Proceso para la producción de suspensión de partículas de óxido de titanio (IV).
Un proceso para preparar una suspensión de partículas finamente divididas de óxido de titanio (IV),
quecomprende: mezclar
(a) un volumen de un primer componente que comprende un alcohol en una cantidad de más de 50 % en pesobasado en el peso del primer componente, un alcóxido de titanio en una cantidad que varía de 0,001 % en peso a 6% en peso basado en el peso del primer componente, y un activador del alcóxido de titanio en una cantidad quevaría de 0,2 % en peso a 1,6 % en peso basado en el peso del primer componente, siendo el activador del alcóxidode titano seleccionado del grupo que consiste en agua y una primera base acuosa seleccionada del grupo queconsiste en hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, pirofosfato de sodio, pirofosfato de potasio, citrato de sodio,hidrógeno fosfato de diamonio, y las mezclas de los mismos, y
(b) un volumen de un segundo componente seleccionado del grupo que consiste en agua y una segunda baseacuosa, seleccionada del grupo que consiste en hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, pirofosfato de sodio,pirofosfato de potasio, citrato de sodio, hidrógeno fosfato de diamonio, y las mezclas de los mismos,al menos, uno del primer componente o del segundo componente con una base en el mismo, estando el segundocomponente sustancialmente libre de alcohol, y siendo la velocidad de cizallamiento del mezclado mayor deaproximadamente 100 s-1, para formar una mezcla con un pH mayor de o igual a aproximadamente 6 quecomprende una suspensión de partículas finamente divididas de óxido de titanio (IV), teniendo la mezcla unarelación molar de agua a titanio que varía de aproximadamente 40 a aproximadamente 1 a aproximadamente 5.000a aproximadamente 1.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2007/026106.
Solicitante: E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 1007 MARKET STREET WILMINGTON, DE 19898 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: SCOTT,DAVID M, TORARDI,CARMINE, GRUSHIN,VLADIMIR.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C01G23/047 QUIMICA; METALURGIA. › C01 QUIMICA INORGANICA. › C01G COMPUESTOS QUE CONTIENEN METALES NO CUBIERTOS POR LAS SUBCLASES C01D O C01F (hidruros metálicos C01B 6/00; sales de oxácidos de halógenos C01B 11/00; peróxidos, sales de los perácidos C01B 15/00; 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 C21B, C22B; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01G 23/00 Compuestos de titanio. › Dióxido de titanio.
- C01G23/053 C01G 23/00 […] › Obtención por vía húmeda, p. ej. por hidrólisis de sales de titanio.
- C09C1/36 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › C09C TRATAMIENTO DE MATERIALES INORGANICOS, QUE NO SEAN CARGAS FIBROSAS, PARA MEJORAR SUS PROPIEDADES DE PIGMENTACION O DE CARGA (preparación de compuestos inorgánicos o elementos no metálicos C01; tratamiento de materias especialmente previsto para reforzar sus propiedades de carga, en los morteros, hormigón, piedra artificial o análogo C04B 14/00, C04B 18/00, C04B 20/00 ); PREPARACION DE NEGRO DE CARBON. › C09C 1/00 Tratamiento de materiales inorgánicos específicos distintos a las cargas fibrosas (materiales luminiscentes o tenebrescentes C09K ); Preparación de negro de carbón. › Compuestos de titanio.
PDF original: ES-2426563_T3.pdf
![Proceso para la producción de suspensión de partículas de óxido de titanio (IV).](https://patentados.com/img/2013/10/1254460/proceso-produccion-suspension-particulas-oxido-titanio-iv.jpg)
Fragmento de la descripción:
Proceso para la producción de suspensión de partículas de óxido de titanio (IV)
Campo de la descripción La descripción se refiere a procesos para preparar suspensiones de partículas finamente divididas de óxido de titanio (IV) , en particular, suspensiones de nanopartículas de óxido de titanio (IV) .
Antecedentes La utilidad comercial de las nanopartículas sigue creciendo a un ritmo rápido. Dos ejemplos de mercados grandes y en expansión para el dióxido de titanio nanocristalino y nanopartículado (también comúnmente llamado "titania") son (1) los revestimientos absorbentes de UV y ópticamente transparentes, es decir, revestimientos que absorben la radiación UV pero transmiten luz visible, y (2) la fotocatálisis para la purificación del agua y del aire y en aplicaciones antibacterianas. Las principales consideraciones para los crecientes mercados de titania/óxido de metal son producir propiedades físicas y químicas únicas (tales como la fotoquímica altamente reactiva para la catálisis, y la alta transparencia óptica con bajos niveles de la fotorreactividad para revestimientos) en combinación con procesos competitivos de fabricación. La generación de los nuevos materiales compuestos polímero/nanopartículas ("nanocomposites") es un área con gran potencial que actualmente es objeto de una intensa investigación.
