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Technisches Fachgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein feines Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
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Stand der Technik
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Mit der neueren Miniaturisierung einer elektronischen Vorrichtung ist nicht nur eine weitere Miniaturisierung, sondern auch Sicherheit für Komponenten, wie elektronische Komponenten, von elektronischen Vorrichtungen erforderlich. Im Hinblick auf die Sicherheit ist für die Komponenten hohe Flammbeständigkeit erforderlich. Die internationale Veröffentlichung Nr.
WO 2008-090614 offenbart die Verwendung eines Aluminiumhydroxidpulvers als ein Flammschutzmittel, das in verschiedene Harzmaterialien, die in einer gedruckten Leiterplatte verwendet werden, elektronische Komponenten, die die gedruckte Leiterplatte bilden, wie ein Prepreg, ein Beschichtungsmaterial eines elektrischen Drahts, ein Isolationsmaterial und dgl., gemischt wird, wobei den Harzmaterialien Flammhemmung verliehen wird. Praktisch wird ein Aluminiumhydroxidpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 5 μm verwendet. Jedoch nimmt, wenn ein solches Aluminiumhydroxidpulver mit kleinem mittleren Teilchendurchmesser als ein Füllstoff in ein Harz eingebracht und gemischt wird, die Viskosität der erhaltenen Harzzusammensetzung zu und so wird die Verarbeitbarkeit schlecht. Daher kann abhängig von dem Harz eine ausreichende Menge des Aluminiumhydroxidpulvers nicht vermischt werden, und so kann manchmal keine Flammhemmung verliehen werden.
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JP-A-2-199020 offenbart als ein Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz, das ausgezeichnete Fülleigenschaft im Fall des Füllens in Harz aufweist, ein Aluminiumhydroxid, das durch Anlegen von Zentrifugalkraft von nicht weniger als 1000 G auf eine Aufschlämmung, die das Aluminiumhydroxid enthält, unter Verwendung eines kontinuierlichen Zentrifugalseparators gemahlen wird. Ein solches Aluminiumhydroxid weist einen mittleren Teilchendurchmesser von 2 bis 8 μm und geringe Absorption von Leinsaatöl auf, und eine Harzzusammensetzung, die durch Mischen in das Harz erhalten wird, weist geringe Viskosität auf.
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JP-A-2001-322813 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumhydroxidpulvers mit geringer Dioctylphthalat(DOP)-Ölabsorption und ausgezeichneter Fülleigenschaft zum Füllen in ein Harz durch Mahlen eines rohen Aluminiumhydroxidpulvers unter Verwendung eines Knetwerks vom Schneckentyp.
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Offenbarung der Erfindung
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Die in der vorliegenden Anmeldung genannten Erfinder haben umfassende Untersuchungen angestellt, um so ein feines Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz zu entwickeln, das ausgezeichnete Fülleigenschaft in Harz aufweist, was so zur vorliegenden Erfindung führte.
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Die vorliegende Erfindung schließt die folgenden Ausführungsformen ein.
- (1) Ein feines Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz, umfassend eine Gibbsit-Kristallstruktur, wobei ein mittlerer Teilchendurchmesser weder kleiner als 2,0 μm noch größer als 4,0 μm in einer Teilchengrößenverteilung ist, gemessen mit einem Laserstreuungs-Beugungsverfahren; ein Verhältnis D90/D10 des sekundären Teilchendurchmessers D10, entsprechend einem Punkt, an dem ein kumulatives Gewicht eines Anteils an feinen Teilchen 10% erreicht, zu einem sekundären Teilchendurchmesser D90, entsprechend einem Punkt, an dem ein kumulatives Gewicht eines Anteils an feinen Teilchen 90% erreicht, weder kleiner als 4,0 noch größer als 6,0 ist; zwei oder mehr Frequenzmaxima in einem Teilchendurchmesserbereich I von weder kleiner als 0,5 μm noch größer als 5,0 μm existieren; D2 und D1 die folgende Ungleichheitsformel (1) erfüllen: 2 × D1 ≤ D2 ≤ 4 × D1 (1) wobei D2 einen maximalen Teilchendurchmesser eines Frequenzmaximums mit einem größten maximalen Teilchendurchmesser, unter zwei oder mehr Frequenzmaxima, die im Teilchendurchmesserbereich I existieren, bezeichnet und D1 einen maximalen Teilchendurchmesser eines Frequenzmaximums mit dem kleinsten maximalen Teilchendurchmesser bezeichnet;
ein Intensitätsverhältnis I (110)/I (002) zwischen Peaks auf Kristallebenen (110) und (002), gemessen mit Pulver-Röntgenbeugung, weder kleiner als 0,30 noch größer als 0,45 ist, und der Gesamtnatriumgehalt nicht größer als 0,10 Gew.-%, bezogen auf Na2O, ist.
- (2) Das feine Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz gemäß vorstehendem (1), das einer Oberflächenbehandlung mit mindestens Einem, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Silan-Kupplungsmittel, einem Titanat-Kupplungsmittel, einer aliphatischen Carbonsäure, einer aromatischen Carbonsäure, einem Fettsäureester und einer Silicatverbindung, ausgesetzt wird.
- (3) Ein Verfahren zur Herstellung von feinem Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz, umfassend die Schrittte (a) und (b):
Schritt (a) des Hinzufügens einer wässrigen übersättigten Natriumalumnatlösung zu einer wässrigen Natriumaluminataufschlämmung, enthaltend Keim-Aluminiumhydroxid, bei dem eine BET-spezifische Oberfläche weder kleiner als 2,0 m2/g noch größer als 5,0 m2/g ist, ein mittlerer Teilchendurchmesser in einer Teilchengrößenverteilung, gemessen mit einem Laserstreuungs-Beugungsverfahren, nicht kleiner als 1,0 μm und kleiner als 3,0 μm ist, der Gesamtnatriumgehalt nicht größer als 0,20 Gew.-%, bezogen auf Na2O, ist und ein Intensitätsverhältnis I (110)/I (002) zwischen Peaks auf Kristallebenen (110) und (002) größer als 0,45 ist, dadurch Ausfüllen eines groben Aluminiumhydroxids, bei dem ein Intensitätsverhältnis I (110)/I (002) zwischen Peaks auf Kristallebenen (110) und (002), gemessen mit Pulver-Röntgenbeugung, größer als 0,45 ist; und
Schritt (b) des Zulassens eines feinen Aluminiumhydroxidpulvers zum Füllen in Harz, erhalten durch Mahlen des groben Aluminiumhydroxids, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis D90/D10 eines sekundären Teilchendurchmessers D10, entsprechend einem Punkt, an dem ein kumulatives Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 10% erreicht, zu einem sekundären Teilchendurchmesser D90, entsprechend einem Punkt, an dem ein kumulatives Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 90% erreicht, weder kleiner als 4,0 noch größer als 6,0 in Teilchengrößenverteilung ist gemessen mit einem Laserstreuungs-Beugungsverfahren, und ein Intensitätsverhältnis I (110)/I (002) zwischen Peaks auf Kristallebenen (110) und (002), gemessen mit Pulver-Röntgenbeugung, weder kleiner als 0,30 noch größer als 0,45 ist.
- (4) Das Verfahren gemäß vorstehendem (3), wobei ein Verhältnis von D90/D10 eines sekundären Teilchendurchmessers D10, entsprechend dem Punkt, an dem das kumulative Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 10% erreicht, zu einem sekundären Teilchendurchmesser D90, entsprechend dem Punkt, an dem das kumulative Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 90% erreicht, des Keim-Aluminiumhydroxids weder kleiner als 2,0 noch größer als 5,0 in Teilchengrößenverteilung ist, gemessen mit einem Laserstreuungs-Beugungsverfahren.
- (5) Eine Harzzusammensetzung, umfassend: ein Harz; und das feine Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz gemäß vorstehendem (1) oder (2).
- (6) Ein Pregreg, umfassend die Harzzusammensetzung gemäß vorstehendem (5).
- (7) Eine gedruckte Leiterplatte, umfassend die Harzzusammensetzung gemäß vorstehendem (5).
