襯小心地升高(以使得不會干擾錐體)至桿的上端(落差為150.0±10.0mm)并讓其落下以引起盤震動。這樣重復三次。粉末層倒塌并顯示具有較小的休止角。在最后的震動后30秒，如上描述測量角度。這個新的較小的角稱為卡爾落角。測試C一卡爾差角的計算用卡爾休止角減去卡爾落角得到卡爾差角。測試D—卡爾松散堆積體積密度從底部開始，將部件以如下次序設置在振動平板上(i)振動斜槽、(ii)間隔環(huán)、(iii)篩孔為710微米的篩子、(iv)篩子伸出部；以及(v)篩子固定桿。將振動組件用位于篩子固定桿兩側(cè)的旋鈕螺母扣緊。將靜止斜槽支承在振動斜槽下面，將盤直接布置在靜止斜槽下面并在其基部中設置有量杯。讓量杯的中心在下面與靜止斜槽的中心對齊，它們之間的距離是30.0士5.0mm。用戽斗將200至300ml的粉末傾倒在篩子上，在定時器上設置30秒的振動時間，將振動調(diào)節(jié)刻度盤(變阻器)設置為0。然后將振動機構(gòu)和定時器打開并調(diào)節(jié)振動振幅以控制粉末流速，使得粉末能在20至30秒內(nèi)充滿量杯。當杯充滿并溢流時，停止振動。用刮刀從杯頂部刮掉多余的材料。稱杯子和粉末的重量。用裝有粉末的杯子的重量減去空杯子重量得到差值，除以ioo時產(chǎn)生卡爾松散堆積體積密度(g/cm3)。(杯子的體積正好為100ml)。重復前面的步驟三次以獲得平均值。測試E—卡爾緊密堆積體積密度該測試在本領(lǐng)域中也稱為振實堆積體積密度，只是是讓樣品落下而非輕擊。將部件以與卡爾松散堆積體積密度測量相同的順序準備，但不使用靜止斜槽。將杯子伸出部布置在量杯的頂部。并且使用戽斗用處理過的樣品填充杯子至頂部，并將該杯子布置在振實裝置上。將定時器設置為所需的180秒的振實持續(xù)時間(電源供應為60Hz))。；龜過重復測試確定能得到一致性結(jié)果的振實次數(shù)，在該重復試驗中觀察振實堆積體積密度和振實次數(shù)之間的關(guān)系。振實次數(shù)是足夠大的，以便額外的振實不會引起振實堆積體積密度增加。打開振實裝置。在振實期間，需要觀察粉末水平、添加粉末至杯伸出部，以使得最終的粉末水平不低于量杯的邊緣。完成振實時，將杯子及其伸出部從振實裝置移出，如上所述從杯表面刮掉多余粉末。稱量具有壓緊的粉末的杯子并將其減去空杯子的重量。這個差值除以100是粉末的卡爾緊密堆積體積密度(g/ml)(杯子的體積正好為100ml)。測試F—卡爾壓縮度利用下面的等式，從卡爾松散堆積體積密度(L)(是5.8)和此前測定的卡爾緊密堆積體積密度(P)計算出卡爾壓縮度值(C)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage25</formula>測試G—卡爾內(nèi)聚力i.關(guān)于ASTM方法的圖6指出了是使用該測試G還是使用下面的測試H。如果使用測試G，則選擇正確的篩目用于ASTM方法。從底部開始，將部件以如下次序設置在振動平板上(i)振動斜槽、(ii)間隔環(huán)、(iii)篩子1(最小篩孔)、(iv)篩子2(中號篩孔)、(v)篩子3(最大篩孔)，以及(vi)篩子固定桿。將振動組件用布置在篩子固定桿兩側(cè)的旋鈕螺母扣緊。打開振動機構(gòu)并用振動調(diào)節(jié)刻度盤將振幅調(diào)節(jié)至實現(xiàn)l.Omm的振動。當振動振幅變穩(wěn)定時，停止振動，保持振動調(diào)節(jié)刻度盤的位置為原來的位置。根據(jù)如下計算出的振動時間設置定時器T(s)=20+[(1.62-W)/0.016]W=[P-L)C/100]+L其中T=振動時間(秒)W=卡爾堆積體積密度，g/ml，C=卡爾壓縮度，％，L=卡爾松散堆積體積密度，g/ml，以及P5卡爾緊密堆積體積密度，g/ml。如果卡爾堆積體積密度W大于1.6g/ml，則將振動時間設置為20s。將2.0±0.01克處理過的樣品放在頂部篩子上并打開振動機構(gòu)。在T時間后停止振動，將旋鈕螺母擰松并移出這三個篩子，稱量每個篩子上保留的粉末的量。如下計算出卡爾內(nèi)聚力X100[中號篩子上保留下來的粉末質(zhì)量)/2g]X100X(3/5)X100X(1/5)這三個計算值之和得到卡爾內(nèi)聚力[%]。測試H—卡爾均勻度根據(jù)粒度分布曲線，確定60體積。/。的粉末通過篩子的粒度(d60)和10n/。的粉末通過篩子的粒度(d10)。如下計算卡爾均勻度卡爾均勻度=d60/dl0測試I一卡爾刮刀角如上描述使用卡爾刮刀組件。將刮刀盤放在盤基座上，讓盤升高直到盤底部接觸刮刀。將處理過的樣品傾倒至盤中，以便刮刀被數(shù)厘米厚的材料(刮刀上約為250ml)完全覆蓋。用于每次測量的材料的量是恒定的，也就是說，在刮刀上為相同深度的材料。將盤緩慢降低遠離刮刀。這使刮刀暴露，有相當多的量的材料處于刮刀上。用下面的式子計算粉末堆相對于刮刀邊緣的平均角Q(水平面上)，該角通過如下等式算且表明粉末堆的形狀，如此前在上文中所描述的那樣。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage27</formula>其巾H=刮刀上的粉末堆的高度(mm)并且X=刮刀的半寬度(mm)。