RU2815078C2 - Оксиды алюминия и способы их получения - Google Patents
Оксиды алюминия и способы их получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815078C2 RU2815078C2 RU2021112380A RU2021112380A RU2815078C2 RU 2815078 C2 RU2815078 C2 RU 2815078C2 RU 2021112380 A RU2021112380 A RU 2021112380A RU 2021112380 A RU2021112380 A RU 2021112380A RU 2815078 C2 RU2815078 C2 RU 2815078C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alumina
- aged
- phosphono
- modified alumina
- aluminum oxyhydroxide
- Prior art date
Links
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 115
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims abstract description 37
- 125000001476 phosphono group Chemical group [H]OP(*)(=O)O[H] 0.000 claims abstract description 34
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 30
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 22
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 claims description 4
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002903 organophosphorus compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- -1 aluminium oxyhydroxide Chemical compound 0.000 abstract description 4
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 abstract description 3
- IVHVNMLJNASKHW-UHFFFAOYSA-M Chlorphonium chloride Chemical group [Cl-].CCCC[P+](CCCC)(CCCC)CC1=CC=C(Cl)C=C1Cl IVHVNMLJNASKHW-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 14
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid group Chemical group C(CC(O)(C(=O)O)CC(=O)O)(=O)O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 9
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 8
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M aluminum;oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Al+3] VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N TOTP Chemical group CC1=CC=CC=C1OP(=O)(OC=1C(=CC=CC=1)C)OC1=CC=CC=C1C YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Группа изобретений относится к способу получения поверхностно-модифицированного оксида алюминия и поверхностно-модифицированному оксиду алюминия. В способе обеспечивают наличие оксигидроксида алюминия, добавляют в оксигидроксид алюминия модификатор, содержащий фосфоно-группу, с получением поверхностно-модифицированного оксида алюминия и осуществляют сушку поверхностно-модифицированного оксида алюминия после добавления модификатора, содержащего фосфоно-группу. Поверхностно-модифицированный оксид алюминия имеет более чем одну из следующих характеристик после диспергирования при pH=8 или выше: изоэлектрическая точка при pH меньше 4; диспергируемость больше 90% при диспергировании с дозировкой 5, 10 или 20% по весу в основных растворах; распределение частиц по размерам, имеющее D50 ниже 250 нм, при диспергировании с дозировкой 5, 10 или 20% по весу в основных растворах; и/или вязкость меньше 50 сП при 500 с-1. Обеспечивается получение поверхностно-модифицированного оксида алюминия, который при pH=8 и выше является диспергируемым и имеет низкую вязкость. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 3 пр.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу (способам) получения поверхностно-модифицированного оксида алюминия. В частности, настоящее изобретение относится к способу получения поверхностно-модифицированного оксида алюминия, который является диспергируемым при pH=8 и выше и который имеет низкую вязкость при pH=8 и выше. Настоящее изобретение относится к модифицированному оксиду алюминия, получаемому согласно способу настоящего изобретения, и к модифицированному оксиду алюминия, имеющему конкретные характеристики.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Хорошо известно, что оксид алюминия, модифицированный лимонной кислотой, образует модифицированный оксид алюминия, который является диспергируемым при pH=8 и выше. Однако проблема, связанная с такими модифицированными лимонной кислотой оксидами алюминиями, состоит в том, что при pH=8 и выше вязкость этих материалов быстро увеличивается до величины, при которой обработка этих материалов становится затруднительной.
Для разрешения этой проблемы требуется использование второй карбоновой кислоты, например, малоновой кислоты. Добавление малоновой кислоты уменьшает вязкость модифицированного лимонной кислотой оксида алюминия при pH=8 и выше.
Хотя это решение является эффективным, оно требует использования второго модифицирующего агента и значительно увеличивает количество добавляемого модификатора. Это может быть вредно для некоторых применений, например, для керамики, в которых дополнительный модификатор может приводить к сложностям во время производственных стадий формования и обжига и может приводить к нежелательным взаимодействиям с другими компонентами системы.
Целью настоящего изобретения является устранение недостатков, известных в данной области техники.
