JP2006160541A

JP2006160541A - 針状水酸化アルミニウムの製造方法

Info

Publication number: JP2006160541A
Application number: JP2004351013A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Takemura; 一樹竹村; Satoshi Araha; 智新葉
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2006-06-22
Also published as: EP1666417A1; US20060120932A1; CN1781849A; TW200621643A; KR20060063674A

Abstract

【課題】大きなＢＥＴ比表面積を示す針状水酸化アルミニウムを容易に製造し得る方法を提供する。
【解決手段】本発明の製造方法は、ベーマイト型水酸化アルミニウムおよびギブサイト型水酸化アルミニウムをマグネシウムの存在下に水熱反応させることを特徴とする。使用量比は１：９９〜２０：８０、ベーマイト型水酸化アルミニウムはＢＥＴ比表面積１００〜５００ｍ²／ｇのもの、ギブサイト型水酸化アルミニウムはＢＥＴ比表面積５〜１００ｍ²／ｇ、中心粒子径０．１〜２μｍ、ナトリウム含有量（Ｎａ₂Ｏ）０．０１〜２質量％のものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、針状水酸化アルミニウムの製造方法に関する。

針状水酸化アルミニウムの製造方法として、特許文献１〔特開２０００−２３９０１４号公報〕には、水酸化アルミニウムをマグネシウムの存在下に水熱反応させる方法が開示されており、水酸化アルミニウムとしては、アルマイトの製造過程で生成するものが利用できる旨が開示されている（同文献の段落番号００１６）。アルマイトの製造過程で生成する水酸化アルミニウムは通常、不定形か、あるいはベーマイト型であり、ギブサイト型水酸化アルミニウムが生成することはない。

しかし、かかる従来の製造方法では、得られる針状水酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積が必ずしも十分に大きなものではない、という問題があった。

特開２００３−１２８９１６号公報

そこで本発明者は、大きなＢＥＴ比表面積を示す針状水酸化アルミニウムを容易に製造し得る方法を開発するべく鋭意検討した結果、水酸化アルミニウムとしてベーマイト型水酸化アルミニウムおよびギブサイト型水酸化アルミニウムを混合して用いることにより、大きなＢＥＴ比表面積を示す針状水酸化アルミニウムが容易に得られることを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明は、ベーマイト型水酸化アルミニウムおよびギブサイト型水酸化アルミニウムをマグネシウムの存在下に水熱反応させることを特徴とする針状水酸化アルミニウムの製造方法を提供するものである。

本発明の製造方法によれば、大きなＢＥＴ比表面積の針状水酸化アルミニウムを容易に製造することができる。

本発明の製造方法に用いられるベーマイト型水酸化アルミニウムは、主結晶相がベーマイトである水酸化アルミニウムであり、僅かであれば、結晶相としてバイヤライト、ギブサイトなどを含んでいてもよく、この場合、粉末Ｘ線回折（粉末ＸＲＤ）スペクトルにおけるバイヤライトまたはギブサイトの主ピークのピーク高さはベーマイトの主ピークに対する比で通常５％以下である。また、不定形水酸化アルミニウムを含んでいてもよい。

ベーマイト型水酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積は、通常１００ｍ²／ｇ〜５００ｍ²／ｇ、好ましくは１５０ｍ²／ｇ〜４００ｍ²／ｇ程度であり、粒子径は、中心粒子径で通常０．０１μｍ〜５０μｍ、好ましくは５μｍ以下程度である。

ギブサイト型水酸化アルミニウムは、主結晶相がギブサイトである水酸化アルミニウムであり、僅かであれば、結晶相としてベーマイトまたはバイヤライトを含んでいてもよく、この場合、粉末ＸＲＤスペクトルにおけるベーマイトまたはバイヤライトの主ピークのピーク高さはギブサイトの主ピークに対する比で通常５％以下である。また、不定形水酸化アルミニウムを含んでいてもよい。