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Beste Ausführungsweise der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Einzelnen beschrieben.
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(Feines Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz)
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Das feine Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz der vorliegenden Erfindung (nachstehend auch als ein Aluminiumhydroxidpulver der vorliegenden Erfindung bezeichnet) weist eine Gibbsit-Kristallstruktur auf, wobei der mittlere Teilchendurchmesser weder kleiner als 2,0 μm noch größer als 4,0 μm ist; ein Verhältnis D90/D10 eines sekundären Teilchendurchmessers D10, entsprechend dem Punkt, an dem das kumulative Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 10% erreicht, zu einem sekundären Teilchendurchmesser D90, entsprechend dem Punkt, an dem das kumulative Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 90% erreicht, weder kleiner als 4,0 noch größer als 6,0 in Teilchengrößenverteilung, gemessen mit einem Laserstreuungs-Beugungsverfahren, ist; D2 und D1 die folgende Ungleichheitsformel (1) erfüllen: 2 × D1 ≤ D2 ≤ 4 × D1 (1) wobei D2 einen maximalen Teilchendurchmesser eines Fequenzmaximums mit dem größten maximalen Teilchendurchmesser, unter zwei oder mehr Frequenzmaxima, die in einem Teilchendurchmesserbereich I von weder kleiner als 0,5 μm noch größer als 5,0 μm existieren, bezeichnet und D1 einen maximalen Teilchendurchmesser eines Frequenzmaximums mit dem kleinsten maximalen Teilchendurchmesser bezeichnet; ein Intensitätsverhältnis I (110)/I (002) zwischen Peaks auf Kristallebenen (110) und (002), gemessen mit Pulver-Röntgenbeugung, weder kleiner als 0,30 noch größer als 0,45 ist; und der Gesamtnatriumgehalt nicht größer als 0,10 Gew.-%, bezogen auf Na2O, ist.
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Das Aluminiumhydroxidpulver der vorliegenden Erfindung ist ein Pulver von Aluminiumhydroxid des Gibbsit-Typs, das heißt, Aluminiumhydroxid [Al(OH)3], das als Hauptkristallphase eine Gibbsit-Phase umfasst. Das Aluminiumhydroxid vom Gibbsit-Typ kann in geringem Maße eine Boehmit-Phase, eine Bayerit-Phase und dgl. enthalten. Wenn das Aluminiumhydroxid vom Gibbsit-Typ die Boehmit-Phase und die Bayerit-Phase enthält, sind die Peakhöhe eines Hauptpeaks der Boehmit-Phase und der der Bayerit-Phase in einem Pulver-Röntgenbeugungsspektrum vorzugsweise nicht mehr als 5% einer Peakhöhe eines Hauptpeaks der Gibbsit-Phase. Das Aluminiumhydroxid vom Gibbsit-Typ kann auch ein amorphes Aluminiumhydroxid enthalten.
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Der mittlere Teilchendurchmesser, das kumulative Gewicht des Anteils an feinen Teilchen und der maximale Teilchendurchmesser des Aluminiumhydroxidpulvers der vorliegenden Erfindung werden aus einem Teilchendurchmesser und einer Teilchengrößenverteilungskurve, gemessen mit einem Laserstreuungs-Beugungsverfahren, berechnet.
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In dem Fall drückt die Teilchengrößenverteilung, gemessen mit einem Laserstreuungs-Beugungsverfahren, des Aluminiumhydroxidpulvers der vorliegenden Erfindung die Frequenzverteilung zum dekadischen Logarithmus eines Teilchendurchmessers [log (Teilchendurchmesser)] auf einer Gewichtsbasis aus, und ein Stufenwert (Klasse im Histogramm) von [log (Teilchendurchmesser)] bedeutet die Teilchengrößenverteilung, gemessen bei 0,038 in der vorliegenden Beschreibung.
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Der mittlere Teilchendurchmesser des Aluminiumhydroxidpulvers der vorliegenden Erfindung ist weder kleiner als 2,0 μm noch größer als 4,0 μm und vorzugsweise weder kleiner als 2,5 μm noch größer als 3,5 μm. Wenn der mittlere Teilchendurchmesser des Aluminiumhydroxidpulvers kleiner als 2,0 μm ist, kann eine Verschlechterung der Fülleigenschaft nicht vermieden werden. Im Gegensatz dazu können, wenn der mittlere Teilchendurchmesser größer als 4,0 μm ist, grobe Teilchen mit einem Durchmesser von nicht kleiner als 10 μm nicht vermieden werden, und so ist es schwierig, einem miniaturisierten und dünner gemachten elektronischen Material Isolationseigenschaften zu verleihen.
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Das Aluminiumhydroxidpulver der vorliegenden Erfindung weist eine scharfe Teilchengrößenverteilung auf. Insbesondere ist das Verhältnis von D10 zu D90 (D90/D10) weder kleiner als 4,0 noch größer als 6,0, wenn D10 einen Teilchendurchmesser bezeichnet, entsprechend einem Punkt, an dem das kumulative Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 10% erreicht, und D90 einen Teilchendurchmesser bezeichnet, entsprechend einem Punkt, au dem das kumulative Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 90% in Teilchengrößenverteilung erreicht, gemessen mit einem Laserstreuungs-Beugungsverfahren.
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Wenn D90/D10 größer als 6,0 ist, entsteht ein großer Unterschied zwischen einem Teilchendurchmesser des Teils der feinen Teilchen und einem Teilchendurchmesser des Teils der groben Teilchen in der Teilchengrößenverteilung. Wenn ein solches Aluminiumhydroxidpulver in ein Harz gemischt wird, variieren die physikalischen Verbindungseigenschaften der erhaltenen Harzzusammensetzung in einem weiten Bereich. Wenn D90/D10 kleiner als 4,0 ist, ist es unmöglich, zwei oder mehr Frequenzmaxima in der Teilchengrößenverteilung zu haben.
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Die Teilchengrößenverteilung der sekundären Teilchen, die durch Aggregation der primären Teilchen gebildet werden, wird mit einem Laserstreuungs-Beugungsverfahren gemessen. Bei der Messung der Teilchengrößenverteilung vom Laserstreuungstyp können „Microtrac HRA”, hergestellt von Nikkiso Co., Ltd., und „Microtrac MT-3300EX”, das ein Folgemodell davon ist, verwendet werden. Im Fall der Verwendung von „Microtrac MT-3300EX” wird der bei der Berechnung der Teilchengrößenverteilung verwendete Modus als „HRA-Modus” gemessen.
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Das Aluminiumhydroxidpulver der vorliegenden Erfindung weist zwei oder mehr Frequenzmaxima auf. Die Zahl der Frequenzmaxima beträgt vorzugsweise 2 oder 3 und stärker bevorzugt 2. Der maximale Teilchendurchmesser des Frequenzmaximums in Teilchengrößenverteilung eines Aluminiumhydroxidpulvers, die Zahl der Frequenzmaxima und die Frequenz bei dem maximalen Teilchendurchmesser können aus der Teilchengrößenverteilung untersucht werden, die durch Messen einer Aufschlämmung, erhalten durch Dispergieren eines Aluminiumhydroxidpulvers in Wasser, unter Verwendung eines Laserstreuungs-Beugungsverfahrens erhalten wird.
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Hier bedeutet das „Frequenzmaximum in Teilchengrößenverteilung” ein Frequenzmaximum, in dem ein Verhältnis M4/M3 einer minimalen Frequenz M3 von einem Teilchendurchmesser, zu einer Frequenz M4 eines Frequenzmaximums mit kleiner Frequenz von benachbarten zwei Frequenzmaxima in einem Teilchendurchmesserbereich zwischen zwei benachbarten Frequenzmaxima nicht kleiner als 1,01 ist.
