DISPERSIÓN DE ÓXIDO DE ALUMINIO.

Dispersión de óxido de aluminio, que es estable en un intervalo de valores del pH de 5 a 9 y tiene un contenido de óxido de aluminio de por lo menos 40 % en peso,

obtenible dispersando uno o varios polvos de óxido de aluminio con un área de superficie específica de 5 a 200 m 2 /g en una fase acuosa, en que se añaden a la fase acuosa uno o varios ácidos hidroxicarboxílicos por lo menos dibásicos que se presentan disueltos en la dispersión, y por lo menos una sal de un hidrógeno fosfato de di-(metal alcalino) y/o un dihidrógeno fosfato de metal alcalino, en cada caso de una manera mutuamente independiente en una cantidad de 0,3 - 3 x 10 -6 mol/m 2 de área de superficie específica del óxido de aluminio

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2006/063047.

Solicitante: EVONIK DEGUSSA GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: RELLINGHAUSER STRASSE 1-11 45128 ESSEN ALEMANIA.

Inventor/es: BATZ SOHN, CHRISTOPH, DR., LORTZ, WOLFGANG, DR., WILL, WERNER, LACH,HEINZ, PERLET,GABRIELE.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 9 de Junio de 2006.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B82Y30/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B82 NANOTECNOLOGIA.B82Y USOS O APLICACIONES ESPECIFICOS DE NANOESTRUCTURAS; MEDIDA O ANALISIS DE NANOESTRUCTURAS; FABRICACION O TRATAMIENTO DE NANOESTRUCTURAS.Nano tecnología para materiales o ciencia superficial, p.ej. nano compuestos.
  • C01F7/02B8

Clasificación PCT:

  • C01F7/02 QUIMICA; METALURGIA.C01 QUIMICA INORGANICA.C01F COMPUESTOS DE BERILIO, MAGNESIO, ALUMINIO, CALCIO, ESTRONCIO, BARIO, RADIO, TORIO O COMPUESTOS DE LOS METALES DE LAS TIERRAS RARAS (hidruros metálicos C01B 6/00; sales de oxácidos de halógenos C01B 11/00; peróxidos, sales de los perácidos C01B 15/00; sulfuros o polisulfuros de magnesio, calcio, estroncio o bario C01B 17/42; tiosulfatos, ditionitos, politionatos C01B 17/64; compuestos que contienen selenio o teluro C01B 19/00; compuestos binarios del nitrógeno con metales C01B 21/06; azidas C01B 21/08; amidas metálicas C01B 21/092; nitritos C01B 21/50; fosfuros C01B 25/08; sales de los oxácidos del fósforo C01B 25/16; carburos C01B 32/90; compuestos que contienen silicio C01B 33/00; compuestos que contienen boro C01B 35/00; compuestos que tienen propiedades de tamices moleculares pero que no tienen propiedades de cambiadores de base C01B 37/00; compuestos que tienen propiedades de tamices moleculares y de cambiadores de base, p. ej. zeolitas cristalinas, C01B 39/00; cianuros C01C 3/08; sales del ácido ciánico C01C 3/14; sales de cianamida C01C 3/16; tiocianatos C01C 3/20; procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; obtención a partir de mezclas, p. ej. a partir de minerales, de compuestos metálicos que son los compuestos intermedios de un proceso metalúrgico para la obtención de un metal libre C22B; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01F 7/00 Compuestos de aluminio. › Oxido de aluminio; Hidróxido de aluminio; Aluminatos.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.

PDF original: ES-2363793_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

El invento se refiere a una dispersión acuosa estable de óxido de aluminio que tiene un alto factor de relleno, a un procedimiento para la producción de la misma y al uso de la misma.

A partir del documento de solicitud de patente europea EP-A-1258458, se conoce una dispersión acuosa de óxido de aluminio producido por vía pirógena, con un área de superficie específica según BET de 100 +/-15 m2/g. El pH de la dispersión se puede hacer variar en un intervalo comprendido entre 2 y 8 por adición de ácidos o bases, el contenido del óxido de aluminio puede ser de aproximadamente 30 +/- 20 % en peso. A partir del documento de solicitud de patente internacional WO 03/035552, se conoce una dispersión acuosa de óxido de aluminio producido por vía pirógena con un área de superficie específica según BET de más que 115 m2/g y un número de Sears de más que 8 ml/2g.

Una desventaja con dichas dispersiones es su baja estabilidad frente a la sedimentación y a la reaglomeración. Estas dispersiones alcanzan su máxima estabilidad con un contenido del óxido de aluminio de menos que 30 % en peso, en que, sin embargo, deben de estar presentes unos valores del pH marcadamente ácidos, de < 5.

En ciertos sectores de uso, por ejemplo en la producción de barnices, por regla general esta región de valores del pH no es deseable, puesto que las recetas son normalizadas con frecuencia en una región de valores del pH situados alrededor del punto neutro. Sin embargo, en esta región de valores del pH una dispersión de Al2O3 ya no es estable, puesto que es bajo el potencial zeta (punto isoeléctrico a un pH de aproximadamente 10).