El TiO2 nanocristalino comercial a gran escala se puede preparar a partir de sulfato de titanilo a través de la química ácido-base, seguido por calcinación lo que proporciona partículas altamente aglomeradas. Un material de nano escala se puede producir a través de la hidrólisis por llama del TiCI4; sin embargo, este material también es altamente aglomerado (los tamaños típicos de un aglomerado son de más de 300 nm) . Para numerosos usos finales son altamente deseables partículas más finamente divididas. Dado que se requiere una cantidad significativa de energía para reducir el tamaño de las partículas aglomeradas, ha existido habido una gran necesidad sentida para un proceso que pueda sintetizar partículas finamente divididas de dióxido de titanio sin la necesidad de procesos químicos o mecánicos de reducción de tamaño de energía intensiva posteriores a la síntesis.
Las partículas de óxido de titanio se pueden formar mediante hidrólisis de alcóxidos de titanio con agua o con una base. Se sabe que los alcóxidos de titanio reaccionan rápidamente con el agua para formar un precipitado de partículas aglomeradas que se debe moler para romper los aglomerados para formar las partículas pequeñas. El documento de patente de número JP [1989]-133939 describe un método para fabricar partículas de óxido de titanio disolviendo alcóxido de titanio en alcohol con un contenido de agua de 3 g/litro o menos, y mezclando la disolución que contiene titanio con un alcohol que contiene agua y amoniaco teniendo la mezcla resultante intervalos de relaciones molares específicos de NH3/Ti y H2O/Ti. El documento de patente europea de número EP 0275688 y el documento de patente de los EE.UU. de número US 4861572 describen una primera etapa de hidrolización del alcóxido de titanio seguido de una reacción de condensación para formar el óxido del metal con tamaños de partícula de más de 1 micrómetro de tamaño. El documento de patente de número JP 2001-246247 describe un tratamiento posterior de base o de ácido después de la hidrólisis del alcóxido de titanio para producir partículas relativamente grandes de TiO2.
Saadoun et al, Materials Research Bulletin, Elsevier, Kidlington, GB, vol. 35, 1 de Enero de 2000, páginas 193-202 describe la síntesis de materiales en base a titania obtenidos a partir de la hidrólisis del isopropóxido de titanio (IV) (TIP, del inglés titanium (IV) isopropoxide) en presencia de hidróxido de tetrabutilamonio (TBAOH, del inglés tetrabutyl ammonium hydroxide) .
Para aplicaciones de revestimientos o cosméticos ópticamente transparentes, es importante que las partículas no inhiban la transmisión de la luz visible, lo que requiere la mayor parte de las partículas sean más pequeñas de aproximadamente 100 nm.
Se ha encontrado que sin la adecuada dispersión y estabilización coloidal, las nanopartículas tienden a formar agregados que son difíciles de redispersar y esto afecta a las propiedades ópticas en la aplicación final. Para algunas aplicaciones, es preferible que las nanopartículas permanezcan en suspensión, preferiblemente una suspensión resultante procedente de la síntesis, con el fin de preservar su tamaño, y por lo tanto sus propiedades.
El proceso de esta descripción puede proporcionar una suspensión ópticamente transparente de nanopartículas de óxido de titanio (IV) .