Авторы изобретения неожиданно нашли новый способ модифицирования поверхности оксида алюминия для получения модифицированного оксида алюминия, который является диспергируемым при pH=8 и выше и который имеет низкую вязкость при pH=8 и выше, а также имеет низкую дозировку модификатора.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному из аспектов изобретения предлагается способ получения модифицированного оксида алюминия, включающий в себя этапы, на которых:
i) обеспечивают наличие оксида алюминия; и
ii) добавляют в оксид алюминия модификатор, содержащий фосфоно-группу, с получением поверхностно-модифицированного оксида алюминия.
Настоящее изобретение может включать в себя дополнительный этап, на котором сушат поверхностно-модифицированный оксид алюминия после добавления содержащего фосфоно-группу модификатора.
Настоящее изобретение может также включать в себя:
а) дополнительный этап, на котором оксид алюминия состаривают перед добавлением содержащего фосфоно-группу модификатора с образованием состаренного оксида алюминия, имеющего кристаллиты размером 35-450 Å (при измерении на плоскости 120); или
b) дополнительный этап, на котором состаривают поверхностно-модифицированный оксид алюминия с образованием состаренного поверхностно-модифицированного оксида алюминия; или
с) этапы a) и b), описанные выше.
Настоящее изобретение может включать в себя этап состаривания, описанный выше (либо а), либо b)) и этап сушки, или как этапы состаривания, описанные в с) выше, так и этап сушки.
Таким образом:
Первым вариантом первого аспекта настоящего изобретения является способ получения модифицированного оксида алюминия, включающий в себя этапы, на которых:
i) обеспечивают наличие оксида алюминия;
ii) состаривают оксид алюминия с образованием состаренного оксида алюминия путем гидротермической обработки до тех пор, пока оксид алюминия не будет иметь кристаллиты размером 35-450 Å (при измерении на плоскости 120);
iii) добавляют содержащий фосфоно-группу модификатор в состаренный оксид алюминия с получением поверхностно-модифицированного оксида алюминия; и
iv) необязательно, сушат поверхностно-модифицированный оксид алюминия с получением модифицированного оксида алюминия.
Вторым вариантом первого аспекта настоящего изобретения является способ получения модифицированного оксида алюминия, включающий в себя этапы, на которых:
i) обеспечивают наличие оксида алюминия;
ii) добавляют содержащий фосфоно-группу модификатор в оксид алюминия с получением поверхностно-модифицированного оксида алюминия;
iii) состаривают поверхностно-модифицированный оксид алюминия путем термической обработки поверхностно-модифицированного оксида алюминия (предпочтительно при повышенной температуре под автогенным давлением) с образованием состаренного поверхностно-модифицированного оксида алюминия; и
iv) необязательно, сушат состаренный поверхностно-модифицированный оксид алюминия с получением модифицированного оксида алюминия.
Третьим вариантом первого аспекта настоящего изобретения является способ получения модифицированного оксида алюминия, включающий в себя этапы, на которых:
i) обеспечивают наличие оксида алюминия;
ii) состаривают оксид алюминия с образованием состаренного оксида алюминия путем гидротермического старения до тех пор, пока оксид алюминия не будет иметь кристаллиты размером 35-450 Å (при измерении на плоскости 120);
iii) добавляют содержащий фосфоно-группу модификатор в оксид алюминия с получением поверхностно-модифицированного оксида алюминия;
iv) состаривают поверхностно-модифицированный оксид алюминия путем термической обработки поверхностно-модифицированного оксида алюминия (предпочтительно при повышенной температуре под автогенным давлением) с образованием состаренного поверхностно-модифицированного оксида алюминия; и
v) необязательно, сушат состаренный поверхностно-модифицированный оксид алюминия с получением модифицированного оксида алюминия.
Предпочтительно включать этап сушки во все варианты первого аспекта настоящего изобретения.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предлагается модифицированный оксид алюминия, получаемый согласно способу настоящего изобретения.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предлагается модифицированный оксид алюминия, имеющий по меньшей мере одну, предпочтительно больше одной, наиболее предпочтительно все из следующих характеристик после диспергирования при pH=8 или выше:
i) изоэлектрическая точка при pH меньше 4;
ii) диспергируемость больше 90% при диспергировании с дозировкой 5, 10 или 20% по весу в основном растворе;
iii) распределение частиц по размерам, имеющее D50 ниже 250 нм, при диспергировании с дозировкой 5, 10 или 20% по весу в основных растворах; и/или
iv) вязкость меньше 50 сП при 500 с-1.