Además, otras partículas dispersadas en recetas acuosas de pinturas y barnices tienen con frecuencia una carga superficial negativa. Dichas partículas cargadas negativamente se coagularían inmediatamente con las partículas de óxido de aluminio todavía cargadas positivamente y harían inutilizable a la dispersión.

Sin embargo, el óxido de aluminio tiene interesantes propiedades para aplicaciones en el sector de las pinturas y barnices, tales como una alta dureza y un alto índice de refracción, en comparación con el dióxido de silicio.

Son particularmente deseables en el sector de los barnices resistentes a los arañazos unos altos factores de relleno con una buena elaborabilidad, es decir una baja viscosidad, de la dispersión.

En el sector de la pulimentación, en particular una pulimentación química-mecánica, el óxido de aluminio se usa como material abrasivo. Aquí tiene una importancia particular el hecho de que estas partículas no dejan arañazos sobre la superficie que se ha de pulimentar. Esto puede ser causado, por ejemplo, por unas pocas partículas gruesas en una dispersión.

Existía por lo tanto el problema de proporcionar una dispersión que, en un intervalo de valores del pH desde débilmente ácidos hasta débilmente básicos tenga una alta estabilidad, un alto contenido de materiales sólidos, una buena elaborabilidad en la forma de una baja viscosidad, y esté exenta de partículas gruesas. Además, existía el problema de proporcionar un procedimiento para la producción de esta dispersión.

Un objeto del invento es una dispersión de óxido de aluminio que sea estable en un intervalo de valores del pH de 5 a 9 y tenga un contenido del óxido de aluminio de por lo menos 40 % en peso, la cual ha de ser obtenible dispersando uno o varios polvos de óxido de aluminio con un área de superficie específica de 5 a 200 m2/g en una fase acuosa, en que se añaden a la fase acuosa uno o varios ácidos hidroxicarboxílicos por lo menos dibásicos que se presentan disueltos en la dispersión, y por lo menos una sal de un hidrógeno fosfato de di-(metal alcalino) y/o de un dihidrógeno fosfato de metal alcalino, en cada caso de una manera mutuamente independiente, en una cantidad de 0,3 - 3 x 10-6 mol/m2 de área de superficie específica del óxido de aluminio.

El concepto de “estable” en el sentido del invento deberá entenderse que significa una estabilidad contra la sedimentación y reaglomeración durante un período de tiempo de 1 mes, por regla general de por lo menos 6 meses.

Preferiblemente, la dispersión del óxido de aluminio de acuerdo con el invento puede contener un polvo de óxido de aluminio con origen pirogénico. Aquí el concepto de “pirogénico” deberá entenderse que significa que este polvo de óxido de aluminio se obtiene por conversión de un apropiado material de partida en una llama. Los procesos pirogénicos incluyen una oxidación a la llama y una hidrólisis a la llama. Para la producción industrial a gran escala de óxido de aluminio, se usa principalmente la hidrólisis a la llama del cloruro de aluminio en una llama de hidrógeno y oxígeno. Por regla general, las partículas del óxido de aluminio, producidas de esta manera, están en la forma de partículas primarias conglomeradas, en donde las partículas primarias están exentas de poros y son portadoras de grupos hidroxilo en su superficie. En la conversión del cloruro de aluminio en el óxido de aluminio se forma ácido clorhídrico como un producto secundario, y éste se adhiere a las partículas del óxido de aluminio. Usualmente, una parte principal del ácido clorhídrico se retira desde las partículas por un tratamiento con vapor de agua. Un polvo de óxido de aluminio en una dispersión al 4 por ciento en agua entonces exhibe entonces por regla general un valor del pH de 3 a 5. Unos apropiados polvos de óxido de aluminio pueden ser los AEROXIDE® Alu C, AEROXIDE® Alu 65, AEROXIDE® Alu 130, todos ellos de Degussa AG, SpectrAl® 100 Fumed Alumina, SpectrAl® 51 Fumed Alumina, SpectrAl® 81 Fumed Alumina, todos ellos de Cabot Corp..

Además, puede ser ventajoso que las partículas del óxido de aluminio en la dispersión de acuerdo con el invento tengan un diámetro medio de los conglomerados de menos que 100 nm.

Además, puede ser ventajoso que la dispersión de acuerdo con el invento esté exenta de partículas con un diámetro de más que 1 µm.

Preferiblemente, el contenido del óxido de aluminio puede ser de 40 a 60 % en peso. Con un alto contenido de materiales sólidos, la dispersión de acuerdo con el invento muestra en este intervalo una baja viscosidad, al mismo tiempo que una alta estabilidad.

Además, el pH de la dispersión de acuerdo con el invento puede ser preferiblemente de 6 a 8. En este intervalo, la dispersión presenta una baja viscosidad al mismo tiempo que una alta estabilidad de la dispersión.

