一种微纳复合粒子及其高温重构插入制备工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109603783A(43)申请公布日2019.04.12(21)申请号201811605487.0C01F11/18(2006.01)(22)申请日2018.12.26B82Y30/00(2011.01)(71)申请人哈尔滨工大泰铭科技有限公司地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区邮政街神舟名邸二单元2102室(72)发明人王友善(74)专利代理机构北京冠和权律师事务所11399代理人李建华(51)Int.Cl.B01J20/28(2006.01)B01J20/20(2006.01)B01J20/30(2006.01)C01B33/18(2006.01)C01F7/02(2006.01)权利要求书2页说明书19页附图2页(54)发明名称一种微纳复合粒子及其高温重构插入制备工艺(57)摘要本发明公开了一种微纳复合粒子及其制备工艺，所述微纳复合粒子是在多孔微纳粒子内插入小于多孔微纳粒子微孔直径的纳米及纳米以下尺度粒子，以形成三维多孔和/或刺状微纳复合粒子；三维多孔和/或刺状微纳复合粒子的单孔嵌入量为孔体积的1～100％。本发明的高温重构法插入纳米及纳米以下尺度粒子工艺易操作，制得的微纳复合粒子分散性好，不易团聚，可应用于聚合物及其制品中。在橡胶及其制品中具有较好的补强作用，且表现出优良的力学性能，在轮胎橡胶中表现出补强、低生热、抗湿滑性能的协同提升作用。CN109603783ACN109603783A权利要求书1/2页1.一种微纳复合粒子，其特征在于，在多孔微纳粒子内插入小于多孔微纳粒子微孔直径的纳米及纳米以下尺度粒子，以形成三维多孔和/或刺状微纳复合粒子。2.根据权利要求1所述的微纳复合粒子，其特征在于，所述三维多孔和/或刺状微纳复合粒子的单孔嵌入量为孔体积的1～100％，BET氮气吸附比表面积为30m2/g～350m2/g。3.根据权利要求1或2所述的微纳复合粒子，其特征在于，所述三维多孔和/或刺状微纳复合粒子的单孔嵌入量为孔体积优选为50％～100％。4.根据权利要求1或2所述的微纳复合粒子，其特征在于，所述多孔微纳粒子呈球形、椭球形、菱球形或不规则形状。5.根据权利要求4所述的微纳复合粒子，其特征在于，所述多孔微纳粒子粒径为100nm～100μm，多孔结构孔径1nm～500nm，优选10nm～300nm，孔深2nm～500nm，优选10nm～300nm，孔数量5000～3亿个/g，BET法比表面积0.3～300m2/g，pH值6～8。6.根据权利要求4或5所述的微纳复合粒子，其特征在于，所述多孔微纳粒子为二氧化硅或碳酸钙或二氧化硅和/或碳酸钙与三氧化二铝的复合多孔微纳粒子。7.根据权利要求6所述的微纳复合粒子，其特征在于，所述多孔微纳粒子包括重量百分比为30％～100％二氧化硅或碳酸钙及0％～70％的三氧化二铝。8.根据权利要求1所述的微纳复合粒子，其特征在于，所述纳米及纳米以下尺度粒子为纳米氧化锌、纳米氧化铜、小分子功能材料、天然橡胶高分子材料、合成橡胶高分子材料、碳纳米管、石墨烯、炭黑、白炭黑、二氧化钛、四氧化三铁、金属单质纳米粒子中的一种或多种。9.权利要求1-8任一项所述的一种微纳复合粒子的制备工艺，其特征在于，在500℃～3500℃的高温下，将纳米及纳米以下尺度粒子嵌入到多孔微纳粒子的微孔中。10.根据权利要求9所述的微纳复合粒子的制备工艺，其特征在于，所述纳米及纳米以下尺度粒子为预先成型或在高温反应中原位生成。11.根据权利要求10所述的微纳复合粒子的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：升温反应阶段，末端气流速度为5m/s～15m/s，温度为500℃～2000℃；气流加速阶段，气流速度为20m/s～100m/s，温度为600℃～3500℃；反应阶段，反应段出口处温度低于800℃。12.根据权利要求9所述的微纳复合粒子的制备工艺，其特征在于，所述纳米及纳米以下尺度粒子的原位生产反应原料在反应阶段的反应重构时间0.05s～5s。13.一种制备权利要求1-8任一项所述微纳复合粒子的装置，其特征在于，所述装置为高温反应炉，所述高温反应炉包括：升温段部分，气流加速段部分、反应段部分和收集段部分，在所述升温段部分，和/或气流加速段部分，和/或反应段部分上设有一个或多个进料分散装置。14.根据权利要求13所述的微纳复合粒子的制备装置，其特征在于，在升温段部分的进料分散装置为失重式进料器；在所述气流加速段部分、反应段部分和收集段部分的进料分散装置为雾化分散装置。15.根据权利要求13所述的微纳复合粒子的制备装置，其特征在于，所述雾化分散装置的喷嘴距离所述高温反应炉中心线0～D/2，D为喷嘴所在腔体直径，设于所述气流加速段部分的雾化分散装置至气流加速