ギブサイト型水酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積は、通常５ｍ²／ｇ〜１００ｍ²／ｇ、好ましくは６０ｍ²／ｇ以下程度であり、粒子径は、中心粒子径で通常０．１μｍ〜５μｍ、好ましくは０．２μｍ〜２μｍ程度であり、ナトリウム含有量は、酸化物（Ｎａ₂Ｏ）換算で通常０．０１質量％〜２質量％、好ましくは０．０５質量％〜１質量％程度である。

ベーマイト型水酸化アルミニウムとギブサイト型水酸化アルミニウムとの使用量比は、質量比で通常１：９９〜２０：８０、好ましくは５：９５〜１５：８５程度である。ベーマイト型水酸化アルミニウムが過少であると、十分な大きさの針状水酸化アルミニウムが得られない畏れがあり、また多すぎると、針状とならない畏れがある。

本発明の製造方法では、かかるギブサイト型水酸化アルミニウムとベーマイト型水酸化アルミニウムとを混合し、水熱反応させる。水熱反応させるには、ギブサイト型水酸化アルミニウムおよびベーマイト型水酸化アルミニウムを水と混合し、加圧下に加熱すればよい。水の使用量は、ギブサイト型水酸化アルミニウムおよびベーマイト型水酸化アルミニウムの合計量に対して通常２質量倍〜１００質量倍程度、好ましくは５質量倍〜３０質量倍程度である。水の使用量が少ないと混合物の粘度が高くなって取り扱いが面倒であり、また、多すぎると容積効率の点で不利である。

加熱温度は通常１５０℃〜３００℃、好ましくは１７０℃〜２３０℃程度である。１５０℃未満では針状の水酸化アルミニウムが得にくく、また３００℃を超えると反応のための装置が大がかりとなる。

加圧圧力は特に限定されるものではなく、上記加熱温度まで加熱し得る程度であればよい。

反応時間は、通常０．２時間〜１００時間、好ましくは０．５時間〜５０時間程度である。

水熱反応は、マグネシウムの存在下に行われ、通常は水溶性のマグネシウム塩が用いられる。かかるマグネシウム塩として具体的には、例えばギ酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、プロピオン酸マグネシウム、蓚酸マグネシウム、グルタル酸マグネシウム、コハク酸マグネシウム、マロン酸マグネシウム、マレイン酸マグネシウム、アジピン酸マグネシウム、クエン酸マグネシウムのようなカルボン酸マグネシウム。マグネシウムの使用量は、水１Ｌあたりの物質量（ｍｏｌ）で、０．０１ｍｏｌ／Ｌ〜５ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．１ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌ程度である。マグネシウムの存在下に水熱反応させるには、例えばギブサイト型水酸化アルミニウムおよびベーマイト型水酸化アルミニウムと共にマグネシウム塩を水と混合すればよい。

かくしてベーマイト型水酸化アルミニウムとギブサイト型水酸化アルミニウムとが水熱反応して、目的の針状水酸化アルミニウムが生成する。生成した針状水酸化アルミニウムは、例えば水熱反応後の反応混合物を濾過処理する方法などにより固液分離することにより、取り出すことができる。取り出された針状水酸化アルミニウムは、水などにより洗浄されてもよい。

この針状水酸化アルミニウムは、主結晶相がベーマイトであり、その長径(Ｄ_L)は通常０．０５μｍ〜２μｍ、好ましくは０．１μｍ〜１μｍ程度、短径(Ｄ_S)に対する長径(Ｄ_L)の比で示されるアスペクト比(Ｄ_L／Ｄ_S)は通常５〜２００、好ましくは２０〜１００程度である。

本発明の製造方法においては、得られる針状水酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積は、用いるギブサイト型水酸化アルミニウムとベーマイト型水酸化アルミニウムとの使用量比により調整することができる。得られる針状水酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積を大きくするには、用いるギブサイト型水酸化アルミニウムの使用量を少なくすればよく、逆にＢＥＴ比表面積を小さくするには、ギブサイト型水酸化アルミニウムの使用量を多くすればよい。

