DE10119233A1 - Verfahren zur Herstellung von Hydrotalcit-Vorläufern bzw. von Hydrotalciten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Hydrotalcit-Vorläufern bzw. von HydrotalcitenInfo
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Abstract
Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung von Hydrotalciten aus Verbindungen von zwei- und dreiwertigen Metallen, dadurch gekennzeichnet, dass man (a) getrennte Suspensionen aus den unlöslichen Carbonaten, Oxiden und/oder Hydroxiden der zweiwertigen Metalle und den Oxiden oder Hydroxiden der dreiwertigen Metalle oder (b) eine Mischsuspension dieser Komponenten einer Intensivmahlung bis zum Erreichen einer mittleren Teilchengröße (d50) von etwa 1 bis 5mu unterzieht, wobei man die Verwendung der Oxide oder Hydroxide der zweiwertigen und der dreiwertigen Metalle vor, während oder nach der Intensivmahlung eine Carbonatquelle zusetzt; im Falle (a) die getrennten Suspensionen miteinander vermischt; wobei man in beiden Fällen die Intensivmahlung solange durchführt, bis eine amorphe Hydrotalcitphase bzw. eine durch ein scharfes Röntgenbeugungsdiagramm gekennzeichnete Hydrotalcitphase auftritt; und das erhaltene Produkt abtrennt, trocknet und gegebenenfalls calciniert. Eine Weiterbildung des Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man die amorphe Hydrotalcit-Vorläuferphase bzw. die kristalline Hydrotalcitphase einer hydrothermalen Nachbehandlung unterzieht und das erhaltene Produkt von der Suspension abtrennt, trocknet und gegebenenfalls calciniert. DOLLAR A Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Hydrotalcit-Vorläufer bzw. Hydrotalcite können (a) als Katalysatoren oder Katalytsatorträger oder (b) als Nanocomposit-Füllstoffe oder Co-Stabilisatoren in einer ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hy
drotalciten aus Verbindungen von zwei- und dreiwertigen Me
tallen.
Der in der Natur vorkommende Hydrotalcit leitet sich vom Mi
neral Brucit ab und genügt folgender Idealformel:
[Mg6Al2(OH)16]CO3.nH2O.
Im Hydrotalcit sind einige Magnesiumionen durch Aluminiumio
nen ersetzt, wodurch die Einzelschicht eine positive Ladung
erhält. Diese wird durch Carbonat-Anionen ausgeglichen, die
sich zusammen mit Kristallwasser in den Zwischenschichten be
finden.
In synthetischen Hydrotalciten kann das Magnesium ganz oder
teilweise durch Zink, Calcium, Eisen(II), Kobalt, Kupfer,
Cadmium, Nickel und/oder Mangan und das Aluminium ganz oder
teil Weise durch Eisen(III), Bor, Mangan, Wismut und/oder Cer
ersetzt sein.
Die Hydrotalcite wurden bisher im allgemeinen durch die Um
setzung von gelösten Salzen zwei- und dreiwertiger Metalle
mit löslichen Carbonaten, wie Soda oder Natriumbicarbonat,
und anschließende Hydrothermalbehandlung hergestellt. Eine
Zusammenfassung der bekannten Synthesen findet sich in den
"Catalysis Today" 11 (2), (1991), Seiten 173 bis 301, insbeson
dere Seiten 201 bis 212. Diese Verfahren sind bezüglich der
technischen Anwendung beschränkt, da sie zum Teil eine be
stimmte Qualität der Rohstoffe (Rohstoffkosten) und eine Vor
behandlung der Rohstoffe (Synthesedauer) erfordern und appa
rativ sehr aufwendig sind. Außerdem entstehen bei der Umset
zung als Nebenprodukte lösliche Salze, wie Natriumchlorid,
die entweder aus dem Niederschlag des Vorproduktes oder aus
dem Endprodukt ausgewaschen werden müssen, was größere Mengen
an Waschwasser erfordert und die Salzfracht des Abwassers er
höht.
In "Catalysis Today" (a. a. O., S. 208) wurde auch über die Um
setzung von mechanischen Gemischen vom MgO und Al2O3 berich
tet. Die nach der hydrothermalen Behandlung erhaltenen Hydro
talcite waren aber nicht phasenrein.