Изоэлектрическую точку измеряют посредством измерений электрокинетических потенциалов, начиная с pH=10, с титрованием кислотой.
Диспергируемость измеряют таким образом, чтобы pH результирующей суспензии поддерживалась выше изоэлектрической точки (isoelectric point - IEP) материала.
Распределение частиц по размерам измеряют с использованием средства измерения рассеяния света, включающего в себя Horiba 950 и правильное разбавление.
Под основным раствором для измерения диспергируемости и распределения частиц по размерам имеется в виду раствор с pH=9 или выше. Предпочтительным основным раствором является раствор гидроксида аммония.
Вязкость измеряют посредством переноса аликвотной пробы суспензии в концентрическую цилиндрическую геометрию вискозиметра DHR 2 со средствами ТА, поддерживаемого при 25°С. Сдвиговую развертку осуществляют от 0,1 до 3600 с-1.
Характеристики модифицированного оксида алюминия, определенные в третьем аспекте настоящего изобретения, применимы к модифицированному оксиду алюминия второго аспекта настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Настоящее изобретение направлено на способ получения модифицированного оксида алюминия посредством модифицирования поверхности оксида алюминия добавлением содержащего фосфоно-группу модификатора. Необязательно, настоящее изобретение направлено на способ получения модифицированного оксида алюминия посредством модифицирования поверхности оксида алюминия, или гидротермически-состаренного оксида алюминия добавлением содержащего фосфоно-группу модификатора. Настоящее изобретение может, таким образом, включать в себя один или несколько этапов старения. Настоящее изобретение предпочтительно включает в себя этап сушки. Различные варианты первого аспекта настоящего изобретения описаны в вариантах первого аспекта настоящего изобретения. Настоящее изобретение дополнительно направлено на модифицированный оксид алюминия, получаемый согласно способу настоящего изобретения, и на модифицированный оксид алюминия, имеющий конкретные характеристики.
Элементы настоящего изобретения будут описаны ниже:
ОКСИД АЛЮМИНИЯ
Оксид алюминия включает в себя оксигидроксид алюминия, оксид алюминия, гидроксид алюминия или их смеси. Оксид алюминия предпочтительно является оксигидроксидом алюминия. Оксигидроксид алюминия предпочтительно включает в себя бемит или псевдобемит и наиболее предпочтительно является бемитом.
Оксид алюминия может иметь форму сухих частиц, включенных в водную суспензию, окисленную композицию оксида алюминия, или их смеси. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, оксид алюминия включен в водную суспензию. Водную суспензию готовят посредством добавления оксида алюминия, предпочтительно бемита, в по меньшей мере воду.
Оксид алюминия, подлежащий использованию настоящим способом, имеет кристаллиты контролируемого размера.
В этой связи, оксид алюминия настоящего изобретения может включать в себя частицы, имеющие средний размер кристаллитов от 30 до 500 Å, предпочтительно от 40 до 400 Å, наиболее предпочтительно от 80 до 200 Å, измеряемый посредством дифракции рентгеновских лучей на плоскости 120. Размер кристаллитов оксида алюминия может быть изменен посредством включения этапа старения (гидротермического старения). Этот этап включает в себя нагревание оксида алюминия при температуре между 100 и 200°С в течение периода времени от 0,5 до 4 часов до тех пор, пока размер кристаллитов оксида алюминия не будет находиться между 40 и 450 Å.
Дополнительно, оксид алюминия может иметь BET-площадь поверхности от 80 до 300 м2/г, предпочтительно BET-площадь поверхности от 120 до 250 м2/г.