將滑動軸襯升高到桿的最高點(落差為150.0±10.0mm)，然后讓其落下以使刮刀僅震動一次。在震動后30秒，如上描述再次計算刮刀上的粉末的平均角。將震動之前的平均刮刀角和震動之后的平均刮刀角平均以產(chǎn)生卡爾刮刀角。測試J一卡爾分散度將裝置密封于盒子里以防止環(huán)境空氣流干擾測量，并且以便容納粉末。將卡爾分散度測量單元如上描述地設置就位。將表面皿稱重并將凹面向上設置，在玻璃管下方保持居中。稱量10.0±0.01克粉末并將其置于容器的料斗中。將閉合蓋水平釋放1秒鐘，使得粉末下落穿過玻璃管并到達表面皿上。稱量表面皿和處理過的材料?？柗稚⒍戎低ㄟ^下面的計算獲得卡爾分散度=(10g-表面皿上的粉末質(zhì)量)ZlOgX100卡爾指數(shù)表1列出了有關(guān)測試A、F、G、H和I的結(jié)果的卡爾指數(shù)。測試A、F、G(或H)和I的卡爾指數(shù)加和將會產(chǎn)生流動性指數(shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>表2列出了流動性指數(shù)(將表l中的值求和獲得)和測試B、C、和J的卡爾指數(shù)?？栔笖?shù)的總和確定了流動性指數(shù)，并且測試B、C和J的卡爾指數(shù)將產(chǎn)生可浸性指數(shù)。添加流動性指數(shù)和可浸性指數(shù)將提供固體的總卡爾指數(shù)。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>實例1和實例2以及比較例A實例1使用標題為"PreparationofisooctylSurfaceModifiedSilicaNan叩artides(異辛基表面改性的二氧化硅納米粒子的制備)"的美國專利No.6，586，483(Kolb等人)中所描述的方法制備表面改性的納米粒子分散體(粒度為5nm，異辛基/甲基表面改性)，該專利的公開內(nèi)容以引用的方式并入本文，將納米粒子分散體在15(TC下的烘箱中干燥以移除溶劑。然后將0.5克表面改性的納米粒子加入99.5克的玻璃粉末(05()=6.0微米；根據(jù)提交于2004年12月3日的美國專利申請No.11/004,385中的描述制備，將該專利的公開內(nèi)容以引用方式并入本文)中，用流化床噴射研磨機(Alpine型號100APGMill,可購自HosokawaMicronPowderSystems,Summit,NJ)將其混合以提供第一混合物。將20克第一混合物加入180g.玻璃粉末中，用流化床噴射研磨機(Alpine)混合。禾(J用"StandardTestMethodforBulkSolidsCharacterizationbyCarrIndices(用于通過卡爾指數(shù)表征堆積固體的表征方法)；ASTMD6393-99"(如上所述)，用測試A、B、C、D、E、F、G、I禾BJ表征所得的處理過的玻璃粉末。該卡爾指數(shù)法源自Carr(卡爾)在"ChemicalEngineering"第72巻第163-168頁(1965)中所述的方法，該專利的公開內(nèi)容以引用的方式并入本文。結(jié)果記錄于下面的表3中。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>實例2如上面實例1所述制備表面改性的納米粒子分散體(粒度為5nm，異辛基/甲基表面改性)和玻璃粉末(05()=6.0微米)的混合物。將40克第一混合物加入160克玻璃粉末中。如實例i所述表征所得的處理過的玻璃粉末，并且結(jié)果記錄于上面的表3中。比較例A制備200克(僅200克)未改性的玻璃粉末(D5o-6.0微米)并且將其如實例1中所述表征，結(jié)果記錄于上面的表3中。實例3和實例4以及比較例B和比較例C實例3如上面的實例1中所述制備表面改性的納米粒子分散體(粒度為5nm，異辛基/甲基表面改性)。將10克表面改性的納米粒子加入90克二氧化鈦(Ti02)中，用具有圓柱形氧化鋁研磨介質(zhì)的罐式研磨機混合直到完全共混(5分鐘)。用"StandardTestMethodforBulkSolidsCharacterizationbyCarrIndices(用于通過卡爾指數(shù)表征堆積固體的表征方法)；ASTMD6393-99"(上面有描述)表征所得的處理過的Ti02，以確定休止角。休止角為38.8度。用下面的方法測量流化性Ah。使用流化性測量儀(Sames型號AS100，可購自SamesElectornic，Inc，Livonia,MI)，將處理過的Ti02加入腔室至初始高度，初始高度(h初始)為lcm。讓壓縮空氣(10psi(69kPa))通過該腔室，記錄柱的最終高度(h^)。用下面的式子計算得到的流化性值A(chǔ)h:Ah=h最終-h初始流化性值為1.1。另外，如下測定填充系數(shù)。