顏料制造技術

本發明專利技術涉及基于在表面上具有摻雜的二氧化錫層的薄片狀基材的半導體顏料，以及顏料在涂料、漆料、印刷油墨、塑料、安全應用、地板覆蓋物、薄膜、配制劑、陶瓷材料、玻璃、紙中的用途，用于激光標記、在熱保護，在干制劑，在顏料制備和特別作為壓敏顏料的用途。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】顏料本專利技術涉及基于片狀基材的半導體顏料，其在表面上具有有半導體能力的層，以及顏料在涂料、漆料、印刷油墨、塑料、傳感器、安全應用、地板覆蓋物、薄膜、配制劑、陶瓷材料、玻璃、紙中的用途、用于激光標記、在熱保護、在干制劑中、在顏料制備中，作為光半導體和特別作為在功能材料中的壓敏顏料(Varistorpigment)用于高壓技術的用途。導電性顏料目前用于各種應用領域，例如用于防靜電涂層、防靜電地板覆蓋物、防爆室的防靜電設備或用于塑料上漆的導電性底漆。在這些應用中，低的表面電阻和體積電阻是必要的，以確保操作安全的電狀況。對于所使用的顏料，因此存在著導電性盡可能良好的要求。通常使用炭黑或石墨，以增高介電材料的導電性。這些材料滿足高導電性的要求，但是具有缺點，即它們是黑色的并從而總是導致所摻入的材料發黑。因此這種解決方法限制于深色至黑色的應用，且由于此限制并不總是實用的。基于透明片狀基材的導電性顏料是已知的。這種顏料基于用(Sn，Sb)02或用TiO2/SiO2/ (Sn, Sb) O2的層序列(例如Merck KGaA公司的Minatec 31CM或30CM)涂層的薄云母片。這類顏料例如描述在專利 DE3842330、DE4237990、EP0139557、EP0359569、EP0743654和U.S.7，416，688中。這些顏料是透明的，具有淺的本色和高的導電性。用這種顏料可提供具有千歐姆*厘米范圍表面電阻率的淺色或透明的導電涂層。所述的值適用于直流電壓和低頻率的交流電壓。如果電介質基體內的顏料體積濃度高于滲濾閾值，則隨后在含顏料的材料中達到低電阻值。所述的滲濾閾值是導電性顏料在電介質中可以形成連續導電路徑的最小濃度。在此濃度范圍內，當顏料體積濃度微小變化時，材料的電阻發生十的指數級變化。典型地，該閾值為制劑中10-20體積％的顏料。如果顏料體積濃度低于此閾值，電阻主要由介電基質材料來確定。以漆料或成型體形式的這些材料的表面電阻率，在干燥的氣氛中通常位于萬億歐姆的范圍內。 具有電阻率在IO8-1O1 2歐姆*厘米范圍內的涂層或功能材料，例如在高壓技術或在傳感器元件中非常令人感興趣。將具有非線性特性的半導體功能材料，在電子工程中有針對性地用于控制電子組件的功能。非線性特性的實例是電壓依賴性電阻。這類應用例如在Andreas Kiichler的《Hochspannungstechnik》(Springer出版社，第3版，2009)或在第3屆ETG-專題會議(Wiirzburg，2008)的ETG-專業報告110和112中有描述。具有電壓依賴性電阻的材料例如作為壓敏電阻(Varistor)使用。具有電壓依賴性電阻的半導體涂層和帶材用于高壓絕緣中的電場控制，例如用于電纜設備中電阻性場控制。現有技術中是復合材料由碳化硅和介電粘結劑以涂料或帶材的形式構成。此處，對于改善的材料性能有持續的要求。在DE19839285中建議，將用摻銻的氧化錫涂覆的導電性顏料在帶材中用于發電機中的終端電暈防護(Endengl immschutz)。在該專利技術中，使用具有高導電性的顏料，劑量介于滲濾閾值的范圍內。所述的顏料在摻銻的氧化錫中包含12至15Mol%的銻，帶材的電阻通過顏料在樹脂基質中的濃度調節。但是使用具有高導電性的導電性顏料僅能很困難地調節得到在IO8至IO12歐姆*厘米范圍內的電阻率，因為對于高電阻的功能材料，必須配制顏料濃度在滲濾閾值范圍內的制劑。在此濃度范圍內，電性能會發生跳躍性改變。