また、水熱反応の際の水に水素イオン濃度により、ＢＥＴ比表面積を調整することもできる。得られる針状水酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積を大きくするには、水素イオン濃度（ｐＨ）を小さくすればよく、ＢＥＴ比表面積を小さくするには、水素イオン濃度を大きくすればよい。水素イオン濃度は、例えばアルカリ成分により調製することができ、アルカリ成分としては、例えばナトリウムが挙げられ、水熱反応に際して添加されたものであってもよいし、ギブサイト型水酸化アルミニウムに含有されて持ち込まれるものであってもよい。

用いるベーマイト型水酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積により、得られる針状水酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積を調整することもできる。得られる針状水酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積は大きくするには、ＢＥＴ比表面積の大きなベーマイト型水酸化アルミニウムを用いればよい。得られる針状水酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積を小さくするには、ＢＥＴ比表面積の小さなベーマイト型水酸化アルミニウムを用いればよい。

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例により限定されるものではない。

なお、用いたベーマイト型水酸化アルミニウムおよびギブサイト型水酸化アルミニウム並びに得られた針状水酸化アルミニウムの中心粒子径は、レーザー散乱式粒度分布計〔リードアンドノースラップ社製、「マイクロトラックＨＲＡ」〕により測定した粒度分布か曲線から、５０重量％粒子径(Ｄ₅₀)として求めた。
ＢＥＴ比表面積（ｍ²／ｇ）は窒素吸着法により求めた。

実施例１
ベーマイト型水酸化アルミニウム〔コンデア社製、「ＣＡＴＡＰＡＬＤ」、ＢＥＴ比表面積２４１ｍ²／ｇ、中心粒子径(Ｄ₅₀)５８μｍ、軽装嵩比重０．７６ｇ／ｃｍ³、ＤＯＰ吸油量８０ｍＬ／１００ｇ〕７質量部をイオン交換水９３質量部と混合してスラリーとし、連続ビーズミルにて分散処理して、ベーマイト型水酸化アルミニウムスラリーを得た。このスラリーのベーマイト型水酸化アルミニウムの濃度は７質量％である。

このベーマイト型水酸化アルミニウムスラリー２４００ｇ（ベーマイト型水酸化アルミニウム１６８ｇ）に、ギブサイト型水酸化アルミニウム〔住友化学社製、「Ｃ−３０１」、ＢＥＴ比表面積６ｍ²／ｇ、中心粒子径(Ｄ₅₀)１．４μｍ、Ｎａ₂Ｏ含有量０．３質量％〕１５１２ｇおよび純水１９０００ｇを加えて混合し、さらに酢酸マグネシウム４水和物〔試薬特級、和光純薬工業社製〕２１８２ｇ（１０ｍｏｌ）を加えて溶解させた後、オートクレーブ〔内容積３０Ｌ、耐圧硝子工業社製〕に入れ、攪拌下に１８０℃に加熱して４時間、水熱反応させた。反応後、内容物を冷却し、５Ｌの純水を加えた後に遠心分離により固液分離して固形分を回収する操作を３回行って、洗浄して、針状水酸化アルミニウムを得た。ベーマイト型水酸化アルミニウムとギブサイト型水酸化アルミニウムとの使用量比は、質量比で１０：９０である。

この針状水酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積は１０５ｍ²／ｇであった。また、この針状水酸化アルミニウムの粉末ＸＲＤスペクトルを測定したところ、主結晶相はベーマイトであった。また、透過型電子顕微鏡により観察したところ、長径(Ｄ_L)約１００ｎｍ〜４００ｎｍ、短径(Ｄ_S)約１０ｎｍ〜２０ｎｍの針状であった。この針状水酸化アルミニウムの透過型電子顕微鏡写真（倍率５００００倍）を図１に示す。また、この針状水酸化アルミニウムの中心粒子径(Ｄ₅₀)は１．８μｍであった。