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Das Aluminiumhydroxidpulver der vorliegenden Erfindung weist zwei oder mehr Frequenzmaxima in einem Teilchendurchmesserbereich I von weder kleiner als 0,5 μm noch größer als 5,0 μm auf, und, wenn D2 einen maximalen Teilchendurchmesser eines Frequenzmaximums mit dem größten maximalen Teilchendurchmesser unter den Frequenzmaxima in den Teilchendurchmesserbereich I bezeichnet und D1 einen maximalen Teilchendurchmesser eines Frequenzmaximums mit dem kleinsten maximalen Teilchendurchmesser bezeichnet, ist ein Verhältnis (M1/M2) von M2 zu M1, die Frequenzen bei jedem Teilchendurchmesser der maximalen Teilchendurchmesser D1 und D2 sind, vorzugsweise weder kleiner als 0,10 noch größer als 0,70, stärker bevorzugt weder kleiner als 0,20 noch größer als 0,60 und noch stärker bevorzugt weder kleiner als 0,40 noch größer als 0,60. Im Fall, dass (M1/M2) kleiner als 0,10 ist, zeigt, wenn ein Aluminiumhydroxidpulver in ein Harz gemischt wird, die erhaltene Harzzusammensetzung ein Verhalten nahe zu dem einer Harzzusammensetzung, die nur Teilchen mit einem maximalen Teilchendurchmesser D2 darin gemischt enthält, und so wird die Fülleigenschaft schlecht. In Fall, dass (M1/M2) größer als 0,70 ist; wird, da ein Abstand zwischen Teilchen durch Zunahme des Gehalts der feinen Teilchen in dem Aluminiumhydroxidpulver zunimmt, die Fülleigenschaft schlecht
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In dem Aluminiumhydroxidpulver der vorliegenden Erfindung erfüllen D2 und D1 die folgende Ungleichheitsformel (1). 2 × D1 ≤ D2 ≤ 4 × D1 (1)
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Wenn D2 größer als 2 × D1 ist, wird, da ein geringer Unterschied zwischen dem größten maximalen Teilchendurchmesser und dem kleinsten maximalen Teilchendurchmesser besteht, die Fülleigenschaft des Aluminiumhydroxidpulvers in einem Harz schlecht. Wenn D2 mehr als 4 × D1 beträgt, wird, da der Teilchendurchmesser D2 relativ größer als der Teilchendurchmesser D1 ist, der Gehalt an Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von mehr als dem mittleren Teilchendurchmesser hoch. Zum Beispiel sind, auch wenn der mittlere Teilchendurchmesser des Aluminiumhydroxidpulvers nicht mehr als 4 μm beträgt, tatsächlich die meisten Teilchen Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von mehr als 4 μm, und es ist schwierig, sie in Anwendungen zu verwenden, bei denen eine Miniaturisierung und ein Dünnermachen erforderlich sind, wie eine gedruckte Leiterplatte. Insbesondere ist bevorzugt, dass Teilchen mit dem Teilchendurchmesser D1 in einem Teilchendurchmesserbereich von weder kleiner als 1,0 μm noch größer als 2,0 μm existieren und Teilchen mit dem Teilchendurchmesser D2 in einem Teilchendurchmesserbereich von weder kleiner als 3 μm noch größer als 5 μm existieren.
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In dem Aluminiumhydroxidpulver der vorliegenden Erfindung ist ein Intensitätsverhältnis I (110)/I (002) einer Intensität I (110) eines Peaks auf Kristallebene (110) zu einer Intensität I (002) eines Peaks auf Kristallebene (002), gemessen mit Pulver-Röntgenbeugung weder kleiner als 0,30 noch größer als 0,45. Ein Aluminiumhydroxidpulver mit einem Intensitätsverhältnis I (110)/I (002) zwischen Peaks von kleiner als 0,30 bedeutet, dass eine (002)-Ebene groß ist und die Pulverform tafelförmig ist, und ein Aluminiumhydroxidpulver mit einem Intensitätsverhältnis I (110)/I (002) zwischen Peaks von größer als 0,45 bedeutet, dass eine (002)-Ebene klein ist, und die Pulverform deformiert oder säulenförmig ist, und ein solches Aluminiumhydroxidpulver zeigt geringe Füllfähigkeit in einem Harz.
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In dem Aluminiumhydroxidpulver der vorliegenden Erfindung ist der Gesamtnatriumgehalt, bezogen auf Na2O, (nachstehend auch als ein Na2O Gehalt bezeichnet) nicht größer als 0,10 Gew.-% und vorzugsweise nicht größer als 0,05 Gew.-%, Der Gesamtnatriumgehalt, bezogen auf Na2O, kann mit dem Verfahren gemäß JIS-R9301-3-9 gemessen werden.
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In einer Harzzusammensetzung, die ein Aluminiumhydroxidpulver mit einem Na2O Gehalt von größer als 0,10 Gew.-% darin gemischt enthält, werden die thermische Zersetzungseigenschaft und Isolationseigenschaften in einem Harz schlecht, und so wird es schwierig, sie in Anwendungen zu verwenden, in der Wärmebeständigkeit erforderlich ist, wie elektronische Komponenten.
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Da die lösliche Natriumkomponente, die durch Waschen entfernt werden kann, einen drastischen Einfluss auf die Isolationseigenschaften ausübt, ist der Gehalt vorzugsweise nicht größer als 0,002 Gew.-%.
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In dem Aluminiumhydroxidpulver der vorliegenden Erfindung ist die BET-spezifische Oberfläche vorzugsweise nicht größer als 5,0 m2/g und stärker bevorzugt weder kleiner als 2,0 m2/g noch größer als 4,0 m2/g. Wenn die BET-spezifische Oberfläche größer als 5,0 m2/g ist, nimmt der Gehalt an feinen Teilchen, wie absplitternden Teilchen, relativ zu, und so werden die Wärmebeständigkeit und Fülleigenschaft in einem Harz einer Harzzusammensetzung, die ein darin gemischtes Aluminiumhydroxidpulver enthält, schlecht.
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Es ist bevorzugt, dass das Aluminiumhydroxidpulver der vorliegenden Erfindung einer Oberflächenbehandlung mit Oberflächenbehandlungsmitteln, zum Beispiel einem Silan-Kupplungsmittel, einem Titanat-Kupplungsmittel, einer aliphatischen Carbonsäure, wie Ölsäure oder Stearinsäure, einer aromatischen Carbonsäure, wie Benzoesäure, und einem Fettsäureester davon, einer Silicatverbindung, wie Methylsilicat oder Ethylsilicat, und dgl. zur Verbesserung der Affinität mit einem Harz und Fülleigenschaft ausgesetzt wird. Die Oberflächenbehandlung kann mit jedem Trocken- und Nassbehandlungsverfahren durchgeführt werden.
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Bestimmte Beispiele des trockenen Oberflächenbehandlungsverfahren schließen ein Verfahren, wobei ein Aluminiumhydroxidpulver mit einem Oberflächenbehandlungsmittel in einem Henschel-Mischer oder einem Loedige-Mischer gemischt wird, ein Verfahren, wobei ein Gemisch eines Aluminiumhydroxidpulvers und eines Oberflächenbehandlungsmittels in eine Mahlvorrichtung eingebracht und gemahlen wird, um es mit dem Oberflächenbehandlungsmittel gleichförmig zu beschichten, und dgl. ein.
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Beispiele des nassen Oberflächenbehandlungsverfahrens schließen ein Verfahren, wobei ein Oberflächenbehandlungsmittel in einem Lösungsmittel dispergiert oder gelöst wird, und ein Aluminiumhydroxidpulver in der erhaltenen Lösung dispergiert wird und dann die erhaltene Aluminiurnhydroxiddispersion getrocknet wird, und dgl. ein.