Es wurde nun überraschenderweise ein Verfahren gefunden, wo
nach auch die unlöslichen Oxide, Hydroxide und Carbonate der
zwei- und dreiwertigen Metalle zur Reaktion gebracht werden
können.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man a) ge
trennte Suspensionen aus den unlöslichen Carbonaten, Oxiden
und/oder Hydroxiden der zweiwertigen Metalle und den Oxiden
oder Hydroxiden der dreiwertigen Metalle oder b) eine
Mischsuspension dieser Komponenten einer Intensivmahlung bis
zum Erreichen einer mittleren Teilchengröße (d50) von etwa 1
bis 5 µ unterzieht, wobei man bei Verwendung der Oxide oder
Hydroxide der zweiwertigen und der dreiwertigen Metalle vor,
während oder nach der Intensivmahlung eine Carbonatquelle zu-
setzt; im Fall a) die getrennten Suspensionen miteinander
vermischt, wobei man in beiden Fällen die Intensivmahlung so
lange durchführt, bis eine amorphe Hydrotalcitphase bzw. eine
durch ein scharfes Röntgenbeugungsdiagramm gekennzeichnete
Hydrotalcitphase auftritt und das erhaltene Produkt ab
trennt, trocknet und gegebenenfalls calciniert.
Durch die Intensivmahlung wird die Reaktionsfähigkeit der un
löslichen Carbonate, Oxide und/oder Hydroxide der zweiwerti
gen Metalle bzw. der Oxide und Hydroxide der dreiwertigen Me
talle sehr stark erhöht.
Der Feststoffgehalt der Suspension(en) beträgt vorzugsweise
etwa 30 bis 60 Gew.-%. Ferner werden im Fall a) die Suspen
sionen vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 40 bis
100°C, insbesondere bei etwa 80 bis 90°C, miteinander ver
mischt.
Die Carbonate, Oxide und/oder Hydroxide der dreiwertigen Me
talle können ganz oder teilweise durch lösliche Salze (z. B.
Natriumaluminat) ersetzt werden.
Da die zwei- und dreiwertigen Metalle nicht in Form ihrer
löslichen Salze eingesetzt werden müssen, entfällt auch das
Auswaschen der erhaltenen Hydrotalcit-Vorläuferphase und der
Hydrotalcite.
Als Verbindungen der zweiwertigen Metalle verwendet man vor
zugsweise die Carbonate, Oxide und/oder Hydroxide des Magne
siums und/oder des Zinks, wobei unter dem Ausdruck "Carbona
te" sowohl die neutralen Carbonate (z. B. MgCO3) als auch die
basischen Carbonate (z. B. (Mg(OH))2CO3) bzw. die Bicarbonate
(z. B. Mg(HCO3)2) verstanden werden sollen.
Als Verbindungen der dreiwertigen Metalle werden vorzugsweise
Aluminiumhydroxid, aktive Formen des Aluminiumoxids und/oder
Natriumaluminat verwendet. Letzteres hydrolysiert in der Sus
pension, so dass im Ergebnis eine Reaktion zwischen dem ge
bildeten Aluminiumhydroxid und dem Carbonat des zweiwertigen
Metalls stattfindet. Das hierbei gebildete NaOH wird zur Ein
stellung des pH-Wertes verwendet.
Die unlöslichen Carbonate der zweiwertigen Metalle können im
Fall b) durch Umsetzung der entsprechenden Oxide und/oder
Hydroxide mit löslichen Carbonaten in situ erzeugt werden.
Vorzugsweise setzt man mindestens einer der Suspensionen,
insbesondere der Mischsuspension der Oxide oder Hydroxide der
zweiwertigen oder dreiwertigen Metalle, Natriumbicarbonat
und/oder Natriumcarbonat als Carbonatquelle zu. Hierdurch
kann der pH-Wert der Suspension auf den gewünschten Wert ein
gestellt werden. Dieser liegt vorzugsweise im Bereich von et
wa 6 bis 13,5. Diese löslichen Carbonate oder Bicarbonate
können auch bei Verwendung der unlöslichen Carbonate der
zweiwertigen Metalle zugesetzt werden und dienen in diesem
Fall in erster Linie zum Variieren des CO3/OH-Verhältnisses
im Endprodukt bzw. zur Einstellung des pH-Wertes. Vorzugswei
se wird die Intensivmahlung bei einem pH-Wert im Bereich von
etwa 7 bis 13,5 und bei Temperaturen im Bereich von etwa 20
bis 100°C durchgeführt.