使用以商品名"ACCUPYC1330PYCNOMETER"從Micromeritics公司(Norcross,GAaA)獲得的全自動化的氣體置換比重瓶，按照ASTMD-2840-69，"AverageTrueParticleDensityofHollowMicrospheres(中空微球的平均真粒子密度)"(其公開內(nèi)容以引用的方式并入本文)測定復合材料和玻璃殘余物的真密度(gW)。使用塔普-帕克容量計(tap-pakvolumeter)(以商品名"JEL"Tap-PakVolumeter從J.EngelsmannAG(Ludwigschafen,Germany)獲得)，將已知重量的待測試樣品(wt討。)傾倒入量筒中并進行3,000個循環(huán)的振實。讀出量筒的堆積體積(V0為接近5cm3。用如下等式確定堆積體積密度堆積體積密度(g/cm3)=wtM/V堆積。繼而，用如下等式確定填充系數(shù)填充系數(shù)(％)=(堆積體積密度/真實密度)X100。填充系數(shù)為20.1%。該混合物可以加入至多個粒子中。實例4如上面實例1中所述制備表面改性的納米粒子分散體(粒度為5nm，異辛基/甲基表面改性)。將10克表面改性的納米粒子加入90克二氧化鈦(Ti02)中，用具有圓柱形氧化鋁研磨介質(zhì)的罐式研磨機混合直到完全共混(5分鐘)。將5克所得混合物加入100克Ti02中，用具有圓柱形氧化鋁研磨介質(zhì)的罐式研磨機混合直到完全共混(5分鐘)。如上面實例3所述表征所得的處理過的Ti02。休止角和填充系數(shù)分別為43.8度和18.1%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.6。比較例B如上面實例3所述表征100克(僅100克)未修飾的Ti02。休止角和填充系數(shù)分別為41.2度和15.3%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.5。比較例C如上面的實例1中所述制備表面改性的納米粒子分散體(粒度為5nm，異辛基/甲基表面改性)。將0.5克表面改性的納米粒子加入99.5克二氧化鈦(Ti02)中，用具有圓柱形氧化鋁研磨介質(zhì)的罐式研磨機混合直到完全共混(5分鐘)。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的Ti02。休止角和填充系數(shù)分別為43.8度和17.9%。如上面的實例3所述測量流化性Ah。流化性值為0.5。實例5和實例6以及比較例D和比較例E實例5用標題為"PreparationofisooctylSurfaceModifiedSilicaNanoparticles(異辛基表面修飾的二氧化硅納米粒子的制備)"的美國專利No.6,586,483(Kolb等人)中所描述的方法制備表面改性的納米粒子分散體(粒度為20mn，異辛基/甲基表面改性)，將該專利的公開內(nèi)容以引用的方式并入本文，然后將該納米粒子分散體在15(TC的烘箱中干燥以移除溶劑。將5克表面改性的納米粒子加入95克玻璃粉末(D50=6.0微米；如美國專利申請?zhí)?1/004,385中描述制備，該專利的公開內(nèi)容以引用方式并入)中，用具有圓柱形氧化鋁研磨介質(zhì)的罐式研磨機混合直到完全共混(5分鐘)從而得到第一混合物。將20克第一混合物加入180克玻璃粉末中，用罐式研磨機混合。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的玻璃粉末。休止角和填充系數(shù)分別為40.6度和33.6%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為1.3。實例6如上面的實例5所述制備表面改性的納米顆粒分散劑(粒度為20nm，異辛基/甲基表面改性)與玻璃粉末(05()=6.0微米)的(第一)混合物。將40克該第一混合物加至160克玻璃粉末中，并用罐式研磨機混合。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的玻璃粉末。休止角和填充系數(shù)分別為46.7度和31.2%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.5。比較例D僅用未改性的玻璃粉末(200克，05()=6.0微米，如美國專利申請?zhí)?1/004,385中所述制備，該專利的公開內(nèi)容以引用的方式并入本文)制備比較例D。如上面的實例3中所述表征所得的未改性的玻璃粉末。休止角和填充系數(shù)分別為47.7度和29.4%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0。比較例E如上面的實例5所述制備表面改性的納米顆粒分散劑(粒度為20nm，異辛基/甲基表面改性)與玻璃粉末的混合物，不同的是將2克表面改性的納米顆粒加入200克玻璃粉末中來提供第一混合物。將20克該第一混合物加至180克玻璃粉末中，并用罐式研磨機混合。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的玻璃粉末。休止角和填充系數(shù)分別為49.9度和31.2%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.2。