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(Verfahren zur Herstellung von feinem Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz)
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Das Verfahren zur Herstellung von feinem Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz der vorliegenden Erfindung (nachstehend auch als ein Verfahren der vorliegenden Erfindung bezeichnet) schließt die Schritte (a) und (b) ein:
Schritt (a) des Hinzufügen einer wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung zu einer wässrigen Natriumaluminataufschlämmung, enthaltend Keim-Aluminiumhydroxid, bei dem die BET-spezifische Oberfläche weder kleiner als 2,0 m2/g noch größer als 5,0 m2/g ist, ein mittlerer Teilchendurchmesser in einer Teilchengrößenverteilung nicht kleiner als 1,0 μm und kleiner als 3,0 μm ist, der Gesamtnatriumgehalt nicht größer als 0,20 Gew.-%, bezogen auf Na2O, ist und ein Intensitätsverhältnis I (110)/I (002) zwischen Peaks auf Kristallebenen (110) und (002) größer als 0,45 ist, wobei ein grobes Aluminiumhydroxid ausgefällt wird, in dem ein Intensitätsverhältnis I (110)/I (002) zwischen Peaks auf Kristallebenen (110) und (002), gemessen mit Pulver-Röntgenbeugung, größer als 0,45 ist; und
Schritt (b) des Zulassens eines feinen Aluminiumhydroxidpulvers zum Füllen in ein Harz, erhalten durch Mahlen des groben Aluminiumhydroxids, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis D90/D10 eines sekundären Teilchendurchmessers D10, entsprechend einem Punkt, an dem ein kumulatives Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 10% erreicht, zu einem sekundären Teilchendurchmesser D90, entsprechend einem Punkt, an dem ein kumulatives Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 90% erreicht, weder kleiner als 4,0 noch größer als 6,0 in Teilchengrößenverteilung ist, gemessen mit einem Laserstreuungs-Beugungsverfahren, und ein Intensitätsverhältnis I (110)/I (002) zwischen Peaks auf Kristallebenen (110) und (002), gemessen durch Pulver-Röntgenbeugung, weder kleiner als 0,30 noch größer als 0,45 ist.
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Bestimmte Beispiele des Verfahrens der vorliegenden Erfindung schließen ein Verfahren, wobei ein grobes Aluminiumhydroxid mit einem sogenannten Bayer-Verfahren der Zugabe des nachstehend aufgeführten Keim-Aluminiumhydroxids in eine wässrige übersättigte Natriumaluminatlösung oder Zugabe einer wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung zu einer wässrigen Natriumaluminataufschlämmung, die Keirn-Aluminiumhydroxid enthält, wobei Aluminiumhydroxid in der wässrigen Lösung auf einer Oberfläche des Keim-Aluminiumhydroxids ausgefällt wird, und Zulassen eines Kornwachstums des Keim-Aluminiumhydroxids, und dann das erhaltene grobe Aluminiumhydroxid gemahlen wird, und dgl. ein.
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In dem im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Keim-Aluminiumhydroxid ist die BET-spezifische Oberfläche weder kleiner als 2,0 m2/g noch größer als 5,0 m2/g und vorzugsweise nicht größer als 4,0 m2/g. Im Fall, dass die BET-spezifische Oberfläche größer als 5,0 m2/g ist, wird, wenn Aluminiumhydroxid in einer wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung ausgefällt wird, der Einbau einer Natriumkomponente in der wässrigen Lösung in auszufällendes Aluminiumhydroxid leicht.
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In dem im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Keim-Akuminiumhydroxid ist der mittlere Teilchendurchmesser, gemessen mit einem Laserstreuungs-Beugungsverfahren, weder kleiner als 1,0 μm noch größer als 3,0 μm. Wenn ein Keim-Aluminiumhydroxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser von größer als 3,0 μm verwendet wird, ist es unmöglich, ein Aluminiumhydroxidpulver zu erhalten, das Na2O in einer Konzentration von nicht größer als 0,10 Gew.-% enthält und auch ausgezeichnete Fülleigenschaft in einem Harz aufweist. Wenn der mittlere Teilchendurchmesser kleiner als 1,0 μm ist, aggregieren die Keim-Aluminiumhydroxide im anfänglichen Stadium des Ausfällens einer Aluminiumkomponente, die in der wässrigen Lösung enthalten ist, auf einer Oberfläche des Keim-Aluminiumhydroxids leicht miteinander und grobes Aluminiumhydroxid wird ausgefällt, während die wässrige Natriumaluminatlösung durch Aggregation in einem Zwischenraum eingebaut wird, und so nimmt die Konzentration an Natrium in dem Aluminiumhydroxidpulver, das durch Mahlen des groben Aluminiumhydroxids erhalten wird, zu.
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In dem im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Keim-Aluminiumhydroxid ist ein Verhältnis D90/D10 eines sekundären Teilchendurchmessers D10, entsprechend einem Punkt, an dem das kumulative Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 10% erreicht, zu einem sekundären Teilchendurchmesser D90, entsprechend einem Punkt, an dem das kumulative Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 90% erreicht, vorzugsweise weder kleiner als 2,0 noch größer als 5,0 und stärker bevorzugt weder kleiner als 3,0 noch größer als 4,5 in Teilchengrößenverteilung, gemessen mit einem Laserstreuungs-Beugungsverfahren. Wenn D90/D10 größer als 5,0 ist, weist, da der Anteil an groben Teilchen zu Teilchen mit dem mittleren Teilchendurchmesser groß ist, das durch die anschließende Ausfällung erhaltene grobe Aluminiumhydroxid breite Teilchengrößenverteilung auf, und so ist es manchmal unmöglich, das Aluminiumhydroxidpulver der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Im Gegensatz dazu weist, wenn D90/D10 kleiner als 2,0 ist, da die Teilchengrößenverteilung sehr eng ist, das durch die anschließende Ausfällung erhaltene grobe Aluminiumhydroxid enge Teilchengrößenverteilung auf. Das durch Mahlen solch groben Aluminiumhydroxids mit enger Teilchengrößenverteilung erhaltene Aluminiumhydroxidpulver weist manchmal keine zwei oder mehr Frequenzmaxima auf.
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In dem im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Keim-Aluminiumhydroxid beträgt der Aggregationsgrad, dargestellt durch ein Verhältnis D/Dbet, von Dbet, berechnet aus der BET-spezifischen Oberfläche S durch sphärische Näherung zu einem mittleren sekundären Teilchendurchmesser D vorzugsweise nicht mehr als 5 und stärker bevorzugt nicht mehr als 4.
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Dbet wird durch die folgende Gleichung (x) berechnet. Dbet = 6/(BET-spezifische Oberfläche × echte Dichte) (x)
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Der Na2O Gehalt des im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Keim-Aluminiumhydroxids ist nicht mehr als 0,20 Gew.-% und vorzugsweise nicht mehr als 0,15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Keim-Aluminiumhydroxids. Wenn der Na2O Gehalt mehr als 0,20 Gew.-% ist, entsteht eine Verteilung des Na2O Gehalts im erhaltenen Aluminiumhydroxidpulver, und eine thermische Zersetzung wird bei niedriger Temperatur in der Harzzusammensetzung, die das Aluminiumhydroxidpulver enthält, lokal gestartet. Daher wird es schwierig, die erhaltene Harzzusammensetzung bei Anwendungen zu verwenden, bei denen Wärmebeständigkeit erforderlich ist.
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In dem im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Keim-Aluminiumhydroxid beträgt das Intensitätsverhältnis I (110)/I (002) zwischen den Peaks auf Kristallebenen (110) und (002), gemessen mit Pulver-Röntgenbeugung, mehr als 0,45 und nicht mehr als 0,60. Durch Ausfällen einer Aluminiumkomponente auf einer Oberfläche des Keim-Aluminiumhydroxids wird ein grobes Aluminiumhydroxid mit einem Peakverhältnis von mehr als 0,45 und nicht mehr als 0,60 erhalten.
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Beispiele des Verfahrens zur Herstellung eines in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Keim-Aluminiumhydroxids schließen ein Verfahren ein, wobei ein ultrafeines Aluminiumhydroxid mit einem primären Teilchendurchmesser von kleiner als 1,0 μm einer wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung hinzugefügt wird, um ein Keim-Aluminiumhydroxid auszufällen.
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Das ultrafeine Aluminiumhydroxid mit einem primären Teilchendurchmesser von kleiner als 1,0 μm wird zum Beispiel als ein neutralisiertes Gel durch Mischen einer wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung und einer wässrigen sauren Lösung unter Rühren erhalten.