Die Intensivmahlung wird vorzugsweise in einer Naßmühle, ins
besondere in einer Perlmühle oder Ringspaltmühle, durchge
führt. Bei der Vermahlung wird eine hohe Energiemenge (etwa 1
bis 10 kW/Liter, vorzugsweise etwa 5 bis 10 kW/Liter) über die
mechanische Energie in das System eingebracht, und diese hohe
Energiemenge führt neben der Vermahlung/Vermischung auch zu
einer chemischen Reaktion, d. h. zu einer Festkörperreaktion,
weil sich wahrscheinlich Ionen von der aktivierten Oberfläche
ablösen. Im Endstadium der Vermahlung kann die Energiemenge
reduziert werden, z. B. auf 2 bis 5 KW/Liter.
Bei der Vermahlung findet eine Temperaturerhöhung statt.
Durch die Intensivmahlung, die z. B. 1 bis 3 Minuten bei 7 kW/Liter
bzw. etwa 10 bis 20 Minuten bei 5 kW/Liter durchge
führt wird, werden neue Phasen gebildet, und zwar zunächst
eine amorphe Hydrotalcit-Phase und nur in geringerem Umfang
(3 bis 4%) eine kristalline Hydrotalcitphase. Die amorphe
Hydrotalcit-Vorläuferphase liegt in einer kleinen Korngröße
vor. Bei Erhöhung der eingetragenen Energiemenge, z. B. bei
Verlängerung der Mahldauer, erhöht sich der Anteil der kri
stallinen Hydrotalcitphase.
Die amorphe Hydrotalcitphase bzw. die teilweise kristalline
Hydrotalcitphase können nach einer Weiterbildung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens einer hydrothermalen Nachbehandlung
oder einer thermischen Alterung unterzogen werden, worauf das
erhaltene Produkt von der Suspension abgetrennt, getrocknet
und gegebenenfalls calciniert wird.
Die hydrothermale Nachbehandlung wird im allgemeinen bei ei
ner Temperatur von < 100 bis 200°C über einen Zeitraum von
etwa 1 bis 20 Stunden durchgeführt, wobei sich dieser Zeit
raum in eine Aufheizphase, eine Haltephase und eine Abkühl
phase unterteilt. Die einzelnen Phasen sind von der Größe der
Anlage abhängig. Durch die hydrothermale Nachbehandlung er
höht sich der Anteil der durch ein scharfes Röntgenbeugungs
diagramm gekennzeichneten, kristallinen Hydrotalcitphase noch
weiter, während sich der Anteil der amorphen Hydrotalcit-
Vorläuferphase entsprechend vermindert. Auf dieser Stufe
stellt die in der ersten Stufe in einem geringen Anteil er
haltene, kristalline Hydrotalcitphase Kristallisationskeime
für das weitere Wachstum der kristallinen Hydrotalcitphase
zur Verfügung.
Im allgemeinen wird aus den Rohstoffen eine Suspension
(Schlempe) mit einem Feststoffgehalt von etwa 30 bis 60 Gew.-
% mit einer höheren Verweilzeit durch den Mahlraum der Perl
mühle gepumpt. Bei Verwendung einer FRYMA-MS-32-Ringspalt
mühle war der Mahlraum zu einem hohen Anteil (bis zu etwa 70%)
mit Mahlkörpern (Al2O3, ZrO2, Glaskugeln) gefüllt. Die Tem
peratur der Schlempe liegt zwischen etwa 20 und 100°C, der
pH-Wert zwischen etwa 7 und 14. Im Verlauf des Mahlprozesses
nimmt die Viskosität der Schlempe zu. Mit zunehmender Ver
weilzeit im Mahlraum (= steigende Anzahl an Durchläufen oder
niedrige Pumprate) werden die Partikel fein gemahlen. Es wird
im allgemeinen eine Korngröße von ungefähr 1 µm (D50-Wert, d. h.