実施例２
ベーマイト型水酸化アルミニウムスラリー２１３０ｇ（ベーマイト型水酸化アルミニウム１４９ｇ）に、ギブサイト型水酸化アルミニウム〔Ｃ−３０１〕２８５０ｇおよび純水１８０００ｇを加えて混合し、さらに酢酸マグネシウム４水和物〔試薬特級、和光純薬工業社製〕４１１０ｇ（１９．２ｍｏｌ）を加えて溶解させた後、オートクレーブに入れ、以後、実施例１と同様に操作して、針状水酸化アルミニウムを得た。この針状水酸化アルミニウムの透過型電子顕微鏡写真（倍率５００００倍）を図２に示す。また、評価結果を第１表に示す。

比較例１
ベーマイト型水酸化アルミニウムスラリーを用いることなく（ベーマイト型水酸化アルミニウム０ｇ）ギブサイト型水酸化アルミニウム〔Ｃ−３０１〕３９４０ｇおよび純水２５０００ｇを混合し、さらに酢酸マグネシウム４水和物〔試薬特級、和光純薬工業社製〕５０５０ｇ（２３．５ｍｏｌ）を加えて溶解させた後、オートクレーブに入れ、以後、実施例１と同様に操作して、針状水酸化アルミニウムを得た。この針状水酸化アルミニウムの走査型電子顕微鏡写真（倍率５０００倍）を図１に示す。また、評価結果を第１表に示す。

比較例２
ベーマイト型水酸化アルミニウムスラリー４０ｇ（ベーマイト型水酸化アルミニウム２．８ｇ）に純水４０ｇを加えて混合し、さらに酢酸マグネシウム４水和物〔試薬特級、和光純薬工業社製〕８．０１ｇ（０．０４ｍｏｌ）を加えて溶解させた後、オートクレーブ〔１００ｍＬ、耐圧硝子工業社製〕に入れ、以後、実施例１と同様に操作して、水酸化アルミニウムを得た。この水酸化アルミニウムの透過型電子顕微鏡写真（倍率４０００００倍）を図４に示す。また、評価結果を第１表に示す。

第１表
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ベーマイトギブサイト使用量比ＭｇＢＥＴ長径短径Ｄ₅₀
(ｇ) (ｇ) (mol/L) (m²/g) (nm) (nm) (μm)
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実施例１ 168 1512 10：90 0.41 105 100-400 10-20 1.8
実施例２ 149 2850 5：95 0.77 90 200-500 10-20 2.7
比較例１ 0 3940 0：100 0.84 45 2000-3000 50-100 −
比較例２ 2.8 0 100：0 0.75 90 25-100 25-100 −
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実施例１で得た針状水酸化アルミニウムの透過型電子顕微鏡写真（倍率５００００倍）である。実施例２で得た針状水酸化アルミニウムの透過型電子顕微鏡写真（倍率５００００倍）である。比較例１で得た針状水酸化アルミニウムの走査型電子顕微鏡写真（倍率５０００倍）である。比較例２で得た針状水酸化アルミニウムの透過型電子顕微鏡写真（倍率４０００００倍）である。

Claims

ベーマイト型水酸化アルミニウムおよびギブサイト型水酸化アルミニウムをマグネシウムの存在下に水熱反応させることを特徴とする針状水酸化アルミニウムの製造方法。
ベーマイト型水酸化アルミニウムとギブサイト型水酸化アルミニウムとの使用量比が質量比で１：９９〜２０：８０である請求項１に記載の製造方法。
ベーマイト型水酸化アルミニウムは、ＢＥＴ比表面積１００ｍ²／ｇ〜５００ｍ²／ｇのものであり、
ギブサイト型水酸化アルミニウムは、ＢＥＴ比表面積５ｍ²／ｇ〜１００ｍ²／ｇ、中心粒子径０．１μｍ〜５μｍ、酸化物換算のナトリウム含有量０．０１質量％〜２質量％のものである請求項１に記載の製造方法。