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Es ist möglich, als eine wässrige saure Lösung Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, eine wässrige Aluminiumchloridlösung, eine wässrige Aluminiumsulfatlösung und dgl., vorzugsweise eine wässrige Aluminium enthaltende saure Lösung, wie eine wässrige Aluminiumchloridlösung oder eine wässrige Aluminiumsulfatlösung, und stärker bevorzugt eine wässrige Aluminiumsulfatlösung, zu verwenden.
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In diesem Fall schließt die Kristallstruktur einer festen Substanz in dem neutralisierten Gel vorzugsweise sowohl Gibbsit als auch Bayerit ein. Insbesondere ist bevorzugt, dass ein Intensitätsverhältnis I (001)/I (002) zwischen Peaks auf Kristallebene (002) von Gibbsit und Kristallebene (001) von Bayerit, gemessen mit Pulver-Röntgenbeugung, weder kleiner als 0,40 noch größer als 0,80 ist. Wenn das Intensitätsverhältnis kleiner als 0,40 ist oder die Kristallstruktur nur Gibbsit einschließt, aggregieren manchmal ultrafeine Aluminiumhydroxide, und so wird es manchmal unmöglich, ein ultrafeines Aluminiumhydroxid mit einem primären Teilchendurchmesser von kleiner als 1,0 μm zu erhalten.
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Es ist auch bevorzugt, dass die BET-spezifische Oberfläche des in dem neutralisierten Gel enthaltenen ultrafeinen Aluminiumhydroxids weder kleiner als 20 m2/g noch größer als 100 m2/g ist.
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Um das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete Keim-Aluminiumhydroxid auszufällen, wenn ultrafeines Aluminiumhydroxid mit einem primären Teilchendurchmesser von kleiner als 1,0 μm der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung hinzugefügt wird, ist die Menge an Aluminium bezogen auf Al2O3 in dem neutralisierten Gel, das das ultrafeine Aluminiumhydroxid enthält, vorzugsweise weder kleiner als 0,5 Gew.-% noch größer als 3,0 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Aluminium bezogen auf Al2O3 in der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung. Wenn die Menge an Aluminium kleiner als 0,5 Gew.-% ist, wächst das ultrafeine Aluminiumhydroxid mit hoher Geschwindigkeit, und so kann manchmal das Keim-Aluminiumhydroxid ausgefällt werden, in das eine große Menge einer Natriumkomponente in der wässrigen Lösung während des Wachstumsverfahrens eingebaut wurde.
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Wenn die Menge an Aluminium größer als 3,0 Gew.-% ist, wächst das ultrafeine Aluminiumhydroxid nicht ausreichend, und so wird es manchmal unmöglich, ein Keim-Aluminiumhydroxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser von nicht kleiner als 1,0 μm zu erhalten.
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Hier kann die Menge an Aluminium in der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung oder dem neutralisierten Gel, das das ultrafeine Aluminiumhydroxid enthält, durch ein chelatometrisches Tirationsverfahren gemessen werden.
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Die Menge an Aluminium, bezogen auf Al2O3, in der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung oder dem neutralisierten Gel, das das ultrafeine Aluminiumhydroxid enthält, kann aus der gemessenen Menge an Aluminium durch die folgende Gleichung (y) erhalten werden. x = Y × 102/2 (y)
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In der Gleichung (y) stellt X die Konzentration (g/l) von Al2O3 dar, Y stellt die Menge an Aluminium (mol/l), gemessen mit einem chelatometrischen Titrationsverfahren dar, und 102 stellt das Molekulargewicht von Al2O3 dar.
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Wenn das neutralisierte Gel, das das ultrafeine Aluminiumhydroxid enthält, durch Mischen der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung und der wässrigen sauren Lösung erhalten wird, ist die Menge an Aluminium in dem neutralisierten Gel die Gesamtmenge der Menge an Aluminium in der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung und der Menge des Aluminiums in der wässrigen sauren Lösung.
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Bezogen auf die Bedingung der Konzentration der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung, zu der das ultrafeine Aluminiumhydroxid gegeben wird, ist die Konzentration des übersättigten Al
2O
3 vorzugsweise nicht größer als 75 g/l vor der Zugabe des ultrafeinen Aluminiumhydroxids. Die Konzentration (X) des übersättigten Al
2O
3 wird durch die folgende Gleichung (2) berechnet, die in der internationalen Veröffentlichung Nr.
WO 2008-090614 beschrieben ist.
X = A – C × exp[6,2106 – {(2486,7 – 1,0876 × C)/(T + 273h)}] (2)
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In der vorstehenden Gleichung (2) stellt A die Konzentration (g/l) von Al2O3 in der wässrigen Natriumaluminatlösung dar und C stellt die Konzentration (g/l) von Na2O dar, das heißt, sie stellen die Konzentrationen an Al und Na bezogen auf Al2O3 und Na2O auf einer Gewichtsbasis dar. T stellt eine Lösungstemperatur (°C) dar.
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In der wässrigen Natriumaluminatlösung und der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung im Verfahren der vorliegenden Erfindung ist die Konzentration an Al2O3 vorzugsweise weder kleiner als 40 g/l noch größer als 200 g/l und die Konzentration an Na2O ist vorzugsweise weder kleiner als 100 g/l noch größer als 250 g/l.
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Die erforderliche Zeit, um das im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete Keim-Aluminiumhydroxid auszufällen, ist vorzugsweise weder kleiner als 2 Stunden noch größer als 200 Stunden und stärker bevorzugt weder kleiner als 20 Stunden noch größer als 150 Stunden nach der Zugabe des ultrafeinen Aluminiumhydroxids in der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung.
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Durch Zugabe der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung in der erhaltenen wässrigen Natriumaluminataufschlämmung, die das Keim-Aluminiumhydroxid enthält, wird ein Ausfällen von Aluminiumhydroxid auf einer Oberfläche des Keim-Aluminiumhydroxids gestartet, und der Teilchendurchmesser nimmt allmählich zu, und so wird ein grobes Aluminiumhydroxid erhalten.
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Bezogen auf die Konzentrationsbedingungen der wässrigen Natriumaluminataufschlämmung, die das Keim-Aluminiumhydroxid enthält, liegt, da das Ausfällen des Keim-Aluminiumhydroxids vollständig ist, die Konzentration des übersättigten Al2O3 vorzugsweise in der nachstehend aufgeführten gesättigten Konzentration ±15 g/l. Wenn die Konzentration des Al2O3 in der wässrigen Natriumaluminataufschlämmung größer als die gesättigte Konzentration + 15 g/l ist, wird die Konzentration des übersättigten Al2O3 während des Hinzufügens der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung höher, und das Verhältnis des Ausfällens von Aluminiumhydroxid auf einer Oberfläche des Keim-Aluminiumhydroxids nimmt zu, und so wird die Konzentration von Na2O in dem groben Aluminiumhydroxid manchmal höher.
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Die vorstehende gesättigte Konzentration kann durch die folgende Gleichung (3) berechnet werden. a = C × exp[6,2106 – {(2486,7 – 1,0876 × C)/(T + 273)}] (3)
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„a” stellt die Konzentration (g/l) des gesättigten Al2O3 dar. C stellt die Konzentration von Na2O in der wässrigen Natriumaluminatlösung, das heißt, die Konzentration von Na bezogen auf Na2O auf einer Gewichtsbasis, dar. T stellt eine Lösungstemperatur (°C) dar.
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Es ist bevorzugt, dass die Menge des Keim-Aluminiumhydroxids, das in der wässrigen Natriumaluminataufschlämmung enthalten ist, und die Menge der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung, die zu der wässrigen Natriumaluminataufschlämmung zu geben ist, so eingestellt werden, dass ein mittlerer Teilchendurchmesser des erhaltenen groben Aluminiumhydroxids weder kleiner als 4,0 μm noch größer als 8,0 μm und vorzugsweise weder kleiner als 5,0 μm noch größer als 7,0 μm ist. Allgemein ist, wenn die Zugabemenge der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung zur Menge des Keim-Aluminiumhydroxids übermäßig wird, der mittlere Teilchendurchmesser des erhaltenen groben Aluminiumhydroxids manchmal größer als 8,0 μm. Wenn die Menge der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung klein ist, ist der mittlere Teilchendurchmesser des erhaltenen groben Aluminiumhydroxids manchmal kleiner als 4,0 μm. Wenn der mittlere Teilchendurchmesser des groben Aluminiumhydroxids größer als 8 μm ist, ist es unmöglich, ein feines Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz mit der vorstehenden Teilchengrößenverteilung zu erhalten.