50% der vorhandenen Teilchen haben eine kleinere Korngröße
als die an gegebene Korngröße) erreicht.
Die eingebrachte Energie führt direkt zur Bildung einer
Mischphase aus einem röntgenamorphen und einem kristallinen
Hydrotalcit. Letzterer liefert die Kristallisationskeime bei
der weiteren Aufarbeitung durch eine hydrothermale Nachbe
handlung. Dieser Verfahrensschritt verläuft im Vergleich zu
einer bekannten, hydrothermalen Hydrotalcitsynthese deutlich
besser (höhere Kristallinität, höhere Ausbeute, kürzere Syn
thesezeit und bessere Qualität). Durch den vorgeschalteten
Mahlprozeß kann das Gesamtverfahren im Hinblick auf eine hö
here Flexibilität bei der Auswahl der Rohstoffe (billigere
Rohstoffe) und kürzere Synthesezeiten optimiert werden.
Untersuchungen des Röntgenbeugungsspektrums zeigten, dass der
Anteil des kristallinen Hydrotalcits in der Schlempe mit zu
nehmender Verweilzeit im Mahlraum zunahm. Wird die Schlempe
im Kreislauf durch den Mahlraum gepumpt, kann durch die Ver
mahlung auf direktem Weg kristalliner Hydrotalcit herge
stellt werden, ohne dass eine hydrothermale Nachbehandlung
erforderlich ist. Besonders günstig verläuft der Mahlprozess
bei Einsatz von basischen Carbonaten oder Bicarbonaten der
zweiwertigen Metalle und von Aluminiumhydroxid.
Statt der hydrothermalen Nachbehandlung kann auch eine Alte
rungsbehandlung im Temperaturbereich von etwa 90 bis 135°C
über einen Zeitraum von 0,1 bis 10 Stunden durchgeführt wer
den.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch das beigefügte Ver
fahrensschema erläutert.
Es wird zunächst aus den Rohstoffen (Metalloxide, -hydroxide,
carbonate) sowie aus Soda bzw. Bicarbonat und Wasser bei ei
nem pH-Wert von 7 bis 14 eine Schlempe erzeugt, die bei etwa
20 bis 100°C in einer Ringspaltmühle (FRYMA) verarbeitet
wird. Je nach dem Vermahlungsgrad erhält man entweder über
wiegend eine amorphe Hydrotalcitphase mit einem geringen An
teil an kristalliner Hydrotalcitphase (linker Zweig des Ver
fahrens schemas) oder überwiegend die kristalline Hydrotal
citphase mit einem geringeren Anteil an amorpher Hydrotal
citphase (rechter Zweig des Verfahrensschemas). Im rechten
Zweig wird keine hydrothermale Nachbehandlung durchgeführt,
und das Produkt wird unmittelbar isoliert, getrocknet und
calciniert.
Die amorphe Hydrotalcitphase wird im linken Zweig einer hyd
rothermalen Nachbehandlung unterzogen, wobei der geringe An
teil an kristalliner Hydrotalcitphase die Kristallisations
keime liefert. Die hydrothermale Nachbehandlung wird im all
gemeinen bei Temperaturen im Bereich von etwa 100 bis 200°C
und Reaktionszeiten von etwa 1 bis 20 Stunden durchgeführt.
Das erhaltene Produkt wird filtriert, getrocknet und gegebe
nenfalls calciniert.
Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhältlichen Hy
drotalcite können entweder a) als Katalysatoren oder Katal
ysatorträger oder b) als Füllstoffe und Co-Stabilisatoren
für Polymere verwendet werden.
Für die erste Anwendung a) eignen sich insbesondere die
weitgehend amorphen Hydrotalcite, die sich durch hohe Ober
flächen (etwa 60 bis 80 m2/g), bestimmt nach BET (DIN 66132)
eine ausgeprägte Feinteiligkeit sowie gute Verformungseigen
schaften auszeichnen. Für diese Anwendung eignen sich aber
auch die bei der hydrothermalen Nachbehandlung erhaltenen
Produkte, wenn Katalysatoren bzw. Katalysatorträger mit ge
ringerer Oberfläche und größeren Kristalliten gewünscht wer
den.
