專利名稱：用于提高近紅外輻射的熱輸入量的氧化鎢的制作方法
用于提高近紅外輻射的熱輸入量的氧化鎢本申請是申請號為200880114766. 5、申請日為2008年10月23日、發明名稱為“用于提高近紅外輻射的熱輸入量的氧化鎢”的申請的分案申請。本發明涉及氧化鎢或鎢酸鹽提高近紅外輻射的熱輸入量的用途。原則上，低價氧化鎢和鎢青銅的IR吸收性能質是已知的。例如EP1847635公開了作為熱吸收材料的Cstl33WO3粒子分散體。已發現盡管吸收相同量的能量，這些材料表現出比其它已知IR吸收劑明顯較高的效力。這非常令人驚訝且至今不可解釋。例如摻入涂料中的鎢青銅在受到IR照射時導致了比根據其光譜吸收能力預計的高得多的溫度升高。測得的溫度升高比用其它已知的IR吸收劑發現的明顯更高，且幾乎達到用炭黑觀察到的溫度。或者，對于紙的激光標記，已知鎢青銅或低價氧化鎢比六硼化鑭(一種熟知的幾乎無色的IR吸收劑)的效力超過10倍。這事實上非常令人驚訝且原因未知。 許多技術方法(例如塑料的激光焊接和標記、涂料的NIR固化和干燥、印刷品的干燥、紙的激光標記、粘合劑的固化和干燥、油墨調色劑固定在基底上、加熱預形成塑料等)要求通過IR輻射實現有效、快速且集中的局部熱輸入。IR輻射轉化成熱是通過將適合的IR吸收劑放在需要熱的地方實現的。炭黑是公知的有效用于這種方法的IR吸收劑。但炭黑具有一大缺點，即非常深的黑色。因此，炭黑不可用于有色(黑色或灰色除外)、無色、白色或透明的體系。對于這種體系，“白色或無色的炭黑”是技術上強烈需要的。因此，目標是研究出這種“無色和透明的炭黑”。非常令人驚訝的是本發明的氧化鎢材料非常接近此目標——盡管它帶有輕微的藍色或灰色。但由于它將IR輻射轉化成熱的令人驚訝的高效率，此氧化鎢材料可以以非常低的濃度應用，從而使得它本身的顏色在大多數應用中可以接受。對于透明度同樣如此含該氧化鎢的材料(塑料、涂料)仍保持高度透明。氧化鎢和鎢酸鹽是已知的紅外屏蔽材料。出版物EP 1676890和US 2007/0187653(Sumitomo Metal Mining Company)公開了一種屏蔽紅外的納米粒子分散體,其包含具有還原的氧的三氧化鎢。因此,本發明涉及式W03_x的氧化鶴的用途,其中W是鶴，O是氧，X為O. I至I,和/或式MxWyOz的鎢酸鹽的用途，其中M為一種或多種選自NH4' H、Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Ba、Sr、Fe、Sn、Mo、Nb、Ta、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl 的元素；ff 是鎢，O 是氧，O. 001 < x/y < I且2. O < z/y < 3. 0，用于在涂料的NIR固化和涂料的NIR干燥過程中提高近紅外輻射的熱輸入量。熱輸入量是通過近紅外輻射提供的熱能，且相應于在涂料NIR固化和干燥以后達到的溫度。優選地，y為 I。實例為 Ha53WO3'Na0.33TO3、K0.33冊3、(^.33冊3』&(|.33冊3、詘0.33冊3。優選使用低價氧化鎢(例如W02，7)和鎢青銅(例如Ha53W03、Na0.33W03> Csa33W03)。尤其優選 CS(l.2_a5TO3。
鎢青銅可根據EP 1676890制備，該文獻指出，式MxWO3表示的鎢青銅可如下制備將偏鎢酸銨與金屬鹽的水溶液加熱至300至700°C，并將含水混合物干燥以得到固體產物。氧化鶴粉末(例如WO2.7)可由例如Osram Sylvania購得。W02，7也可通過在等離子反應器中還原鎢酸銨而制備。可將市售的W02，7分散，然后將此分散體例如在Dynomill磨中用O. 4 μ m錯球研磨，以得到粒度為IOnm至I μ m、優選10至500nm、更優選10至200nm的粒子。施用的氧化鎢或鎢酸鹽的量為O. 01至2. O重量％。在這種量下，氧化鎢的輕微藍色就沒有問題。用于本發明方法中的NIR輻射為波長為約700nm至3000nm的短波紅外輻射。NIR輻射的輻射源包括例如主發射在800至1500nm范圍的市售(例如獲自Adphos)常規NIR輻射發射器，二極管激光器，纖維激光器或Nd: YAG激光器。涂料的NIR固化可用于所有類型的涂料，包括著色和未著色的涂料。取決于有 機粘合劑的性質，涂料可包含溶劑和/或水或可以是無溶劑或無水的。除顏料外，它們還可包含填料和其它添加劑。任何種類的涂料都適于本發明方法中，例如粉末涂料、透明涂料、高固含量涂料、效果涂料、高光發涂料、緞光涂料、無光涂料、噴涂涂料、浸涂涂料、澆涂涂料等。相應原料和組合物是本領域技術人員已知的，且例如描述于“Lehrbuch derLacktechnologie，，，Vincentz Verlag, 1998 中。涂料的NIR固化是卷材涂料領域中的現有技術。由于涂料配制物本身不吸收NIR輻射，因此，干燥和/或固化期間涂料的加熱速率強烈地依賴于幾個因素 基底 染色度 顏料化學這在某些涂覆過程中導致缺陷。