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Das grobe Aluminiumhydroxid in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann gewaschen werden. Zum Beispiel kann das grobe Aluminiumhydroxid mit einer Filterpresse oder dgl. filtriert, der Fest-Flüssig Trennung durch Zentrifugaltrennung unter Verwendung einer Schneckendekantiervorrichtung oder dgl. unterzogen und mit Wasser gewaschen werden. Das zum Waschen verwendete Wasser ist vorzugsweise heißes Wasser mit 60 bis 90°C, da eine lösliche Natriumkomponente, die an einer Oberfläche des groben Aluminiumhydroxids anhaftet, effizient entfernt werden kann.
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Das grobe Aluminiumhydroxid im Verfahren der vorliegenden Erfindung aggregiert üblicherweise und weist großen Teilchendurchmesser auf. Durch Mahlen des groben Aluminiumhydroxids kann ein feines Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz mit der vorstehend aufgeführten Teilchengrößenverteilung erhalten werden.
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Das grobe Aluminiumhydroxid kann mit einem bekannten Verfahren gemahlen werden, und Beispiele des Verfahrens schließen ein Verfahren des Mahlens unter Verwendung eines Mediums, wie einer Vibrationsmühle oder einer Kugelmühle, ein Verfahren des Mahlens mit festgelegter Zentrifugalkraft oder mehr unter Verwendung einer kontinuierlichen Zentrifugaltrennvorrichtung, wie eine Schneckendekantiervorrichtung, und ein Verfahren des Mahlens unter Verwendung eines Knetwerks und dgl. ein. Jedoch verwendet das Mahlverfahren unter Verwendung des Mediums sehr starke Mahlstärke, und D90/D10 des erhaltenen Aluminiumhydroxidpulvers ist manchmal größer als 6,0. Daher ist das Verfahren des Mahlens unter Verwendung des Mediums nicht bevorzugt, und das Verfahren des Mahlens unter Verwendung der kontinuierlichen Zentrifugaltrennvorrichtung und das Verfahren des Mahlens unter Verwendung des Knetwerks sind bevorzugt. Dadurch kann ein feines Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz, das ausgezeichnete Fülleigenschaften im Harz aufweist, erhalten werden.
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Wenn das erhaltene feine Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz nicht weniger als 1 Gew.-% Wasser enthält, ist bevorzugt, das Pulver bei einer Temperatur von nicht kleiner als 100°C zu trocknen. Das Trocknen kann mit einem bekannten Verfahren durchgeführt werden.
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(Harzzusammensetzung, Komponente und dgl.)
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Das Aluminiumhydroxidpulver der vorliegenden Erfindung weist geringen Gehalt an Na2O und niedrige Anisotropie auf und auch zwei oder mehr Frequenzmaxima in Teilchengrößenverteilung trotz kleinem mittleren Teilchendurchmesser und scharfe Teilchengrößenverteilung auf, und ist daher zur Verwendung als ein Füllstoff in verschiedenen Harzen geeignet.
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Beispiele des Harzes schließen thermoplastische Harze, wie Kautschuk und Polypropylen; und wärmehärtende Harze, wie ein Epoxyharz; und dgl. ein.
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Beispiele der bestimmten Anwendungen der Harzzusammensetzung, die durch Mischen des Aluminiumhydroxidpulvers der vorliegenden Erfindung in verschiedene Harze erhalten wird, schließen zusätzlich zu Komponenten, wie einer gedruckten Leiterplatte, elektronische Komponenten einer elektronischen Vorrichtung, die die gedruckte Leiterplatte bilden, wie ein Prepreg, ein Beschichtungsmaterial eines elektrischen Drahts, ein Polyolefinformmaterial, einen Reifen, ein Gebäudematertal, wie Kunstmarmor, und dgl. ein.
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im Einzelnen bezogen auf die Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beschreibungen beschränkt.
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Die jeweiligen physikalischen Eigenschaften des feinen Aluminiumhydroxidpulvers zum Füllen in Harz in den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden mit den folgenden Verfahren gemessen.
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(1) Messung des mittleren Teilchendurchmessers, maximalen Teilchendurchmessers und der maximalen Frequenz
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Unter Verwendung eines Analysators der Teilchengrößenverteilung mit Laserstreuung („Microtrac HRA X-100”, hergestellt von Nikkiso Co., Ltd.] wurde ein Pulver in eine wässrige 0,2 gew.-%ige Natriumhexametaphosphatlösung gegeben. Nach Einstellen auf eine messbare Konzentration und weiter Bestrahlen mit Ultraschallwellen bei einer Leistung von 40 W für 5 Minuten wurde die Messung zweimal durchgeführt, und ein Teilchendurchmesser und eine Kure der Teilchengrößenverteilung wurden aus einem Mittelwert davon bestimmt. Der mittlere Teilchendurchmesser wurde als ein Teilchendurchmesser äquivalent zu 50 Gew.-% Teilchendurchmesser (D50 (μm)) bestimmt. Der sekundäre Teilchendurchmesser D10, entsprechend einem Punkt, an dem das kumulative Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 10% erreicht, und der sekundäre Teilchendurchmesser D90, entsprechend einem Punkt, an dem das kumulative Gewicht des Anteils an feinen Teilchen 90% erreicht, wurden auch aus dieser Teilchengrößenverteilung berechnet. Der maximale Teilchendurchmesser wurde aus einem Teilchendurchmesser bestimmt, der ein Frequenzmaximum in der Teilchengrößenverteilung zeigt. Die Frequenzen M1, M2 (%) und die maximalen Teilchendurchmesser D1, D2 (μm) bei einem Frequenzmaximum wurden aus dem Wert bestimmt, der erhalten wird, wenn eine Schrittweite von [log (Teilchendurchmesser)] gleich 0,038 ist.
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(2) Messung der Pulver-Röntgenbeugung und Intensitätsverhältnis I (110)/I (002) des Peaks
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Unter Verwendung einer Röntgen-Pulverbeugungs-Messvorrichtung („RINT-2000”, hergestellt von Rigaku Corporation] und unter Verwendung von Cu als eine Röntgenquelle wurde die Messung unter den folgenden Messbedingungen vorgenommen.
Schrittbreite: 0,02 deg
Scangeschwindigkeit: 0,04 deg/s
Beschleunigungsspannung: 40 kV
Beschleunigungsstrom: 30 mA
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Die unter den vorstehenden Messbedingungen gemessenen Ergebnisse wurden mit JCPDS Karte 70-2038 (entspricht Gibbsit) verglichen und ein Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) wurde aus jeder Peakhöhe, die der (110)-Ebene und (002)-Ebene entspricht, bestimmt. Ebenfalls wurde die JCPDS Karte 70-2038 mit der JCPDS Karte 74-1119 (entspricht Bayerit) verglichen und jedes Peakintensitätsverhältnis I (001)/I (002) wurde aus jedem Peak bestimmt, der der (001) Ebene von Bayerit und (002) Ebene von Gibbsit entspricht.
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(3) BET-spezifische Oberfläche
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Gemäß dem in JIS-Z-8830 definierten Verfahren wurde eine BET-spezifische Oberfläche durch ein Stickstoffadsorptionsverfahren bestimmt.
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(4) Dioctylphthalat-Ölabsorption (ml/100 g; nachstehend als DOP Ölabsorption bezeichnet)
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Gemäß dem in JIS-K-6221 definierten Verfahren wurde die DOP Ölabsorption bestimmt. Wenn DOP Ölabsorption eines feinen Aluminiumhydroxidpulvers zum Füllen in Harz geringer wird, wird die Fülleigenschaft im Harz verbessert, und das feine Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz kann in größerer Menge in ein Harz pro Gewichtseinheit eingebracht werden.