實例7和實例8以及比較例F和比較例G實例7如美國專利No.6,586,483(Kolb等人)中所述制備表面改性的納米粒子分散體(粒度為20nm，異辛基/甲基表面改性)(該專利的公開內(nèi)容以引用的方式并入本文)，將其在15(TC的烘箱中干燥以移除溶劑。將5克表面改性的納米粒子加入95克陶瓷微球(可以商品名"3MW410ZEOSPHERES"購自3M公司)中，用具有圓柱形氧化鋁研磨介質(zhì)的罐式研磨機混合直到完全共混(5分鐘)。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的陶瓷微球。休止角和填充系數(shù)分別為42.9度和42.7%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為2.0。可以將該混合物加入多個粒子中。實例8如上面的實例7中所述制備第一混合物。將40克第一混合物加入160克陶瓷微球("3MW410ZEOSPHERES")中，用具有圓柱形氧化鋁研磨介質(zhì)的罐式研磨機混合直到完全共混(5分鐘)。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的陶瓷微球。休止角和填充系數(shù)分別為47.7度和41.2%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.7。比較例F如上面的實例3中所述表征200克未改性的陶瓷微球("3MW410ZEOSPHERES")。休止角和填充系數(shù)分別為48.7度和39.7%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.4。比較例G如上面的實例7中所述制備表面改性的納米粒子分散體(粒度為20nm，異辛基/甲基表面改性)。將2克表面改性的納米粒子加入200克陶瓷微球("3MW410ZEOSPHERES")中，用具有圓柱形氧化鋁研磨介質(zhì)的罐式研磨機混合直到完全共混(5分鐘)。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的陶瓷微球。休止角和填充系數(shù)分別為49.9度和41.1%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.4。實例9和實例10以及比較例H和J實例9將12.1克膠態(tài)二氧化硅納米粒子(20nm;41.45%固體，可以商品名"NALCO2327"從NalcoCo.(Naperville,IL)獲得)加入95克霞石正長巖(可以商品名"MINEX4"從UniminCorporation獲得)中，將其在塑料袋中揉合5分鐘直到完全共混，并將其在10(TC的烘箱中干燥3小時。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的霞石正長巖。休止角和填充系數(shù)分別為47.7度和42.3%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.9?？梢詫⒃摶旌衔锛尤攵鄠€粒子中。實例10將12.1克膠態(tài)二氧化硅納米粒子(20nm;41.45%;"NALCO2327")加入95克霞石正長巖("MINEX4")中，將其在塑料袋中揉合5分鐘直到完全共混，并將其在IO(TC的烘箱中干燥3小時從而得到第一混合物。用手將40克第一混合物與160克霞石正長巖("MINEX4")混合。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的霞石正長巖。休止角和填充系數(shù)分別為48.8度和41.8%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.5。比較例H如上面的實例3中所述表征200克未改性的霞石正長巖("MINEX4")。休止角和填充系數(shù)分別為46.7度和41.3%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.4。比較例J將4.8克膠態(tài)二氧化硅納米粒子(20nm;41.45%;"NALCO2327")加入200克霞石正長巖("MINEX4")中，將其在塑料袋中揉合5分鐘直到完全共混，然后在IO(TC的烘箱中干燥3小時。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的霞石正長巖。休止角和填充系數(shù)分別為47.7度和39.9%。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.4。實例11和實例12以及比較例K和比較例L比較例K如下來制造比較例K:取180克d-乳糖(IO微米；可購自MallinkrodtBaker(Phillipsburg，NJ))并用研缽和研杵將其研磨5分鐘。如上面的實例3中所述表征所得d-乳糖。休止角為41.2度。