它們是a)由于損失NIR輻射的低能量效率，b)例如黑色(FW 200)相對于白色(TiO2)染色體系的不同的固化速度，c) NIR干燥不可用于透明涂料施用，d)尤其是白色RAL色調，例如9002、9010&9016，在NIR固化期間顯示出低的能量效率。在著色涂料中，尤其是在TiO2染色的體系中，重要的是加入NIR吸收劑不導致任何脫色。因此，本發明一方面是在著色涂料中的用途。因此，需要無色以及透明的近紅外線吸收劑以克服缺點a至d。現有技術的材料為有色的(Lumogen IR 765、788)，或當摻入涂料配制物中時顯示渾濁(Minatec 230A-IR、Lazerflair 825、LaB6)。因此，對于所用IR吸收劑的另一要求是避免渾濁。Minatec 230A-IR 由特殊鋪錫復合物(Merck)組成，Lazerf Iair 825 是云母基的片晶類型顏料(Merck)，Lumogen IR 765和IR 788為有機四萘嵌苯-雙酰亞胺(quaterrylene-bisimide, BASF)。LaB6 可由 Aldrich 購得。使用上述氧化鎢和鎢酸鹽或使用炭黑在NIR固化以后達到的溫度幾乎相同。使用上述氧化鎢和鎢酸鹽可達到極高溫度的這種意想不到的效果不能僅用高的近紅外線吸收解釋。在近紅外中具有較高吸收積分的材料或濃度在NIR固化循環以后顯示出較低的溫度提高(實施例3. I)。實施例I (通過研磨制備WO2.7)將240ml O. 4 μ m 錯球加入 106. 5g 來自 Osram/Sylvania 的 WO2.7 在 450ml 水中的懸浮液中。將懸浮液在Dynomill中以4500r/min研磨8小時。將得到的懸浮液過濾并干燥。粒度主要為30至lOOnm。實施例2 (使用等離子反應器制備氫鎢青銅(Ha53WO3))通過以10g/min操作的振動型粉末進料器將仲鎢酸銨粉末((NH4) 10ff12H2042 · 4H20,Osram Sylvania)裹挾在気載氣中。用在65kW的功率下操作的Tekna PL-50等離子體焰炬將流化的粉末供入等離子反應器中。在反應器的等離子體熱區通常達到的溫度范圍為5000至10, OOOK0將40slpm気、0· 5slpm氫與5slpm氦[slpm=標準升/分鐘；計算slpm的標準條件定義為Tn (TC (32 °F), Pn=LOl巴(14. 72psi)]的混合物用于保護氣。通過驟冷氣將反應物蒸氣冷卻并收集在袋式濾器中。通過粉末X射線衍射、電子顯微鏡和UV-vis-NIR光譜分析所得的氫鎢青銅。粒度為30至200nm。該材料在涂料或塑料等中表現出非常良好的可分散性。實施例3. I (應用例，NIR固化)關于在NIR固化期間的溫度吸收以及最終涂料性能，在2P-PU配制物中測試不同的NIR吸收劑。根據下表使用玻璃珠和scandex振動器將NIR吸收劑摻入研磨基料中達16小時(值以g為單位)。
權利要求
1.式冊^的氧化鎢的用途，其中W是鎢，O是氧，X為O.I至1，和/或式MxWyOz的鎢酸鹽的用途，其中 M 為一種或多種選自順4、H、Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Ba、Sr、Fe、Sn、Mo、Nb、Ta、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn, Cd, Al, Ga, In、Tl 的元素，W 是鎢，O 是氧，O. 001 彡 x/y 彡 I 且2.0 < z/y ( 3. 0，用于在粘合劑和密封劑的NIR固化以及粘合劑和密封劑的NIR干燥過程中提高近紅外輻射的熱輸入量。
2.根據權利要求I的用途，其中使用低價氧化鎢WO2.72和選自Ha3_a7W03、Na0.2_0.5W03>Cs0. 2_o. 5W03 的鶴青銅。
3.根據權利要求I或2的用途，其中使用CS(l.2_a5W03。
4.摻混物用于提高近紅外輻射的熱輸入量的用途，所述摻混物包含根據權利要求I至3任一項的氧化鎢和/或鎢酸鹽以及式I或II的硫代雙烯金屬絡合物
5.摻混物的用途，該摻混物包含根據權利要求I至3任一項的氧化鎢和/或鎢酸鹽以及至少一種選自醌-二銨鹽、胺鎗鹽、聚甲川、酞菁、萘酞菁和四萘嵌苯-雙酰亞胺的有機IR吸收劑或者以及至少一種選自六硼化鑭、氧化銦錫(ΙΤ0)、氧化銻錫或顏料的無機IR吸收劑。
全文摘要
用于提高近紅外輻射的熱輸入量的氧化鎢。更具體地說，本發明涉及氧化鎢或鎢酸鹽的用途，用于在選自塑料的激光焊接、涂料的NIR固化、印刷油墨的干燥、將油墨調色劑固定在基底上、預成型塑料的加熱、塑料或紙的激光標記的過程中提高近紅外輻射的熱輸入量。
文檔編號C09J11/04GK102965049SQ20121041473
公開日2013年3月13日 申請日期2008年10月23日 優先權日2007年11月5日
發明者U·里曼, U·L·施塔德勒, M·馬馬克, R·克尼施卡 申請人:巴斯夫歐洲公司