Resumen de la descripción La descripción se refiere a un proceso para fabricar una suspensión de partículas finamente divididas de óxido de titanio (IV) , típicamente, nanopartículas finamente divididas de óxido de titanio (IV) , que comprende:
mezclar
(a) un volumen de un primer componente que comprende un alcohol en una cantidad de más de 50 % en peso basado en el peso del primer componente, un alcóxido de titanio en una cantidad que varía de 0, 001 % en peso a 6
% en peso basado en el peso del primer componente, y un activador del alcóxido de titanio en una cantidad que varía de 0, 2 % en peso a 1, 6 % en peso basado en el peso del primer componente, siendo el activador del alcóxido de titanio seleccionado del grupo que consiste en agua y una primera base acuosa seleccionada del grupo que consiste en hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, pirofosfato de sodio, pirofosfato de potasio, citrato de sodio, hidrógeno fosfato de diamonio y las mezclas de los mismos, y
(b) un volumen de un segundo componente seleccionado del grupo que consiste en agua y una segunda base acuosa seleccionada del grupo que consiste en hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, pirofosfato de sodio, pirofosfato de potasio, citrato de sodio, hidrógeno fosfato de diamonio y las mezclas de los mismos,
al menos, uno del primer componente o el segundo componente con una base en el mismo, estando el segundo componente sustancialmente libre de alcohol, y siendo la velocidad de cizallamiento de la mezcla mayor de aproximadamente 100 s-1, para formar una mezcla con un pH mayor de o igual a aproximadamente 6 que comprende una suspensión de partículas finamente divididas de óxido de titanio (IV) , teniendo la mezcla una relación molar de agua a titanio que varía de aproximadamente 40 a aproximadamente 1 a aproximadamente 5.000 a aproximadamente 1.
La suspensión puede tener una opacidad baja, de forma adicional la suspensión puede ser translúcida u ópticamente transparente. Cuando la suspensión es translúcida, ésta puede tener una transparencia óptica mayor de aproximadamente 4 % sobre una longitud de trayectoria de 1 cm basada en la cantidad total de luz transmitida a través de la suspensión. Cuando la suspensión es transparente, ésta puede tener una transparencia óptica mayor de aproximadamente 90 % sobre una longitud de trayectoria de 1 cm, basada en la cantidad total de luz transmitida a través de la suspensión.
La base del primer componente o del segundo componente puede ser la misma o diferente y se selecciona del grupo que consiste en hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, pirofosfato de sodio, pirofosfato de potasio, citrato de sodio, hidrógeno fosfato de diamonio, y las mezclas de los mismos. Cuando la base está presente en el primer componente, la concentración de la base puede ser de hasta aproximadamente 0, 2 M en el primer componente. Cuando la base está presente en el segundo componente, la concentración de la base puede variar de 0, 001 M a aproximadamente 0, 030 M en el segundo componente. En una realización, el segundo componente comprende una base que es hidróxido de amonio en una concentración que varía de aproximadamente 0, 006 M a aproximadamente 14, 8 M en el segundo componente.
La cantidad del alcóxido de titanio varía de 0, 001 % en peso a 6 % en peso.
El activador varía de 0, 2 a 1, 6 por ciento en peso, típicamente 0, 8 % en peso, basado en el peso total del primer componente.
La relación del volumen del primer componente al volumen del segundo componente puede variar de aproximadamente 1 a aproximadamente 1 a aproximadamente 9 a aproximadamente 1, típicamente, la relación del volumen del primer componente al volumen del segundo componente puede ser aproximadamente 3 a aproximadamente 1.
El alcóxido de titanio puede tener la estructura química:
Ti (OR1) (OR2) (OR3) (OR4)
en donde R1 a R4 son el mismo o diferente grupo alquilo de 1 a aproximadamente 30 átomos de carbono. Típicamente, el alcóxido... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un proceso para preparar una suspensión de partículas finamente divididas de óxido de titanio (IV) , que comprende: mezclar
(a) un volumen de un primer componente que comprende un alcohol en una cantidad de más de 50 % en peso basado en el peso del primer componente, un alcóxido de titanio en una cantidad que varía de 0, 001 % en peso a 6 % en peso basado en el peso del primer componente, y un activador del alcóxido de titanio en una cantidad que varía de 0, 2 % en peso a 1, 6 % en peso basado en el peso del primer componente, siendo el activador del alcóxido de titano seleccionado del grupo que consiste en agua y una primera base acuosa seleccionada del grupo que consiste en hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, pirofosfato de sodio, pirofosfato de potasio, citrato de sodio, hidrógeno fosfato de diamonio, y las mezclas de los mismos, y
(b) un volumen de un segundo componente seleccionado del grupo que consiste en agua y una segunda base acuosa, seleccionada del grupo que consiste en hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, pirofosfato de sodio, pirofosfato de potasio, citrato de sodio, hidrógeno fosfato de diamonio, y las mezclas de los mismos,
al menos, uno del primer componente o del segundo componente con una base en el mismo, estando el segundo componente sustancialmente libre de alcohol, y siendo la velocidad de cizallamiento del mezclado mayor de aproximadamente 100 s-1, para formar una mezcla con un pH mayor de o igual a aproximadamente 6 que comprende una suspensión de partículas finamente divididas de óxido de titanio (IV) , teniendo la mezcla una relación molar de agua a titanio que varía de aproximadamente 40 a aproximadamente 1 a aproximadamente 5.000 a aproximadamente 1.
