DE1931237A1 - Neue Natrium-Aluminium-Phosphate - Google Patents

Description

19. Juni 1969

RECHTSANWÄLTE

DR. JUR. DIPL-CHEM WALTER BEIL ALFRED HOEPPENER DR. JUR. DIPL-CHEM. H.-J. WOLFF DR. JUR. HANS CHR. BEIL

FIANKFURT AM MAJN-HÖCHST AOaONHIASa»

Unsere Nr. 15 622

Stauffer Chemical Company New York; H.Y., V.St.A.

Neue Natrium-Aluminium-Phosphate

Es sind Verbindungen bekannt, die als saure Natrium-Aluminium-Orthophosphate "bezeichnet werden. Die Verbindung der Formel NaAl₅H₁ ,(ΡΟ^)^» 4"H₂O (in der U.S. Patentschrift 2 550 490 offenbart), die gewöhnlich als Natrium-Aluminium-Phosphat oder kurz SAP bezeichnet wird, stellt gegenwärtig das wichtigste Handelsprodukt dieser Verbindungsklasse dar. Eine weniger lange bekannte Verbindung ist die dehydrati-sierte Form von SAP mit der Formel NaAt₅H₁ ,-(PO.)_Q, die in der U.S. Patentschrift 2 957 750 beschrieben ist. Die amorphe Verbindung der Formel NaAl₅H₁₁(POi)₇^-SH O ist aus dem U.S. Patent 2 955 421 bekannt. Eine weitere Verbindung dieser Klasse wird durch Umsetzen von Natrium, Aluminium und Phosphor im Atomverhältnis von 3:3:8 unter Bildung eines kristallinen Materials mit bestimmten Linien im Röntenbeugungsdiagramm erhalten, vergleiche- U.S. Patent Nr. 3 223 479. Diese

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bekannten sauren Natrium-Aluminiiim-Orthopaosniiate sind z.B. als Treibmittel für verschiedene iiackvmrer-, als Additive zur Milch bei der Käseherstellung im'! als fettbindende Additive für Eleison brauchbar.

Es wurde nun ein neues komplexes Natrium—Al"uniηlurn-Hydro~en-Orthophosphat Tefunden, in weichen das Atomver-hiiltnis von Natrium !Aluminium: Phosphor etwa ?:3:6 betrügt- Bei Raumtemperatur liegt die Verbindung in Forrs. feinteilirer, v/eißer Teilchen vor. "Das Röntgenstrnhl-Pulverdlasrsnra zeii--t, daß die Verbindung eine neue kristalline Struktur aufweist. Die Verbindung ist auf deivsolber Gebieten anwendbar wie die bereits bekannten sauren Natrium-Aluminiira-GrtriophonOhate, v/eist jedoch wesentliche Unterschiede bei verschiedenen chemischen Eigenschaften auf, die sich insbesondere bei der Verwendung als Backhilfsmittel bemerkbar machen.

Das erfindungsgemäße Alkalimetall-Alurciniira-Phos^hat "wird hergestellt, indem man Phosphorsäure mix .hsr-er verdünnt, so daß man eine etwa 40 bis etwa 75^i£-e Phonrhors^:i.urelö3ung erhält. Diese Lösung wird in ein geeiirnetes, mit Rührer und Rückflußkühler versehenes Reaktionszeit eingeführt. Dann wird unter Rühren eine ausreichende Menge an Alkalimetallcarbonat, z.B. Natriumcarbonat, oder Alkalimetallhydroxid, z.B. Natriumhydroxid, oder Gemische davon, stifegeben, so daß ein Atomverhältnis von 3:8 entsteht. Sobald die Lösung sich klärt ,wird Aluminiumhydroxid, AliiFiiniuuroxyd oder ein Gemisch aus beiden in solcher.Menge zugesetzt, daß das endgültige Verhältnis von Natrium:.Aluminiun;Phosphor 3:?:B beträgt. Die Reaktionfftemperatur wird auf etwa 80 bis 90°C eingestellt, und dann wird die Umsetzung während ca. sechs Stunden unter Rühren bei dieser Temperatur ^ort-fesetTit. Nach der angegebenen Zeit wird auf eine Temperatur unterhalb etv/a 60⁰O abgekühlt, und bei dieser Tenperatnir· ^iivn das Geinisch etwa 15 Stunden lang belassen. Die resultierende Aufschlemmung wird auf ein Filter gegossen und Feststoffe und Flüssigkeit werden getrennt. Der so erhaltene Filterkuchen wird sofort in

