專利名稱：制備針狀氫氧化鋁的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制備針狀氫氧化鋁的方法。
背景技術：
氫氧化鋁用作烯烴樹脂的填料。氫氧化鋁也用作烯烴樹脂的成核劑。在后一種情況下，優(yōu)選氫氧化鋁為針狀并具有大比表面積。
作為生產針狀氫氧化鋁的方法，已知的有在鎂的存在下水熱處理氫氧化鋁的方法(JP-A-2000-239014)。
但是，該文獻中描述的方法不能生產具有足夠比表面積的針狀氫氧化鋁。

發(fā)明內容
本發(fā)明人研究開發(fā)了制備具有大BET比表面積的針狀氫氧化鋁的方法，結果完成了本發(fā)明。
本發(fā)明提供了制備針狀氫氧化鋁的方法，該方法包括如下步驟(1)將單氫氧化鋁和三氫氧化鋁混合；和(2)將得到的混合物在鎂的存在下進行水熱處理。


圖1給出了單氫氧化鋁(商品名“CATAPAL D”)的透射電鏡(以下簡稱“TEM”)圖(放大倍數400000)。
圖2給出了實施例1得到的氫氧化鋁的TEM圖(放大倍數50000)。
圖3給出了實施例2得到的氫氧化鋁的TEM圖(放大倍數50000)。
圖4給出了比較例1得到的氫氧化鋁的掃描電鏡(以下簡稱“SEM”)圖(放大倍數5000)。
圖5給出了比較例2得到的氫氧化鋁的TEM圖(放大倍數400000)。
具體實施例方式
本發(fā)明的制備針狀氫氧化鋁的方法包括將單氫氧化鋁和三氫氧化鋁混合的步驟(1)。
單氫氧化鋁具有勃姆石的主晶相并且可能含有具有不同于勃姆石的晶相或具有無定型氫氧化鋁的氫氧化鋁。具有不同于勃姆石的晶相的氫氧化鋁的例子包括拜耳體或三水鋁石?？梢酝ㄟ^粉末X-射線衍射測定晶相。如果單氫氧化鋁包括拜耳體或三水鋁石，那么單氫氧化鋁中拜耳體或三水鋁石的主峰強度為5％或比勃姆石的主峰強度低。
單氫氧化鋁可以具有通常100m2/g以上的BET比表面積，優(yōu)選150m2/g以上，并且通常500m2/g以下，優(yōu)選400m2/g以下。由于具有大BET比表面積的單氫氧化鋁可提供具有大BET比表面積的針狀氫氧化鋁，所以優(yōu)選具有大BET比表面積的單氫氧化鋁。
單氫氧化鋁可具有通常為0.01μm以上、100μm以下、優(yōu)選60μm以下的平均粒徑。
三氫氧化鋁具有三水鋁石的主晶體結構并且可能含有具有不同于三水鋁石的晶相或具有無定型氫氧化鋁的氫氧化鋁。具有不同于三水鋁石的晶相的氫氧化鋁的例子包括勃姆石或拜耳體。可以通過粉末X-射線衍射以及單氫氧化鋁測定晶相。如果三氫氧化鋁包括勃姆石或拜耳體，那么三氫氧化鋁中勃姆石或拜耳體的主峰強度為5％或比三水鋁石的主峰強度低。
三氫氧化鋁可以具有5m2/g以上，并且通常100m2/g以下，優(yōu)選60m2/g以下的BET比表面積；通常為0.1μm以上、優(yōu)選0.2μm以上、并且通常5μm以下、優(yōu)選2μm以下的平均粒徑；以Na2O計通常為0.01重量％以上、優(yōu)選0.05重量％以上、并且通常2％重量％以下、優(yōu)選1重量％以下的鈉含量。
含量比(WM/WT)通常為1/99-20/80，優(yōu)選5/95-15/85，更優(yōu)選10/90-15/85。WM表示單氫氧化鋁的重量含量。WT表示三氫氧化鋁的重量含量。當該含量比改變時，得到具有不同BET比表面積的針狀氫氧化鋁。例如，如果三氫氧化鋁的比例低，則得到BET比表面積大的針狀氫氧化鋁。反之，如果三氫氧化鋁的比例太高，則得到BET比表面積更小的針狀氫氧化鋁。
制備針狀氫氧化鋁的方法還包括在鎂存在下將步驟(1)中得到的混合物進行水熱處理的步驟(2)。