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(5) Na2O Gehalt
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Der Gehalt an Na2O im Aluminiumhydroxidpulver wurde gemäß dem in JIS-R9301-3-9 definierten Verfahren nach Brennen eines Aluminiumhydroxidpulvers unter einer Luftatmosphäre bei 1100°C für 2 Stunden bestimmt.
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(Beispiel 1)
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Eine wässrige Natriumaluminatlösung, die Na2O in der Konzentration von 142 g/l und Al2O3 in der Konzentration von 143 g/l enthält, wurde mit einer wässrigen Aluminiumsulfatlösung gemischt, die Al2O3 in der Konzentration von 8 Gew.-% enthält, wobei ein neutralisiertes Gel erhalten wird, in dem eine BET-spezifische Oberfläche 38 m2/g und ein Peakintensitätsverhältnis I (001)/I (002) einer Kristallebene (002) von Gibbsit zu einer Kristallebene (001) von Bayerit 0,7 beträgt. Dieses neutralisierte Gel wurde zu einer wässrigen Natriumaluminatlösung gegeben, die Na2O in der Konzentration von 142 g/l und übersättigtes Al2O3 in der Konzentration von 64 g/l enthält, so dass die Menge an Al, das im neutralisierten Gel enthalten ist, 1,0 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Al in der Lösung beträgt, und dann ließ man ein ultrafeines Aluminiumhydroxid durch Rühren bei einer festgelegten Temperatur für 89 Stunden wachsen, wobei eine wässrige Natriumaluminataufschlämmung erhalten wurde, die Keim-Aluminiumhydroxid enthielt.
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Das erhaltene Keim-Aluminiumhydroxid zeigte eine BET-spezifische Oberfläche von 3,6 m2/g, D50 von 1,8 μm, D10 von 0,82 μm, D90 von 3,2 μm (D90/D10 beträgt 3,9), eine Na2O Konzentration von 0,10 Gew.-% und ein Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) von 0,51.
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Diese wässrige Natriumaluminataufschlämmung, die Keim-Aluminiumhydroxid enthält, zeigte die Konzentration von Al2O3 in der Lösung, die um 6,5 g/l geringer ist als die des gesättigten Al2O3, und wies einen Feststoffgehalt von 112 g/l auf.
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In 10 Volumenteilen dieser Aufschlämmung wurden 28 Volumenteile einer wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung, die Na2O in der Konzentration von 134 g/l und Al2O3 in der Konzentration von 136 g/l enthielt, kontinuierlich gegeben, wobei eine wässrige Natriumaluminataufschlämmung erhalten wurde, die grobes Aluminiumhydroxid enthielt, in dem D50 5,7 μm beträgt, das Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) 0,55 beträgt und die Konzentration von Na2O 0,03 Gew.-% beträgt. Diese Aufschlämmung wurde einer Fest-Flüssig Trennung durch Filtration unterzogen und mit heißem Wasser gewaschen, wobei ein nasses grobes Aluminiumhydroxid mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 25 Gew.-% gebildet wurde, das dann kontinuierlich in eine Knetvorrichtung vom Einschneckentyp („MP-30-1”, hergestellt von Miyazaki Tekko K. K.) eingebracht, gemahlen, bei 120°C getrocknet und pulverisiert wurde, wobei ein feines Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz erhalten wurde.
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Das erhaltene feine Aluminiumhydroxid zum Füllen in Harz zeigte einen D50 von 2,4 μm, einen maximalen Teilchendurchmesser D1 von 1,2 μm, D2 von 3,3 μm, D90/D10 von 4,7, ein Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) von 0,36, eine Na2O Konzentration von 0,03 Gew.-% und eine DOP Ölabsorption von 40 ml/100 g. Die Ergebnisse der Messung der Pulver-Röntgenbeugung zeigten, dass das erhaltene feine Aluminiumhydroxid zum Füllen in Harz ein Aluminiumhydroxid vom Gibbsit-Typ ist.
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(Beispiel 2)
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Ein auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhaltenes neutralisiertes Gel wurde zu einer wässrigen Natriumaluminatlösung gegeben, die Na2O in einer Konzentration von 139 g/l und ein übersättigtes Al2O3 in einer Konzentration von 65 g/l enthielt, so dass die Menge an Al, die in dem neutralisierten Gel enthalten ist, 1 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Al in der Lösung, beträgt, und dann ließ man ultrafeines Aluminiumhydroxid durch Rühren bei einer festgelegten Temperatur für 96 Stunden wachsen, wobei eine wässrige Natriumaluminataufschlämmung erhalten wurde, die Keim-Aluminiumhydroxid enthielt.
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Das erhaltene Keim-Aluminiumhydroxid zeigte eine BET-spezifische Oberfläche von 3,7 m2/g, D50 von 1,7 μm, D10 von 0,76 μm, D90 von 3,1 μm (D90/D10 beträgt 4,1), eine Na2O Konzentration von 0,09 Gew.-% und ein Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) von 0,50. Diese wässrige Natriumaluminataufschlämmung, die Keim-Aluminiumhydroxid enthält, enthielt übersättigtes Al2O3 in einer Konzentration von 7,9 g/l und wies einen Feststoffgehalt von 111 g/l auf.
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In 10 Volumenteilen dieser Aufschlämmung wurden 27 Volumenteile einer wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung, die Na2O in der Konzentration von 139 g/l und Al2O3 in der Konzentration von 142 g/l enthielt, kontinuierlich gegeben, wobei eine wässrige Natriumaluminataufschlämmung erhalten wurde, die grobes Aluminiumhydroxid enthielt, in dem D50 5,3 μm beträgt, das Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) 0,54 beträgt und die Konzentration von Na2O 0,03 Gew.-% beträgt. Diese Aufschlämmung wurde einer Fest-Flüssig Trennung durch Filtration unterzogen und mit heißem Wasser gewaschen, wobei ein nasses grobes Aluminiumhydroxid mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 25 Gew.-% gebildet wurde, das dann kontinuierlich in eine Knetvorrichtung vom Einschneckentyp („MP-30-1”, hergestellt von Miyazaki Tekko K. K.) eingebracht, gemahlen, bei 120°C getrocknet und pulverisiert wurde, wobei ein feines Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz erhalten wurde.
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Das erhaltene feine Aluminiumhydroxid zum Fallen in Harz zeigte einen D50 von 2,8 μm, einen maximalen Teilchendurchmesser D1 von 1,2 μm, D2 von 3,6 μm, D90/D10 von 5,1, ein Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) von 0,39, eine Na2O Konzentration von 0,03 Gew.-% und eine DOP Ölabsorption von 41 ml/100 g. Die Ergebnisse der Messung der Pulver-Röntgenbeugung zeigten, dass das erhaltene feine Aluminiumhydroxid zum Füllen in Harz ein Aluminiumhydroxid vom Gibbsit-Typ ist.
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(Vergleichsbeispiel 1)
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Eine wässrige Natriumaluminataufschlämmung, die grobes Aluminiumhydroxid enthielt, in dem D50 5,3 μm beträgt, das Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) 0,54 beträgt und die Na2O Konzentration 0,03 Gew.-% beträgt, die auf gleiche Weise wie in Beispiel 2 synthetisiert wurde, wurde viermal unter Verwendung einer Dekantiervorrichtung vom Horizontaltyp [Sharpless super decanter P-660, hergestellt von TOMOE Engineering Co., Ltd.] gewaschen. Nach Waschen wurde die Aluminiumhydroxidaufschlämmung einer Fest-Flüssig Trennung durch Filtration unterzogen, bei 120°C getrocknet und pulverisiert, wobei ein feines Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz erhalten wurde.
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Das erhaltene feine Aluminiumhydroxid zum Füllen in Harz zeigte einen D50 von 3,1 μm, einen maximalen Teilchendurchmesser D1 von 1,2 μm, D2 von 3,9 μm, D90/D10 von 4,7, ein Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) von 0,53, einen Na2O Gehalt von 0,03 Gew.-% und eine DOP Ölabsorption von 45 ml/100 g. Die Ergebnisse der Messung der Pulver-Röntgenbeugung zeigten, dass das erhaltene feine Aluminiumhydroxid zum Füllen in Harz ein Aluminiumhydroxid vom Gibbsit-Typ ist.