СОДЕРЖАЩИЙ ФОСФОНО-ГРУППУ МОДИФИКАТОР
Содержащий фосфоно-группу модификатор настоящего изобретения включает в себя органическое соединение фосфора, предпочтительно линейную или разветвленную алкильную группу, имеющую от 1 до 20 атомов углерода. Содержащий фосфоно-группу модификатор предпочтительно также содержит по меньшей мере одну карбоксильную (COOH) группу и несет по меньшей мере одну фосфоно-составляющую. Фосфоно-составляющая включает в себя первичную фосфоно-алкилкарбоновую кислоту, вторичную фосфоно-алкилкарбоновую кислоту, первичную дикарбоновую кислоту, вторичную алкил-дикарбоновую кислоту, первичную фосфоно-алкил-трикарбоновую кислоту, фосфин-алкан-карбоновую кислоту или их смеси. Фосфоно-составляющая является более предпочтительно первичной алкилкарбоновой кислотой, вторичной фосфоно-алкилкарбоновой кислотой, первичной дикарбоновой кислотой, вторичной алкил-дикарбоновой кислотой, первичной фосфоно-алкил-трикарбоновой кислотой или их смесью. Наиболее предпочтительный содержащий фосфоно-группу модификатор является 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновой кислотой.
Содержащий фосфоно-группу модификатор смешивают с оксидом алюминия для его распределения на поверхности оксида алюминия.
Содержащий фосфоно-группу модификатор предпочтительно добавляют в водную суспензию оксида алюминия или в состаренную водную суспензию оксида алюминия.
Содержащий фосфоно-группу модификатор добавляют в количествах от менее 10% по весу на основе оксида алюминия, предпочтительно в количествах между 3% по весу и 10% по весу на основе оксида алюминия, более предпочтительно в количествах от менее 8% по весу на основе оксида алюминия, и наиболее предпочтительно в количествах между 3% по весу и 8% по весу на основе оксида алюминия. Процентные отношения предпочтительно основаны на оксиде алюминия в форме гидратированного порошка.
СТАРЕНИЕ
Как известно в области техники изобретения, старение относится к гидротермическому старению.
Гидротермическое старение оксида алюминия может происходить перед добавлением содержащего фосфоно-группу модификатора в течение периода времени между 0,5 и 4 часами при температуре между 100 и 200°С.
Альтернативно или дополнительно, старение может быть проведено после добавления содержащего фосфоно-группу модификатора в течение периода времени между 0,5 и 2 часами при температуре между 95 и 125°С.
Предпочтительно проводить старение после добавления содержащего фосфоно-группу модификатора в течение периода времени между 0,5 и 2 часами при температуре между 95 и 125°С.
ЭТАП СУШКИ
Как хорошо известно специалистам в данной области техники, типичные процессы получения оксида алюминия включают в себя этап сушки.
Этап сушки может быть проведен посредством способов прямого и непрямого нагревания. Эти способы могут включать в себя распылительную сушку, контактную сушку, резервуарную сушку или другие технологии сушки. В предпочтительном способе сушка происходит в распылительном сушильном устройстве.
Процесс сушки может происходить в инертной атмосфере, например, в азоте или в воздухе, и в зависимости от того, какой способ сушки выбран, сушка может происходить при температурах между 85°С и 250°С, предпочтительно между 100°С и около 250°С, наиболее предпочтительно между 105°С и 120°С. Дополнительно, в зависимости от выбранной технологии сушки, специалисты в данной области техники будут знать, какова должна быть продолжительность сушки, и, таким образом, эта продолжительность будет варьироваться между несколькими секундами и 2-6 часами.
Например, если сушку выполняют с использованием распылительного сушильного устройства, то этап сушки выполняют с выходной температурой предпочтительно от около 100°С до около 120°С, и временем пребывания от нескольких секунд вплоть до нескольких минут. Если используют контактное сушильное устройство, то оборудование может быть нагрето извне маслом, которое циркулирует внутри внешней рубашки, до целевой температуры, предпочтительно находящейся в диапазоне от 200°С до 250°С, при времени пребывания, составляющем от всего нескольких минут до нескольких часов.
ИЛЛЮСТРАТИВНЫЕ СПОСОБЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ:
В первом варианте осуществления настоящего изобретения, содержащий фосфоно-группу модификатор настоящего изобретения смешивают при умеренных условиях температуры и давления с водной суспензией оксида алюминия. Затем может следовать этап сушки.