鎂可以任何形式存在。例如，鎂以鹽或離子，優(yōu)選離子，形式存在。通?？梢栽谒羞M行水熱處理，所述水中加入有鎂鹽優(yōu)選水溶性鎂鹽。鎂鹽的例子包括羧酸鎂如甲酸鎂、乙酸鎂、丙酸鎂、草酸鎂、戊二酸鎂、琥珀酸鎂、丙二酸鎂、馬來酸鎂、己二酸鎂、和檸檬酸鎂?；?L水，鎂的含量通常為0.01摩爾以上，優(yōu)選0.1摩爾以上并且通常為5摩爾以下，優(yōu)選3摩爾以下。
水的用量通常為單氫氧化鋁和三氫氧化鋁總含量的2倍以上、優(yōu)選5倍以上并且通常100倍以下、優(yōu)選30倍以下重量。如果水用量太少，含有該混合物的水漿的粘度可能較高。如果水用量大，生產效率可能較低。
通?？稍?50℃以上、優(yōu)選170℃以上并且通常300℃以下、優(yōu)選230℃以下進行水熱處理通常0.2小時以上、優(yōu)選0.5小時以上并且通常100小時以下、優(yōu)選50小時以下。
可在等于或高于上述處理溫度下的蒸汽壓的壓力下進行水熱處理。
此外，可以在受調整的氫離子濃度的條件下進行水熱處理。
氫離子濃度可以通過向步驟(1)中得到的混合物中加入堿例如氫氧化鈉、氨水進行調整。如果三氫氧化鋁含有堿如氫氧化鈉，可以通過改變三氫氧化鋁的含量調整氫離子濃度。通過在混合物的受調整的氫離子濃度下進行水熱處理，可以得到具有不同比表面積的針狀氫氧化鋁。如果氫離子濃度低，可能得到比表面積大的針狀氫氧化鋁。如果氫離子濃度高，可能得到BET比表面積小的針狀氫氧化鋁。
在制備針狀氫氧化鋁的方法中，進行水熱處理之后的容器中的反應物通常分離成固體部分和液體部分。例如可通過過濾進行固-液分離。此外，固體部分可以進行漂洗或再漿化洗滌。
通過上述方法得到的針狀氫氧化鋁具有勃姆石的主晶相；以及通常50nm以上、優(yōu)選100nm以上并且通常2000nm以下、優(yōu)選1000nm以下的DL，其為針狀顆粒的平均長度；和通常5以上、優(yōu)選15以上并且通常200以下、優(yōu)選100以下的DL/DW，其為由長度(DL)與寬度(DW)的比值表示的長寬比。針狀氫氧化鋁的DL、DW可以采用電鏡測定。
實施例通過下面的實施例更詳細地對本發(fā)明進行描述。但是，這些實施例不應當解釋為對本發(fā)明范圍的限制。
晶相使用X-射線衍射儀(商品名Rint-2100，Rigaku Denki生產)分析樣品，由得到的XRD譜圖中的峰數據識別晶相，它們中最高相對峰強度的晶相用作主晶相。
BET比表面積(m2/g)用氮吸附法測定BET比表面積(m2/g)。
平均顆粒長度(nm)、平均顆粒寬度(nm)用TEM或SEM對樣品照相。測量照片中10個顆粒的每個的顆粒長度和顆粒寬度。將測量值的平均值分別定義為顆粒的平均長度和顆粒的平均寬度。
平均粒徑(μm)用激光散射粒徑分布分析儀(商品名“Microtrac HRA”，Lead andNorthrup Corp.制造)測定粒徑分布。由得到的粒徑分布曲線獲得平均粒徑(成團顆粒的相應平均直徑)。
Na含量(％)用X-射線熒光光譜測量Na含量(％)。
實施例1
將如下物質混合并用連續(xù)球磨機分散得到漿料7重量份單氫氧化鋁(商品名“CATAPAL D”，主晶相勃姆石；拜耳體或三水鋁石的主峰強度為勃姆石的主峰強度的5％以下；BET比表面積241m2/g；平均粒徑58μm，CONDEA制造)；93重量份離子交換水。單氫氧化鋁(商品名CATAPAL D)的TEM圖像如圖1所示。