Diese Katalysatoren können für alle Reaktionen eingesetzt wer
den, bei denen Hydrotalcit-Katalysatoren verwendet wurden.
Beispiele sind die Synthese von Glykolethern aus Olefinoxiden
(US-A-5 110 992) und die Epoxidierung von Olefinen (US-A-5 260 495).
Weitere Reaktionen sind in "Chem. Commun.", 1998,
Seiten 295 bis 296 angegeben.
Für andere Reaktionen können die erfindungsgemäßen Hydrotal
cite mit Aktivierungskomponenten, wie Nickel und Edelmetal
len, belegt werden. In dieser Form eignen sich die Katalysa
toren für Hydrierungen, Deydrierungen, Alkylierungen usw.
Die erfindungsgemäß erhältlichen, kristallinen Hydrotalcite
sind für die Verwendung als Füllstoffe besonders gut geeig
net, da sie völlig weiß hergestellt werden können, wodurch es
gelingt, völlig weiße bzw. durchscheinende, polymere Verbund
materialien zu produzieren. Für diesen Zweck kann aber auch
die amorphe Hydrotalcit-Vorläuferphase verwendet werden.
Als Polymerphase für die erfindungsgemäß verwendbaren Nano
composit-Füllstoffe kommen nahezu alle technisch nutzbaren
Polymerwerkstoffe in Frage.
Die Herstellung der Verbundmaterialien aus der Polymermatrix
und den fein dispergierten Nanocomposit-Füllstoffen erfolgt
nach an sich bekannten Verfahren. Im allgemeinen umfassen die
se Verfahren folgende Schritte:
- a) Einarbeitung des Hydrotalcits in ein Monomer, Oligomer oder Polymer, wobei vorzugsweise hochscherende Misch- und Dispergieraggregate verwendet werden;
- b) Gegebenenfalls Durchführung einer Polykondensation, Po lymerisation oder einer thermischen bzw. chemischen Ver netzung der Monomere bzw. Oligomere;
und
- a) Weiterverarbeitung des erhaltenen Verbundmaterials durch Gießen, Extrudieren und/oder Spritzgießen.
Geeignete Polymere sind z. B. Polyolefine, Polyhalogenkohlen
wasserstoffe (z. B. PVC), Epoxide, Polyester, Acrylate, Metha
crylate, Polyurethane, Polyharnstoffe, Polyamide, Polycarbo
nate und Kautschuk.
Die erfindungsgemäßen Hydrotalcite eignen sich auch als Co-
Stabilisatoren für Polymere, insbesondere für Polyhalogenkoh
lenwasserstoffe und Olefine. Im ersten Fall fangen sie das
bei der Zersetzung entstehende HCl ab. Im letzten Fall ver
hindern sie die Verfärbungen, die aus dem Kettenabbau resultie
ren, der durch Reste der bei der Herstellung der Polyolefine
eingesetzten Katalysatoren bedingt ist.
Als hochscherende Dispergieraggregate kommen schnelllaufende
Rührwerke, Kolloidmühlen, Kneter, Extruder und andere Disper
gieraggregate in Frage. Die Dispergierung kann bei Raumtempe
ratur oder bei erhöhter Temperatur erfolgen.
Die Erfindung ist durch die nachstehenden Beispiele erläu
tert.
Die Intensivmahlung wurde mit Hilfe einer FRYMA-Ringspalt
mühle (Kugelfüllgrad 70%, Pumpeneinstellung 2 bis 4 Liter
Suspension/min bei einem Energieeintrag von etwa 7 kW/Liter)
durchgeführt.
Es wurden zunächst Vorversuche mit den Rohstoffen (MgCO3, MgO,
Al(OH)3, basisches ZnCO3, ZnO) durchgeführt, um deren Verhal
ten in der Mühle zu untersuchen und um die Schlempen für die
eigentlichen Versuche richtig einzustellen (Feststoffgehalt).
In den Vorversuchen wurden nach 3 Passagen (insgesamt 9 min)
durch die Mühle für die getrockneten Pulver eine mittlere
Korngröße zwischen 1 und 3 µm (= d50-Wert) gemessen. Es wurde
weiterhin festgestellt, dass die Viskosität der Schlempe
stark zunimmt; teilweise musste die Schlempe mit H2O verdünnt
werden.