В качестве варианта, водную суспензию оксида алюминия можно сначала подвергнуть гидротермическому старению до получения требуемого размера кристаллитов для образования состаренной суспензии оксида алюминия, и затем содержащий фосфоно-группу модификатор может быть добавлен в состаренную суспензию оксида алюминия. Затем может следовать этап сушки.
В качестве дополнительного варианта, суспензия оксида алюминия может быть сначала подвергнута гидротермическому старению до требуемого размера кристаллитов для образования состаренной суспензии оксида алюминия, и затем содержащий фосфоно-группу модификатор может быть добавлен в состаренную суспензию оксида алюминия. Затем, после добавления содержащего фосфоно-группу модификатора, следует дополнительный этап старения, например, посредством нагревания при температуре между 95 и 125°С в закрытом реакторном сосуде, находящемся под автогенным давлением (например), в течение достаточного времени, предпочтительно в течение периода времени между 1 и 4 часами. Затем может следовать этап сушки.
Сушка происходит без необходимости каких-либо промежуточных этапов фильтрации или промывки для образования модифицированного оксида алюминия. Предпочтительно, чтобы происходила сушка.
Настоящее изобретение будет теперь описано в качестве примера со ссылкой на следующие примеры и фигуры.
ФИГУРЫ:
Фиг. 1-3 показывают результаты временной зависимости вязкости материалов из модифицированного оксида алюминия по сравнению с другими диспергируемыми материалами с высоким pH.
АНАЛИТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ:
Свойства продуктов настоящего изобретения измеряли посредством следующих аналитических технологий.
Оксид алюминия идентифицировали с использованием рентгеновского анализа. Образцы помещали в XRD пластиковый диск диаметром 2 дюйма с отверстием диаметром 1 дюйм. XRD-данные получали на устройстве Bruker AXS D4-ENDEAVOR. Бемит и псевдобемит, оксид алюминия, гидроксид алюминия или их смеси идентифицировали посредством дифракции рентгеновских лучей, описанной в A.S.T.M. X-ray Diffraction Index. Размеры кристаллитов отдельных частиц бемита получали посредством технологии XRD-дифракции посредством пиков дифракции рентгеновских лучей с использованием формулы Дебая. Размеры кристаллов выражали посредством длины, полученной для пика дифракции, пика 120. Анализ ширины пика на пиках дифракции рентгеновских лучей на порошке при параметре 120 дает значения, обычно сообщаемые в качестве размера кристаллитов.
Размер кристаллитов бемита при измеряемом посредством дифракции рентгеновских лучей размере кристалла 120 перпендикулярен (90°) плоскости 120. Этот пик (кристаллографическая плоскость) является наиболее доступным в структуре дифракции рентгеновских лучей бемита и был использован для охарактеризования оксида алюминия.
Размер частиц диспергированного оксида алюминия определяют с использованием средства Horiba.
Значения площади поверхности определяли посредством поглощения N2. Данные собирали на термообработанных образцах при 550°С в течение 3 часов. Образцы затем дегазировали в течение 0,5 часа в потоке азота при 300°С. Данные собирали на устройстве Quantachrome. Площадь поверхности (м2/г) оценивали с использованием уравнения B.E.T.
Значения изоэлектрической точки определяли с использованием средства Malvern Zetasizer. Дисперсию материала образовывали при 1% по весу твердых веществ и pH=10. Аликвотную пробу впрыскивали в капиллярную ячейку, и выполняли измерение электрокинетического потенциала на вышеупомянутом средстве. pH раствора титровали вниз с шагом 0,5 pH в течение некоторого времени до тех пор, пока pH не достиг 3. Изоэлектрическая точка является pH, при котором электрокинетический потенциал пересекает ось Х.
Диспергируемость дисперсии оксида алюминия оценивали путем получения суспензии с указанной дозировкой по весу и pH (например, 5% по весу при pH=10) и перемешивания в течение 30 минут. Суспензию затем центрифугировали при 1600 об. мин. в течение 20 минут.
Вязкость дисперсий измеряли при указанных концентрациях путем переноса аликвотной пробы дисперсии в концентрическую цилиндрическую геометрию вискозиметра DHR 2 со средством ТА, поддерживаемого при 25°С. Сдвиговую развертку осуществляли от 0,1 до 3600 с-1.
Для более полной иллюстрации настоящего изобретения представлены следующие неограничивающие примеры.