El potencial zeta de la dispersión de acuerdo con el invento es preferiblemente menor que -15 mV. Es particularmente preferible un potencial zeta situado en el intervalo de desde -25 hasta -40 mV. El potencial zeta es una medida de la carga superficial de las partículas, que puede ser desplazada por sustancias que se depositen sobre la superficie. Deberá entenderse que el potencial zeta significa el potencial junto al plano de cizalladura dentro de la doble capa electroquímica de partículas de óxido de aluminio y electrólito en la dispersión. Una magnitud importante en conexión con el potencial zeta es el punto isoeléctrico (IEP). El IEP señala el valor del pH en el que el potencial zeta es cero. Con el óxido de aluminio, el IEP está a un pH de aproximadamente 9 a 10. Cuanto mayor es la diferencia entre el pH de la dispersión y el IEP, tanto más estable es la dispersión. El potencial zeta puede ser determinado, por ejemplo, por medición de la corriente de vibración de un coloide (CVI, acrónimo de colloid vibration current) de la dispersión o por determinación de la movilidad electroforética.

Los ácidos hidroxicarboxílicos por lo menos dibásicos que se añaden a la fase acuosa, y que están presentes disueltos en la dispersión, pueden ser preferiblemente ácido cítrico o ácido tartárico.

Un objeto adicional del invento es un procedimiento para la producción de la dispersión de acuerdo con el invento en el que

- se disponen primeramente en agua uno o varios ácidos hidroxicarboxílicos por lo menos dibásicos, que se presentan disueltos en la dispersión, y por lo menos una sal de un fosfato de di-(metal alcalino) y/o un dihidrógenofosfato de metal alcalino y en una cantidad de 0,3 -3 x 10-6 mol/m2 de área de superficie específica, ,

- las partículas del óxido de aluminio, que corresponden a la cantidad deseada en la dispersión, se añaden todas de una sola vez, en porciones o continuamente,

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Reivindicaciones:

1. Dispersión de óxido de aluminio, que es estable en un intervalo de valores del pH de 5 a 9 y tiene un contenido de óxido de aluminio de por lo menos 40 % en peso, obtenible dispersando uno o varios polvos de óxido de aluminio con un área de superficie específica de 5 a 200 m2/g en una fase acuosa, en que se añaden a la fase acuosa uno o varios ácidos hidroxicarboxílicos por lo menos dibásicos que se presentan disueltos en la dispersión, y por lo menos una sal de un hidrógeno fosfato de di-(metal alcalino) y/o un dihidrógeno fosfato de metal alcalino, en cada caso de una manera mutuamente independiente en una cantidad de 0,3 - 3 x 10-6 mol/m2 de área de superficie específica del óxido de aluminio.

2. Dispersión de óxido de aluminio de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el polvo del óxido de aluminio es de origen pirogénico.

3. Dispersión de óxido de aluminio de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el polvo del óxido de aluminio en una dispersión al 4 por ciento exhibe un valor del pH de 3 a 5.

4. Dispersión de óxido de aluminio de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizada porque las partículas del óxido de aluminio tienen un diámetro medio de los conglomerados d50 de menos que 100 nm.

5. Dispersión de óxido de aluminio de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizada porque ella está exenta de partículas con un diámetro de más que 1 µm.

6. Dispersión de óxido de aluminio de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizada porque el contenido del óxido de aluminio es de 40 a 60 % en peso.

7. Dispersión de óxido de aluminio de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 6, caracterizada porque el valor del pH es de 6 a 8.

8. Dispersión de óxido de aluminio de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 7, caracterizada porque el potencial zeta es menor que -15 mV.

9. Dispersión de óxido de aluminio de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 8, caracterizada porque el ácido hidroxi-carboxílico por lo menos dibásico, que está presente disuelto en la dispersión, es ácido cítrico o ácido tartárico.

10. Procedimiento para la producción de la dispersión de óxido de aluminio de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 9, caracterizado porque

- se disponen primeramente en agua uno o varios ácidos hidroxicarboxílicos por lo menos dibásicos, que se presentan disueltos en la dispersión, y por lo menos una sal de un hidrógeno fosfato de di-(metal alcalino) y/o un dihidrógeno fosfato de metal alcalino y en una cantidad de 0,3 - 3 x 10-6 mol/m2 de área de superficie específica,

- las partículas del óxido de aluminio, correspondientes a la cantidad deseada, en la dispersión se añaden todas de una sola vez, en porciones o de manera continua,

- y se dispersan por una entrada de energía de más que 1.000 KJ/m3.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el dispersamiento se realiza en primer lugar con una entrada de energía de menos que 1.000 kJm3 con la formación de una dispersión previa, la dispersión previa se divide en por lo menos dos corrientes parciales, estas corrientes parciales se disponen dentro de un molino de alta energía bajo una presión de por lo menos 500 bares, se liberan a través de una tobera y se dejan chocar unas con otras en una cámara de reacción rellena con un gas o con un líquido y la trituración con alta energía se repite opcionalmente una vez o varias veces.

12. Uso de la dispersión de óxido de aluminio de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 9, para el revestimiento de superficies de vidrio, materiales cerámicos y metales, y para la producción de barnices.

 

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