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Wasser anfr^schlemmt und nochmals filtriert-, wobei diese Operation gegebenenfalls wiederholt wird. Überflüssiges V/asser im Filterkuchen wird abgetrieben. Das Produkt wird bei Temperaturen zwischen etwa 110 und 115°G wirksam bis zur

getrocknet. Zum Waschen wird kaltes Wasser verwendet, bis der pH-Wert oberhalb etwa 3,5 liegt. In dem so gebildeten Material v/urde ein Atomverliältnis von Natrium: AluminiumrPhosphor von etwa 2:3:6 festgestellt.

Die erfindunirsgemäße Verbindung läßt sich leicht durch das RontenbGu^mgsspektrum charakterisieren aufgrund ihres Kristallgitters. Die Diagramme der beiden bekannten kristallinen Hatriito-Aluminium-Hydrogen-Orthophosphate unterscheiden sich von der erfindungsgemäßen neuen Verbindung sowohl im Hinblick auf Abstand wie auf Intensität der Linien. Beispielsweise betragen die d-Abstände der Linien größter Intensität von Ifatrium-Aluminium-Phosphaten der Formel HaAi-H..,

(PO-)₈»4H₂O„ (SAP) 2„99, 3,67 und 8,70 Angstrom, während sie bei der netten Verbindung etv/a 9,12, 7,78 und 3,07 Angström betragen. Ein ähnlicher Unterschied ergibt sich beim Vergleich mit den Hauptlinien des dehydratisierien SAP der Formel NaAWIL· ,(PO.)_Q. In der folgenden Tabelle I werden die d-Abstände und die relativen Intensitäten der Röntgenbeugungsgitter von SAP, DSAP (dehydratisiertes SAP) und der erfindungsgemäßei» Verbindung wiedergegeben.

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Tabelle I

Erfindungsgemäße	100	•	SAP	d	Intensität	d	DSAP
Verbindung	35	A.		A,	Intensität
a Intensität	5	8,70	100	8,64
A.	5	7,50	10	7,73	40
9,12	5	4,74	5	4,83	100
7,78	5	4,25	5	4,11	15
7r5O	5	3,67	100	3,92	1
6,27	15 -	3,21	■40	3,74	15
5,78	15	3,08	15	5.61	50
5,68	10	2,99	75	3,51	30
4,82	10	2,82	30	3*14	30
4,54	25	2,77	20	2,99	10
4,34	5	2,73	20	2,88	25
4,16	10	2,43	25	2,75	5
3,91	15	2,38	5	2,55	5
3,79	20	2,22	5	2,42	20
3,54	40	2,14	15	1,91	20
3,47	5	2,02	30	1,82	3
3,36	10	1,91	30		3
3,25	10	1,83	5
3,07	10
2,97	5
2,90	5
2,85	5
2,75	5
2,71	10
2,67	5
2,59
2,45
2,41
2,35

Die relativen Intensitäten gem. Tabelle I wurden geschätzt, indem man den·einzelnen Linien Werte zuordnete entsprechend einer Skala, in der keine Linien mit O und die höchsten Intensitäten mit 100 bewertet wurden.