ПРИМЕРЫ:
Пример 1
Суспензию бемита - оксида алюминия старили в течение 2,5 часов при 140°С под автогенным давлением для достижения требуемого размера кристаллитов, составляющего 114 Å. Суспензию выливали из реактора и делили на части для обеспечения идентичных порций.
Содержащий фосфоно-группу модификатор с торговым наименованием Cublen P50 разбавили до 10% активного вещества с использованием деионизированной воды и добавили в суспензию оксида алюминия с перемешиванием при 5% по весу на основе Al2O3. Суспензию перемешивали в течение 30 минут и затем сушили на распылительном сушильном устройстве Buchi 290.
Пример 2
Суспензию оксида алюминия, приготовленную, как в Примере 1, модифицировали с использованием 7% по весу Cublen P50 и сушили с использованием сушильного устройства Buchi 290.
Пример 3
Суспензию оксида алюминия, приготовленную, как в Примере 1, модифицировали с использованием 5% по весу Cublen P50 и залили в реактор, где ее старили в течение 1 часа при 105°С, и сушили на сушильном устройстве Buchi 290.
Сравнительный Пример 1
Суспензию оксида алюминия, приготовленную, как в Примере 1, модифицировали с использованием 5% по весу лимонной кислоты на основе Al2O3, старили при 105°С в течение 1 часа и подвергали распылительной сушке.
Сравнительный Пример 2
Суспензию оксида алюминия, приготовленную, как в Примере 1, модифицировали с использованием 5% по весу лимонной кислоты на основе Al2O3, старили при 105°С в течение 1 часа и подвергали распылительной сушке. Затем добавили малоновую кислоту согласно предшествующему уровню техники.
Сравнительный Пример 3
В суспензию оксида алюминия, приготовленную, как в Примере 1, добавили 1,5% по весу азотной кислоты на основе Al2O3 и подвергали распылительной сушке.
Сравнительный Пример 4
Немодифицированный оксид алюминия использовали в качестве контрольного образца.
Диспергируемость модифицированного оксида алюминия настоящего изобретения и сравнительные примеры показаны в Таблице 1, причем вязкости показаны на фиг. 1-3.
Таблица 1 - диспергируемости модифицированных материалов:
| Размер кристалла, Å | % по весу добавленного модификатора | % дисперги-руемости, pH 10 |
Вязкость 10% золя при pH 10 (Па*с) | |
| Пример 1 | 114 | 3 | 93 | 1,32*10-3 |
| Пример 2 | 114 | 7 | 90 | 1,36*10-3 |
| Пример 3 | 114 | 5 | 96 | 1,85*10-3 |
| Сравнительный Пример 1 | 114 | 5 | 96 | 0,027 |
| Сравнительный Пример 2 | 114 | 5 | 95 | 0,010 |
| Сравнительный Пример 3 | 114 | 1,5 | Образование геля | 0,147 |
| Сравнительный Пример 4* | 114 | 0 | 0 | 1,17*10-3 |
* Образец не диспергировался и выпал из суспензии после прекращения перемешивания
Как можно увидеть, модифицированный оксид (оксиды) алюминия настоящего изобретения является хорошо диспергируемым при pH=10 с умеренно низкими дозировками содержащего фосфоно-группу модификатора. Диспергируемость модифицированного оксида алюминия настоящего изобретения подобна диспергируемости модифицированных лимонной кислотой материалов, однако вязкость этих материалов, диспергируемых при 5, 10 и 20% по весу, значительно отличается (фиг. 1-3). Немодифицированный материал и материал с кислотным модификатором не являются настолько же диспергируемыми в условиях высокого pH и являются неэффективными.
Claims (18)
1. Способ получения поверхностно-модифицированного оксида алюминия, включающий в себя этапы, на которых:
i) обеспечивают наличие оксигидроксида алюминия; и
ii) добавляют в оксигидроксид алюминия модификатор, содержащий фосфоно-группу, с получением поверхностно-модифицированного оксида алюминия; и
iii) осуществляют сушку поверхностно-модифицированного оксида алюминия после добавления модификатора, содержащего фосфоно-группу.