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.8。實例11如上面的實例1中所述制備表面改性的納米粒子分散體(粒度為5nm，異辛基/甲基表面改性)。將20克表面改性的納米粒子加入180克d-乳糖(IO微米；可購自MallinkrodtBaker)中，用研缽和研杵混合5分鐘直到完全共混。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的d-乳糖。休止角為35.4度。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為2.0?？梢詫⒃摶旌衔锛尤攵鄠€粒子中。實例12通過如下步驟實施實例12:將上面實例11制備的20克物質(zhì)與180克d-乳糖(IO微米；MallinkrodtBaker)混合，并將其用研缽和研杵研磨5分鐘。39如上面的實例3中所述表征所得的處理過的d-乳糖。休止角為30.3度。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為1.4。比較例L如上面的實例1中所述制備表面改性的納米粒子分散體(粒度為5nm，異辛基/甲基表面改性)。將2克表面改性的納米粒子加入198克d-乳糖(IO微米；MallinkrodtBaker)中，并用研缽和研杵混合5分鐘直到完全共混。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的d-乳糖。休止角為30.3度。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為1.4。實例13和實例14以及比較例M和N比較例M將200克碳酸鈣(CaC03，IO微米；可購自Sigma-Aldrich)用研缽和研杵研磨5分鐘。如上面的實例3中所述表征所得碳酸鈣。休止角為48.8度。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.9。實例13如上面的實例1中所述制備表面改性的納米粒子分散體(粒度為5nm，異辛基/甲基表面改性)。將20克表面改性的納米粒子加入180克碳酸鈣(CaC03，IO微米;Sigma-Aldrich)中，用研缽和研杵混合5分鐘直到完全共混。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的碳酸鈣。休止角為32.9度。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為1.4?？梢詫⒃摶旌衔锛尤攵鄠€粒子中。實例14可以如下制備實例14:取20克上面的實例13，將其與180克碳酸鈣(IO微米)混合并用研缽和研杵研磨5分鐘。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的碳酸鈣。休止角為34.7度。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為1.0。比較例N如上面的實例1中所述制備表面改性的納米粒子分散體(粒度為5nm，異辛基/甲基表面改性)。然后將2克表面改性的納米粒子加入198克碳酸鈣(CaC03，IO微米；Sigma-Aldrich)中，用研缽和研杵混合直到完全共混(5分鐘)。如上面的實例3中所述表征所得的處理過的碳酸鈣。休止角為34.1度。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為1.2。實例15和比較例0比較例041將20克d-乳糖(10微米；MallinkrodtBaker)與180克碳酸鈣(CaC03，IO微米；可購自Sigma-Aldrich)用研缽和研杵在一起研磨5分鐘。如上面的實例3中所述表征所得的d-乳糖和碳酸鈣混合物。休止角為42.9度。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為0.9。實例15將如實例11中所述制備的20克處理過的d-乳糖和180克碳酸鈣(CaC03，10微米；Sigma-Aldrich)用研缽和研杵研磨5分鐘。如上面的實例3中所述表征所得的研磨過的d-乳糖和碳酸鈣的混合物。休止角為34.7度。如上面的實例3中所述測量流化性Ah。流化性值為1.4。在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的條件下，本發(fā)明的各種修改和更改對本領(lǐng)域那些技術(shù)人員來說是顯而易見的，并且應當理解，本發(fā)明并不限于本文所述的示例性實施例。權(quán)利要求1.