將如下物質混合2400g漿料(168g單氫氧化鋁)、1512g三氫氧化鋁(商品名“C-301”，主晶相三水鋁石；勃姆石或拜耳體的主峰強度三水鋁石的主峰強度的5％以下；BET比表面積6m2/g；平均粒徑1.4μm；Na2O含量0.3重量％)、19000g水。再將該混合物與2182g(10摩爾)四水合乙酸鎂(試劑級，Wako Pure Chemical Industries，Ltd.生產)混合。單氫氧化鋁與三氫氧化鋁的含量比為10重量份/90重量份。
將混合物放入內容為30L的高壓釜(TAIATSU TECHNO Corp.制造)，180℃攪拌下水熱處理該混合物4小時。然后，將反應物冷卻以得到漿料。向漿料中加入5L水，接著用離心分離器固液分離得到固體。通過用5L水混合、然后通過固液分離法分離得到氫氧化鋁而清洗固體。總共進行三次清洗。
氫氧化鋁的物理性質示于表1。氫氧化鋁的TEM圖像示于圖2。
實施例2除了單氫氧化鋁漿料量、三氫氧化鋁量、水量、以及四水合乙酸鎂的量分別變?yōu)?130g(149g單氫氧化鋁)，2850g，18000g，4110g(19.2摩爾)之外，進行與實施例1中相同的操作，得到氫氧化鋁。氫氧化鋁的物理性質示于表1。氫氧化鋁的TEM圖像示于圖3。
對比例1除了單氫氧化鋁漿料量、三氫氧化鋁量、水量、以及四水合乙酸鎂的量分別變?yōu)?g，3940g，25000g，5050g(23.5摩爾)之外，進行與實施例1中相同的操作，得到氫氧化鋁。氫氧化鋁的物理性質示于表1。氫氧化鋁的SEM圖像示于圖4。
對比例2將如下物質混合并用連續(xù)球磨機分散得到漿料7重量份單氫氧化鋁(商品名“CATAPAL D”；主晶相勃姆石；BET比表面積241m2/g；平均粒徑58μm，CONDEA制造)；93重量份離子交換水。
將40g漿料(2.8g單氫氧化鋁)和40g水混合，再將該混合物與8.01g(0.04摩爾)四水合乙酸鎂(試劑級，Wako Pure Chemical Industries，Ltd.生產)混合。
將混合物放入內容為100mL的高壓釜(TAIATSU TECHNO Corp.制造)，180℃攪拌下水熱處理該混合物4小時。然后，將反應物冷卻以得到漿料。向漿料中加入5L水，接著用離心分離器固液分離得到固體。通過用5L水混合、然后通過固液分離法分離得到氫氧化鋁而清洗固體?？偣策M行三次清洗。
氫氧化鋁的物理性質示于表1。氫氧化鋁的TEM圖像示于圖5。
本發(fā)明的優(yōu)點根據本發(fā)明的方法，可以生產大BET比表面積的針狀氫氧化鋁。
表1

表1(續(xù))

權利要求
1.制備針狀氫氧化鋁的方法，該方法包括如下步驟(1)將單氫氧化鋁和三氫氧化鋁混合；和(2)將得到的混合物在鎂的存在下進行水熱處理。
2.權利要求1的方法，其中含量比WM/WT為1/99-20/80，其中WM表示單氫氧化鋁的重量含量，WT表示三氫氧化鋁的重量含量。
3.權利要求1的方法，其中單氫氧化鋁具有勃姆石的主晶相。
4.權利要求1的方法，其中單氫氧化鋁的BET比表面積為100-500m2/g。
5.權利要求1的方法，其中三氫氧化鋁具有三水鋁石的主晶相。
6.權利要求1的方法，其中三氫氧化鋁的BET比表面積為5-100m2/g。
7.權利要求1的方法，其中三氫氧化鋁的平均粒徑為0.1-5μm。
8.權利要求1的方法，其中三氫氧化鋁包含Na2O的量為0.01-2重量％。
全文摘要
提供了制備針狀氫氧化鋁的方法，該方法包括如下步驟(1)將單氫氧化鋁和三氫氧化鋁混合；和(2)將得到的混合物在鎂的存在下進行水熱處理。
文檔編號C01F7/46GK1781849SQ200510127179
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權日2004年12月3日
發(fā)明者竹村一樹, 新葉智 申請人:住友化學株式會社