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(Vergleichsbeispiel 2)
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Das in Beispiel 1 erhaltene neutralisierte Gel wurde zu einer wässrigen Natriumaluminatlösung gegeben, die Na2O in einer Konzentration von 144 g/l und ein übersättigtes Al2O3 in einer Konzentration von 70 g/l enthielt, so dass die Menge an in dem neutralisierten Gel enthaltenen Al 1 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Al in der Lösung betrug, und dann ließ man ein ultrafeines Aluminiumhydroxid unter Rühren bei einer festgelegten Temperatur 90 Stunden wachsen, wobei eine wässrige Natriumaluminataufschlämmung erhalten wurde, die Keim-Aluminiumhydroxid enthielt.
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Das erhaltene Keim-Aluminiumhydroxid zeigte eine BET-spezifische Oberfläche von 3,4 m2/g, D50 von 2,0 μm, D 10 von 0,87 μm, D90 von 3,4 μm (D90/D10 beträgt 3,9), eine Na2O Konzentration von 0,14 Gew.-% und ein Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) von 0,50. Diese wässrige Natriumaluminataufschlämmung, die Keim-Aluminiumhydroxid enthielt, enthielt übersättigtes Al2O3 in der Konzentration von 2,6 g/l und wies einen Feststoffgehalt von 117 g/l auf.
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In 10 Volumenteilen dieser Aufschlämmung wurden 23 Volumenteile einer wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung, die Na2O in der Konzentration von 143 g/l und Al2O3 in der Konzentration von 145 g/l enthielt, kontinuierlich gegeben, wobei eine wässrige Natriumaluminataufschlämmung erhalten wurde, die grobes Aluminiumhydroxid enthielt, in dem D50 5,9 μm beträgt, die Konzentration von Na2O 0,04 Gew.-% beträgt und das Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) 0,54 beträgt. Diese Aufschlämmung wurde einer Fest-Flüssig Trennung durch Filtration unterzogen und mit heißem Wasser gewaschen, wobei ein grobes Aluminiumhydroxidpulver erhalten wurde. Nach Einbringen von 100 Gewichtsteilen dieses groben Aluminiumhydroxidpulvers und 3900 Gewichtsteilen Aluminiumoxidkügelchen (15 mm Durchmesser) in einen 3 l Behälter wurde das grobe Aluminiumhydroxidpulver mit einer Vibrationsmühle unter Bedingungen einer Amplitude von 3 mm gemahlen. Nach Mahlen und Trennen von den Aluminiumkügelchen wurde ein feines Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz erhalten.
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Dieses feine Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz zeigte einen D50 von 2,8 μm, einen maximalen Teilchendurchmesser D1 von 1,3 μm, D2 von 3,6 μm, D90/D10 von 6,4, ein Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) von 0,37, eine Na2O Konzentration von 0,04 Gew.-% und eine DOP Ölabsorption von 49 ml/100 g. Die Ergebnisse der Messung der Pulver-Röntgenbeugung zeigten, dass das erhaltene feine Aluminiumhydroxid zum Füllen in Harz ein Aluminiumhydroxid vom Gibbsit-Typ ist.
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(Vergleichsbeispiel 3)
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Das Keim-Aluminiumhydroxid (3 Gewichtsteile), in dem D50 1,7 μm beträgt und die Na2O Konzentration 0,09 Gew.-% beträgt, das in Beispiel 2 synthetisiert wurde, wurde mit 7 Gewichtsteilen eines groben Aluminiumhydroxids gemischt, in dem D50 3,3 μm beträgt und die Na2O Konzentration 0,06 Gew.-% beträgt, das im Verlauf der kontinuierlichen Zugabe der wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung in Beispiel 2 gesammelt wurde, wobei ein feines Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz hergestellt wurde.
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Dieses feine Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz zeigte einen D50 von 2,9 μm, einen maximalen Teilchendurchmesser D1 von 1,3 μm, D2 von 3,6 μm, D90TPD10 von 5,3, ein Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) von 0,55, eine Na2O Konzentration von 0,07 Gew.-% und eine DOP Ölabsarption von 74 ml/100 g. Die Ergebnisse der Messung der Pulver-Röntgenbeugung zeigten, dass das erhaltene feine Aluminiumhydroxid zum Füllen in Harz ein Aluminiumhydroxid vom Gibbsit-Typ ist.
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(Vergleichsbeispiel 4)
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Ein Aluminiumhydroxidpulver (30 Gewichtsteile), in dem D50 2,5 μm beträgt, die Na2O Konzentration 0,04 Gew.-% beträgt und ein Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) 0,54 beträgt, wurde mit 70 Gewichtsteilen reinem Wasser gemischt, um eine Aluminiumhydroxidaufschlämmung herzustellen, und das Gemisch wurde mit einer Apex Mühle („AM-1”, hergestellt von Kotoguki Industries Co., Ltd.) gemahlen. Die Mahlbedingungen sind folgende. Mahlmedien: 800 ml Zirkoniumdioxidkügelchen mit 1 mm Durchmesser
Mühlenrotationsgeschwindigkeit: 1900 Upm
Fließgeschwindigkeit: 1 l/min
Zahl der Mahlzyklen: 3 mal
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Nach Mahlen zeigte das Aluminiumhydroxid eine BET-spezifische Oberfläche von 8,8 m2/g, D50 von 1,5 μm, D10 von 0,76 μm, D90 von 2,9 μm (D90/D10 beträgt 3,8), eine Na2O Konzentration von 0,04 Gew.-% und ein Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) von 0,28.
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Diese Aluminiumhydroxidaufschlämmung wurde konzentriert und 1,3 Gewichtsteile (bezogen auf den Feststoffgehalt) einer Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 50 Gew.-% wurde zu 10 Volumenteilen einer wässrigen Natriumaluminatlösung gegeben, die Na2O in einer Konzentration von 135 g/l und übersättigtes Al2O3 in einer Konzentration von 6 g/l enthielt, um eine wässrige Natriumaluminataufschlämmung herzustellen, die Keim-Aluminiumhydroxid enthielt. Zu dieser Aufschlämmung wurden 8 Volumenteile einer wässrigen übersättigten Natriumaluminatlösung, die Na2O in einer Konzentration von 128 g/l enthielt und Al2O3 in einer Konzentration von 128 g/l enthielt, allmählich gegeben, wobei ein feines Natriumhydroxidpulver zum Füllen in Harz ausgefällt wurde. Diese wässrige Natriumaluminataufschlämmung wurde filtriert, gewaschen und getrocknet, wobei ein feines Natriumhydroxidpulver zum Füllen in Harz erhalten wurde.
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Dieses feine Natriumhydroxidpulver zum Füllen in Harz zeigte einen D50 von 1,0 μm, einen maximalen Teilchendurchmesser D1 von 1,3 μm, D2 von 3,6 μm, D90/D10 von 4,8, ein Peakintensitätsverhältnis I (110)/I (002) von 0,22 und eine DOP Ölabsorption von 65 ml/100 g. Die Ergebnisse der Messung der Pulver-Röntgenbeugung zeigten, dass das erhaltene feine Aluminiumhydroxid zum Fühlen in Harz ein Aluminiumhydroxid vom Gibbsit-Typ ist.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das feine Aluminiumhydroxidpulver zum Füllen in Harz der vorliegenden Erfindung weist ausgezeichnete Fülleigenschaft in Harz auf und enthält auch beträchtlich weniger grobe Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von nicht weniger als 10 μm. Daher ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, Komponenten herzustellen, die ausgezeichnete Flammhemmung und Isolationsstabilität aufweisen, auch wenn sie miniaturisiert werden, wie elektronische Komponenten, die ausgezeichnete Sicherheit aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008-090614 [0002, 0049]
- JP 2-199020 A [0003]
- JP 2001-322813 A [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- JIS-R9301-3-9 [0022]
- JIS-Z-8830 [0070]
- JIS-K-6221 [0071]
- JIS-R9301-3-9 [0072]