Nach den Untersuchungen zum Verhalten der Rohstoffe wurden
fünf Versuche in der Ringspaltmühle durchgeführt (Kugelfüll
grad 70%, Pumpeneinstellung 2 bis 7 Liter Suspension/min.,
Anzahl der Passagen: 5, Probenahme nach der ersten, dritten
und fünften Passage zur Bestimmung der Korngröße.
Die Versuchsparameter sind in Tabelle I zusammengefasst.
Die Korngrößenverteilungen wurden wie folgt bestimmt:
Es wurde ein Laserbeugungs-Partikelgrößenanalysator der Firma Malvern (Mastersizer) verwendet, mit dessen Hilfe die Teil chengrößenverteilung im Bereich von 0,05 bis 900 µm bestimmt werden kann. Das Gerät arbeitet nach dem Prinzip der Licht beugung an kleinen Teilchen.
Es wurde ein Laserbeugungs-Partikelgrößenanalysator der Firma Malvern (Mastersizer) verwendet, mit dessen Hilfe die Teil chengrößenverteilung im Bereich von 0,05 bis 900 µm bestimmt werden kann. Das Gerät arbeitet nach dem Prinzip der Licht beugung an kleinen Teilchen.
Zur Probenvorbereitung wurde eine Probe von etwa 50 mg in ei
nem 20-ml-Becherglas mit etwa 10 ml Ethanol versetzt und 5 min
mit einem Ultraschallfinger behandelt. Die Suspension
wurde in die Dispergiereinheit des Geräts überführt und so
lange Ethanol zugegeben, bis die korrekte Konzentration der
Proben am Messgerät eingestellt war. Am Ende der Messung wur
den die Ergebnisse sowohl gespeichert, als auch ausgedruckt.
Die Versuchsergebnisse (Korngrößen d50 und d90) sind in Ta
belle II zusammengefasst.
Die Produkte der Versuche 1, 2 und 5 wurden nach dem Verdün
nen von je 620 g der Schlempe mit 2 Liter Wasser in einem ge
rührten Autoklaven innerhalb von 2 Stunden auf 180°C aufge
heizt, 6 Stunden bei 180°C gehalten und innerhalb von
10 Stunden auf 80°C abgekühlt. Die erhaltenen Hydrotalcit-
Kristalle wurden abfiltriert und bei 140°C getrocknet.
Die entsprechenden Werte für die Produkte nach den Versuchen
3 und 4 waren wie folgt: innerhalb einer Stunde auf 140°C
aufgeheizt, 6 Stunden bei 140°C gehalten, innerhalb von
10 Stunden auf 80°C abgekühlt.
Es wurden die Korngrößenverteilungen (wie vorstehend angege
ben) sowie die spezifischen Oberflächen (nach BET; DIN 66131)
sowie der Kristallinitätsgrad, ausgedrückt als das Verhältnis
zwischen amorpher und kristalliner Hydrotalcitphase nach der
Röntgenbeugungsmethode analog ASTM D 396/85 bestimmt. Das
Produkt wurde auf Peakhöhe (h1) und Halbwertsbreite des Peaks
(b1) (003-Peak bei 2θ = 11,7°) im Vergleich zu einem Standard
(h2 bzw. b2) ausgewertet.
Der so ermittelte Kristallinitätsgrad K ist in Tabelle III
angegeben.
Die Eigenschaften der erhaltenen Produkte sind in Tabelle III
angegeben.
Die Röntgenbeugungsuntersuchungen zeigten, dass bei allen
Versuchen in Abhängigkeit von der Verweilzeit in der Ring
spaltmühle Mg/Al-Hydrotalcit bzw. Mg/Zn/Al-Hydrotalcit gebil
det wurden. Der Anteil an kristallinen Hydrotalciten nimmt
mit der Verweilzeit in der Mühle zu. Die Reflexbreite der
Hydrotalcit-Reflexe lässt den Schluss zu, dass sehr kleine
Hydrotalcit-Kristalle entstanden sind. Nach 5 Passagen durch
die Mühle liegt der d90-Wert zwischen 1,8 und 3,3 µm. Der
Einsatz der basischen Carbonate der zweiwertigen Metalle
führt zu höheren Anteilen an der kristallinen Hydrotalcit-
Phase im Produktgemisch. Bei Verwendung der Oxide musste der
pH-Wert der Schlempe immer wieder nachgestellt werden.