輕微的濃度波動、交聯度、殘留溶劑含量或水含量或者還有外部參數如溫度可以使功能材料的電阻以十的數次冪波動。穩定的狀態僅能花費很大成本來調節和維持。通過低濃度的導電性顏料準確控制介電材料中高電阻的方法，在實踐中無法使用。因此迫切需要一種顏料，用其可獲得具有可良好調節的和穩定的電特性的半導體功能材料。因此本專利技術的目的在于找到一種半導體顏料，用其可以配制半導體涂層和功能材料，其在顏料體積濃度高于滲濾閾值時具有在IO8-1O12歐姆*厘米范圍內的電阻率和電阻的特定的電壓依賴性。本專利技術的其他目的在于，提供具有低固有顏色、高機械穩定性和易分散性的半導體顏料。令人驚奇地發現，根據本專利技術的顏料滿足這些要求。根據本專利技術的顏料相對現有技術中的導電性顏料，特別具有高電阻、電阻的可調節的非線性、其白色的本色、小的粒度和良好的可分散性的特點。與深色導電性顏料相比，根據本專利技術的顏料在其中在應用體系的顏色方面要求有變化余地(漆料、塑料、印刷油墨)的應用中顯示出顯著的優點。因此顏色和導電性可以以非常好的方式和方法組合，而使用炭黑時總是局限于深色。但總體而言，對淺色的半導體顏料、特別是具有壓敏電阻性能的白色和半導體顏料的要求至今仍未滿足。本專利技術的主題是基于片狀基材的顏料，其特征在于，其在表面上具有由摻雜的二氧化錫層構成的導電層，其中錫:摻雜劑的摩爾比=99.99:0.01至97:3。此外，根據本專利技術的顏料的應用也是本專利技術的主題。具有白色本色的半導體顏料特別適合用于涂料、漆料、印刷油墨、塑料、傳感器例如在平面的觸摸傳感器中、安全應用、地板覆蓋物、薄膜、配制劑、陶瓷材料、玻璃、紙、用于干制劑中、用于顏料制備中和用作為光半導體及特別優選在功能材料中作為壓敏顏料特別用于高壓技術。半導體的或半導體型顏料在此專利申請中指的是具有以下特性的顏料:與具有小于100千歐姆*厘米、優選小于I千歐姆*厘米的粉末電阻率的導電性顏料不同，半導體顏料的粉末電阻率在100千歐姆*厘米到100兆歐姆*厘米的范圍內。含有半導體顏料的涂層的電阻范圍位于電阻率在兆歐姆至萬億歐姆范圍內的絕緣材料的電阻范圍下限區域。根據本專利技術的半導體顏料基于薄片狀基材，其用半導體層涂覆。原則上所有本領域技術人員已知的透明薄片狀基材均適合作為薄片狀基材。特別適合的基材選自由TiO2薄片、合成云母薄片、天然云母薄片、玻璃薄片、SiO2薄片、滑石、高嶺土、絹云母、Al2O3薄片，或它們的混合物組成的組。非常特別優選的基材是天然的或合成的云母薄片，此外還有Al2O3薄片。薄片狀半導體顏料具有相對于球形顏料而言顯著的應用技術優勢。例如，使用薄片狀半導體顏料比用球形顏料可以在明顯更低的顏料體積濃度下實現期望的材料電阻。基礎基材的尺寸本身不是關鍵，且可以針對各個使用目的確定。通常薄片狀的基片具有0.02至5 μ m、特別是介于0.05至4.5 μ m之間的厚度。其他兩個維度的延伸尺寸通常為介于I至250 μ m、優選介于2至200 μ m、特別優選介于5和150 μ m之間。玻璃薄片優選具有< Ι.Ομπκ特別是< 0.8μπ 及非常特別優選< 0.5μπ 的層厚。薄片狀基材的形狀因子，即顆粒的最長軸與厚度的比值至少為4、優選大于10。本專利技術中半導體層是摻雜的二氧化錫。摻雜劑優選是陽離子或陰離子，或者兩種或更多種陽離子的混合物，或者至少一種陽離子和至少一種陰離子的混合物，或者至少兩種陰離子的混合物。優選的陽離子選自由銻、鈷、鎢、鑰、鉻、銅、鈦和鐵，此外還有鎵、鋁、銦、鉈、鍺、錫、磷和砷組成的組。優選的陰離子選自由氟，氯和磷酸根組成的組。在一個特別優選的實施方案中，使用-銻摻雜的二氧化錫，-氟摻雜的二氧化錫，-氯摻雜本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R·呂格爾，M·昆茨，
申請(專利權)人：默克專利股份有限公司，
類型：
國別省市：