一種制備組合物的方法，所述組合物包括多個粒子和納米粒子，所述方法包括提供第一組合物，所述第一組合物包括第一多個粒子和納米粒子，其中所述納米粒子以大于足以實現(xiàn)以下條件中的至少一個的量存在于所述第一組合物中(a)相對于不含納米粒子的所述第一組合物，改善所述第一組合物的分散度、可浸性、流動性、流化性、填充系數(shù)或振實密度中的至少一種；或(b)相對于不含納米粒子的所述第一組合物，降低所述第一組合物總體的堆積體積或夾帶氣體中的至少一種；以及添加第二多個粒子至所述第一組合物以提供第二組合物，其中所述納米粒子以至少足以實現(xiàn)以下條件中的至少一個的量存在于所述第二組合物中(a)相對于不含納米粒子的總體第二粒子組合物，改善所述第二組合物總體的分散度、可浸性、流動性、流化性、填充系數(shù)或振實密度中的至少一種；或(b)相對于不含納米粒子的總體第二組合物，降低所述第二組合物總體的堆積體積或夾帶氣體中的至少一種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備組合物的方法，其中所述納米粒子包括表面改性的納米粒子。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備組合物的方法，其中所述納米粒子包括非表面改性的納米粒子。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備組合物的方法，其中所述第一多個粒子和第二多個粒子的粒子是不同的。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備組合物的方法，其中所述第一多個粒子和所述第二多個粒子的粒子是相同的。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備組合物的方法，其中所述第一多個粒子包括有機粒子，并且其中所述第二多個粒子包括無機粒子。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備組合物的方法，其中所述第一多個粒子包括無機粒子，并且其中所述第二多個粒子包括有機粒子。8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備組合物的方法，其中所述第一多個粒子和第二多個粒子兩者各自獨立地包括有機粒子。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備組合物的方法，其中所述第一多個粒子和第二多個粒子兩者各自獨立地包括無機粒子。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備組合物的方法，其中所述第一多個粒子的粒子具有小于200微米的中值粒度。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備組合物的方法，其中所述第一多個粒子和第二多個粒子兩者的粒子各自具有小于200微米的中值粒度。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備組合物的方法，其中所述納米粒子具有小于IOO納米的平均粒度。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備組合物的方法，其中所述納米粒子具有小于50納米的平均粒度。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備組合物的方法，其中所述納米粒子具有小于10納米的平均粒度。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基于所述第一組合物的總重量，所述第一組合物中的納米粒子的量在0.05至99重量％的范圍內(nèi)。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基于所述第'一組合物的總重量，所述第一組合物中的納米粒子的量在0.1至90重量％的范圍內(nèi)。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基于所述第二組合物的總重量，所述第二組合物中的納米粒子的量在0.001至20重量°/。的范圍內(nèi)。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基于所述第二組合物的總重量，所述第二組合物中的納米粒子的量在0.001至10重量％的范圍內(nèi)。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二組合物的可浸性相對于不含納米粒子的所述第二組合物改善了至少5%。20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述納米粒子包括非表面改性的金屬納米粒子。全文摘要本發(fā)明描述了制備包括多個粒子的組合物的方法，相對于所述不含納米粒子的多個粒子，所述多個粒子具有改善的分散度、可浸性、流動性、流化性、填充系數(shù)和/或振實密度，和/或所述多個粒子減少了堆積體積和/或夾帶氣體。文檔編號B01J2/00GK101563152SQ200780047510公開日2009年10月21日申請日期2007年12月10日優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日發(fā)明者小吉米·R·巴蘭,馬德琳·P·振八申請人:3M創(chuàng)新有限公司