Der Versuch Nr. 5 (basisches Mg-Carbonat, der pH-Wert auf 8
eingestellt, erhöhte Temperatur der Schlempe) zeigte die bes
ten Ergebnisse. Der Anteil an kristallinem Hydrotalcit im
Produktgemisch ist hier am größten.
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung von Hydrotalciten aus Verbin
dungen von zwei- und dreiwertigen Metallen, dadurch gekenn
zeichnet, dass man a) getrennte Suspensionen aus den unlös
lichen Carbonaten, Oxiden und/oder Hydroxiden der zweiwerti
gen Metalle und den Oxiden oder Hydroxiden der dreiwertigen
Metalle oder b) eine Mischsuspension dieser Komponenten ei
ner Intensivmahlung bis zum Erreichen einer mittleren Teil
chengröße (d50) von etwa 1 bis 5 µ unterzieht, wobei man bei
Verwendung der Oxide oder Hydroxide der zweiwertigen und der
dreiwertigen Metalle vor, während oder nach der Intensivmah
lung eine Carbonatquelle zusetzt; im Fall a) die getrennten
Suspensionen miteinander vermischt, wobei man in beiden Fäl
len die Intensivmahlung so lange durchführt, bis eine amorphe
Hydrotalcitphase bzw. eine durch ein scharfes Röntgenbeu
gungsdiagramm gekennzeichnete Hydrotalcitphase auftritt, und
das erhaltene Produkt abtrennt, trocknet und gegebenenfalls
calciniert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Feststoffgehalt der Suspension(en) etwa 30 bis 60 Gew.-%
beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
man im Fall a) die Suspensionen bei einer Temperatur von et
wa 40 bis 100°C, vorzugsweise von etwa 80 bis 90°C, miteinan
der vermischt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, dass man die Carbonate, Oxide und/oder Hydroxi
de der dreiwertigen Metalle ganz oder teilweise durch lösli
che Salze ersetzt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, dass man als Verbindungen der zweiwertigen Me
talle die Carbonate, Oxide und/oder Hydroxide des Magnesiums
und/oder des Zinks und als Verbindungen der dreiwertigen Me
talle Aluminiumhydroxid, aktive Formen des Aluminiumoxids
und/oder Natriumaluminat verwendet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, dass man im Fall b) die unlöslichen Carbonate
der zweiwertigen Metalle durch Umsetzung der entsprechenden
Oxide und/oder Hydroxide mit löslichen Carbonaten in situ er
zeugt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, dass man mindestens einer der Suspensionen,
vorzugsweise der Mischsuspension der Oxide oder Hydroxide der
zweiwertigen und der dreiwertigen Metalle, Natriumcarbonat
und/ oder Natriumbicarbonat als Carbonatquelle zusetzt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, dass man die Intensivmahlung bei einem pH-Wert
im Bereich von etwa 7 bis 13,5 und bei Temperaturen im Be
reich von etwa 20 bis 100°C durchführt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, dass man die Intensivmahlung in einer Naßmühle,
insbesondere in einer Ringspaltmühle oder Perlmühle, durch
führt.
10. Weiterbildung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die amorphe Hydrotal
citphase bzw. die teilweise, kristalline Hydrotalcitphase ei
ner hydrothermalen Nachbehandlung oder einer thermischen Alterung
unterzieht und das erhaltene Produkt von der Suspensi
on ab trennt, trocknet und gegebenenfalls calciniert.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
man die hydrothermale Nachbehandlung bei Temperaturen von et
wa < 100°C bis 200°C über einen Zeitraum von etwa 1 bis
20 Stunden durchführt.
12. Verwendung der nach dem Verfahren nach einem der Ansprü
che 1 bis 11 erhältlichen Hydrotalcite als Katalysatoren oder
Katalysatorträger.
13. Verwendung der nach dem Verfahren nach einem der Ansprü
che 1 bis 11 erhältlichen Hydrotalcite als Füllstoffe und Co-
Stabilisatoren für Polymere.
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