2. El proceso de cualquiera las reivindicaciones precedentes, en el que el alcóxido de titanio (IV) tiene la estructura química:
Ti (OR1) (OR2) (OR3) (OR4)
en donde R1 a R4 son el mismo o diferente grupo alquilo de 1 a aproximadamente 10 átomos de carbono.
3. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el alcóxido de titanio se selecciona del grupo que consiste en isopropóxido de titanio (IV) , n-butóxido de titanio (IV) , metóxido de titanio (IV) , etóxido de titanio (IV) , y n-propóxido de titanio (IV) y las mezclas de los mismos.
4. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la relación del volumen del primer componente al volumen del segundo componente varía de aproximadamente 1 a aproximadamente 1 a aproximadamente 9 a aproximadamente 1.
5. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la base de la primera base acuosa está en una concentración de hasta aproximadamente 0, 2 M en el primer componente.
6. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la base de la segunda base acuosa está en una concentración que varía de aproximadamente 0, 001 M a aproximadamente 0, 030 M en el segundo componente.
7. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la base de la segunda base acuosa es hidróxido de amonio en una concentración que varía de aproximadamente 0, 006 M a aproximadamente 14, 8 M en el segundo componente.
8. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el alcohol se selecciona del grupo que consiste en metanol, etanol, n-propanol, isopropanol, etilenglicol, y butanodiol y las mezclas de los mismos.
9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que además comprende mezclar la suspensión con un polímero.
10. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la mezcla se lleva a cabo en un homogeneizador en donde la velocidad del rotor es mayor de aproximadamente 500 rpm.
11. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la relación del volumen del primer componente al volumen del segundo componente varía de aproximadamente 3:1 a aproximadamente 1:1.
Patentes similares o relacionadas:
Estructura de catalizador de dióxido de titanio para procesos hasta 1.000ºc y fabricación de dicha estructura, del 24 de Junio de 2020, de Advanced Materials- JTJ S.r.o: Una estructura de catalizador de TiO2 para los procedimientos catalíticos realizados a temperaturas de hasta 800° C, presentada en forma de polvo consistente en nano-partículas […]
Revestimiento de superficie, del 22 de Enero de 2020, de Kastus Technologies DAC: Procedimiento para la preparación de una solución de revestimiento antimicrobiano, comprendiendo el procedimiento las etapas de: (i) mezclar un agente quelante con un […]
Extracción de productos a partir de minerales que contienen titanio, del 27 de Noviembre de 2019, de Avertana Limited: Un metodo para recuperar dioxido de titanio y sulfato de aluminio a partir de un material en particulas que comprende perovskita, dicho metodo comprende: a. […]
Sol de dióxido de titanio neutro concentrado fotoactivo, del 3 de Abril de 2019, de TRONOX LLC: Un método para preparar un sol fotocatalítico, de dióxido de titanio neutro, comprendiendo el método: lavar y deshidratar un gel de dióxido de titanio hidratado con un […]
Preparación de soles de óxidos metálicos estables, útiles principalmente para la fabricación de películas finas con propiedades ópticas y resistentes a la abrasión, del 18 de Octubre de 2018, de COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES: Método de preparación de un sol de un óxido metálico, acuoso o parcialmente acuoso y de pH superior o igual a 8, que presenta un contenido másico de agua superior […]
Pigmento blanco de anatasa con resistencia elevada a la luz y a la intemperie, del 11 de Julio de 2018, de Venator Germany GmbH: Un pigmento blanco de anatasa que tiene un tamaño de cristalita de más de 100 nm, caracterizado por que el pigmento blanco de anatasa está […]
Soluciones de dióxido de titanio transparentes estables, del 11 de Julio de 2018, de Cristal USA Inc: Un método para preparar una solución estable transparente de dióxido de titanio fotocatalítico que comprende:
(i) proporcionar una solución que […]
Método para preparar soluciones coloidales de dióxido de titanio, del 4 de Julio de 2018, de Cristal USA Inc: Un método para preparar una solución de dióxido de titanio coloidal estable y transparente que comprende dióxido de titanio amorfo, que consiste en: (i) obtener una […]