2. Способ по п. 1, включающий в себя дополнительный этап, на котором оксигидроксид алюминия состаривают перед добавлением содержащего фосфоно-группу модификатора с образованием состаренного оксигидроксида алюминия, имеющего кристаллиты размером 35-450 Å при измерении на плоскости 120.
3. Способ по п. 1, включающий в себя дополнительный этап, на котором состаривают поверхностно-модифицированный оксид алюминия с образованием состаренного поверхностно-модифицированного оксида алюминия, и в этом случае данный состаренный поверхностно-модифицированный оксид алюминия подвергают сушке с получением поверхностно-модифицированного оксида алюминия.
4. Способ по любому из пунктов 1-3, включающий в себя дополнительные этапы, на которых состаривают оксигидроксид алюминия перед добавлением содержащего фосфоно-группу модификатора с образованием состаренного оксигидроксида алюминия, имеющего кристаллиты размером 35-450 Å при измерении на плоскости 120, и состаривают поверхностно-модифицированный оксид алюминия с образованием состаренного поверхностно-модифицированного оксида алюминия, и в этом случае состаренный поверхностно-модифицированный оксид алюминия подвергают сушке с получением поверхностно-модифицированного оксида алюминия.
5. Способ по п. 1, в котором содержащий фосфоно-группу модификатор включает в себя органическое соединение фосфора и по меньшей мере одну карбоксильную группу, несущую по меньшей мере одну фосфоно-составляющую.
6. Способ по п. 5, в котором фосфоно-составляющая включает в себя первичную фосфоно-алкилкарбоновую кислоту, вторичную фосфоно-алкилкарбоновую кислоту, первичную дикарбоновую кислоту, вторичную алкил-дикарбоновую кислоту, первичную фосфоно-алкил-трикарбоновую кислоту, фосфин-алкан-карбоновую кислоту или их смеси.
7. Способ по любому из пп. 1, 5 или 6, в котором содержащий фосфоно-группу модификатор добавляют в количествах от менее 10% по весу в расчете на оксигидроксид алюминия, предпочтительно в количествах между 3% по весу и 10% по весу в расчете на оксигидроксид алюминия, более предпочтительно в количествах от менее 8% по весу в расчете на оксигидроксид алюминия, и наиболее предпочтительно в количествах между 3% по весу и 8% по весу в расчете на оксигидроксид алюминия.
8. Способ по любому из пп. 1, 2 или 4, в котором оксигидроксид алюминия состаривают при температуре между 100°С и 200°С в течение периода времени между 0,5 до 4 часами.
9. Способ по любому из пп. 1, 3 или 4, в котором поверхностно-модифицированный оксид алюминия состаривают при температуре между 95°С и 125°С в течение периода времени между 0,5 и 2 часами.
10. Способ по п. 1, 3 или 4, в котором сушка происходит при температуре между 85°С и 250°С.
11. Поверхностно-модифицированный оксид алюминия, имеющий более чем одну из следующих характеристик после диспергирования при pH=8 или выше:
i) изоэлектрическая точка при pH меньше 4;
ii) диспергируемость больше 90% при диспергировании с дозировкой 5, 10 или 20% по весу в основных растворах;
iii) распределение частиц по размерам, имеющее D50 ниже 250 нм, при диспергировании с дозировкой 5, 10 или 20% по весу в основных растворах; и/или
iv) вязкость меньше 50 сП при 500 с-1.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62/740,493 | 2018-10-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021112380A RU2021112380A (ru) | 2022-11-11 |
| RU2815078C2 true RU2815078C2 (ru) | 2024-03-11 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006007888A1 (de) * | 2006-02-21 | 2007-08-23 | Degussa Gmbh | Aluminiumoxid enthaltende Dispersion, Zubereitung enthaltend diese Dispersion und ein Melaminharz und mittels dieser Zubereitung hergestelles gehärtetes Produkt |
| RU2424975C2 (ru) * | 2005-12-06 | 2011-07-27 | Акцо Нобель Н.В. | Способ получения органически модифицированного слоистого двойного гидроксида |
| RU2576618C1 (ru) * | 2012-03-05 | 2016-03-10 | Саншайн Кайди Нью Энерджи Груп Ко., Лтд. | Способ модификации поверхности носителя из оксида алюминия |
| WO2016193000A1 (de) * | 2015-06-02 | 2016-12-08 | Evonik Degussa Gmbh | Aluminiumoxid enthaltende beschichtungszusammensetzung und verfahren zur beschichtung von separatoren damit |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2424975C2 (ru) * | 2005-12-06 | 2011-07-27 | Акцо Нобель Н.В. | Способ получения органически модифицированного слоистого двойного гидроксида |
| DE102006007888A1 (de) * | 2006-02-21 | 2007-08-23 | Degussa Gmbh | Aluminiumoxid enthaltende Dispersion, Zubereitung enthaltend diese Dispersion und ein Melaminharz und mittels dieser Zubereitung hergestelles gehärtetes Produkt |
| US20090111919A1 (en) * | 2006-02-21 | 2009-04-30 | Evonik Degussa Gmbh | Aluminium oxide-containing dispersion |
| RU2576618C1 (ru) * | 2012-03-05 | 2016-03-10 | Саншайн Кайди Нью Энерджи Груп Ко., Лтд. | Способ модификации поверхности носителя из оксида алюминия |
| WO2016193000A1 (de) * | 2015-06-02 | 2016-12-08 | Evonik Degussa Gmbh | Aluminiumoxid enthaltende beschichtungszusammensetzung und verfahren zur beschichtung von separatoren damit |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МИНГАЛЕВ П. Г. и др. Химическое модифицирование поверхности оксидных материалов органическими кислотами фосфора(V) и их эфирами. Успехи химии, 2006, Т. 75, N 6, c. 604-624. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69015209T2 (de) | Verfahren zur herstellung hochgleichmässiger kieselsäurekugeln. | |
| Astuti et al. | Bismuth oxide prepared by sol-gel method: variation of physicochemical characteristics and photocatalytic activity due to difference in calcination temperature | |
| US5466428A (en) | Morphologically improved ceric oxide particulates | |
| US4211667A (en) | Process for producing alumina sols | |
| Gao et al. | BaTiF 6: Mn 4+ bifunctional microstructures with photoluminescence and photocatalysis: hydrothermal synthesis and controlled morphology | |
| CN107531503A (zh) | 制备小尺寸分层双氢氧化物颗粒的方法 | |
| KR100678524B1 (ko) | 티타니아 용액의 제조방법 | |
| US10011705B2 (en) | Alumina compositions and methods for producing same | |
| JP2021151942A (ja) | 多孔質シリカアルミナ粒子およびその製造方法 | |
| JP4502133B2 (ja) | 酸性水性アルミナゾルの製造方法 | |
| RU2815078C2 (ru) | Оксиды алюминия и способы их получения | |
| US12202983B2 (en) | Aluminas and methods for producing same | |
| JP2833820B2 (ja) | 酸化チタンの表面処理方法 | |
| JP3950691B2 (ja) | セリウムｉｉｉを含有するセリウム化合物のコロイド分散液、その製造法及びその使用 | |
| Zherebtsov et al. | Synthesis of Nanosized Anatase by Hydrolysis of Tetrabutoxytitanium at Various pH Values | |
| KR950004771B1 (ko) | 암모늄 희토류 이중 옥살산염의 제조방법 및 이로부터 얻어진 희토류 산화물 | |
| US5252316A (en) | Zirconium oxide powder, process for its preparation and its use | |
| EP0025817B1 (en) | A method for forming stable dispersions of alumina in water and the so-obtained dispersions | |
| CN116964003A (zh) | 氧化铈粒子、其制造方法及其在化学机械研磨中的用途 | |
| DE69703925T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von feinen kugelförmigen Yttriumoxidteilchen | |
| JPWO2020072607A5 (ru) | ||
| JP5456951B2 (ja) | 酸化物膜被覆微粒子の製造方法 | |
| Yoshinaga et al. | Controlled crystallization of ultrafine titanium dioxide particles in the presence of hydrophilic or amphiphilic polymer from peroxotitanic acid | |
| JP4632022B2 (ja) | アルミナ粉末及びアルミナゾルの製造方法γ | |
| KR20080034960A (ko) | 내광성 티탄산 도막 및 내광성 티탄산막 코팅 수지 기판 |