Die erfindungsgemäße Verbindung zeigt, verglichen mit den bekannten Komplexen ITatrium-Aluminium-Orthophosphaten andere chemische Eigenschaften, und insbesondere wirkt sie als Treibmittel anders als die bekannten Verbindungen. Beispielsweise

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zeigt die erfindungsgemäße Verbindung eine langsamere "bench-Wirkung" und sie ist weniger hygroskopisch als die bisher erhältlichen Natrium-Aluminium-Orthophosphate. Durch diese Eigenschaften erweist sich das Produkt bei bestimmten Anwendungen als Treibmittel besonders vorteilhaft. Die geringe "bench-Wirkung¹¹ beispielsweise ist sehr erwünscht, wenn man Eier- oder andere Teige herstellt, die eingefroren oder längere Zeit gelagert werden sollen. Durch die verzögerte Freisetzung von Gas wird ein Aufgehen des Teigs während dem Verpacken und der lagerung vermieden. Bei der Herstellung von Kuchen und Backwaren, an die vor dem Backen keine besonderen Anforderungen gestellt werden, wird durch die geringe bench-Wirkung ebenfalls Treibgas zur.späteren Freisetzung bei Ofentemperaturen zurückgehalten.

Beispiel 1 '

2350 g 75#ige Phosphorsäure werden zu 1104 g Wasser zugegeben, das sich in einem 5-I>i"fcer-Kunstharzkolben befindet, welcher mit einem Rührer und Rückflußkühler ausgestattet ist. Dann v/erden 360,8 g Natriumcarbonat zugegeben, die Temperatur wird auf 65⁰O eingestellt. Sodannwerden 356,4 g Aluminiumhydroxid zugesetzt, und man läßt die Temperatur auf 85 - 90⁰O ansteigen. Nach 24 Stunden kann die Kristallisation als beendet betrachtet werden.

Beispiel 2

In einen mit Rührer und Rückflußkühler versehenen Kolben wurden 2350 g 75/^ige Phosphorsäure und 356,4<jAluminiumhydroxid eingebracht. Die Temperatur wurde langsam auf 95°O gesteigert, dann wurde das Gemisch so lange bei dieser Temperatur gehalten, bis die lösung klar war. Die klare Lösung wurde bei 65 - 70⁰G mit 1 liter Wasser, das 10 ml 75$ige Phosphorsäure enthielt, verdünnt. Dann wurde eine lösung aus 360,8 g Natriumcarbonat und 1440 g Wasser unter Rühren in die Aluminiumphosphatlösung gegoss_en. Die Temperatur der resultieren-

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den Aufschlemmung betrug etwa 85 G, und bei dieser Temperatur wurde das Gemisch noch 16 Stunden lang gehalten. Nach dem Abfiltrieren wurde der Filterkuchen in kaltem, destilliertem Wasser aufgeschlemmt. Das kristalline Material wurde im Trockenschrank bei 90 bis 95°O bis nahezu zur Gev/ichtskonstanz gebracht.

Beispiel 3

1033,8 g 85,2 gewichtsprosentige Phosphorsäure wurden mit 693,2 g Wasser verdünnt und dann in einen mit Rührer und Riickflußkühler versehenen, 5-Iiiter-Kunstharzlcollben gegossen. Zu der Lösung wurden 180,4 g Natriumcarbonat unter Rühren zugegeben, wobei übermäfSiges Schäumen verhindert vmrde. Mach beendeter Kohlendioxydentwicklimg vmrde die Temperatur gesteigert, und bei 65 C wurde mit dem Zusatz ύοπ 178,2 g Aluminiumhydroxid begonnen. Während der Zugabe wurde die Temperatur unter 90⁰O gehalten. Sobald die lösung geklärt war, vmrde das Gemisch unter Rühren noch sechs Stunden lang bei 80 - 86°und dann 17 Stunden lang bei 48 - 50°0 gehalten. Danach erhielt man einen feinteiligen, kristallinen Niederschlag. Die Aufschlemmung wurde abgesaugt, der Filterkuchen wurde aufgebrochen und in destillierten Wasser dlspergiert. Die resultierende Aufschlemmung wurde wiederum filtriert. Dann wurde auf dem Filter mit destilliertem Wasser weiter gewaschen, bis das Filtrat einen pH-Wert oberhalb 4 aufwies. Das feste Produkt wurde bei 90⁰C bin zur Gewiehtskonstanz getrocknet; Ausbeute 305,7 £·

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Claims (1)

P A T E H T A H S P R IT C H

1.) Heues kri stallines Natrium-Aluminiüm-Hydrogen-Orthophosphat, rait - RöntpenbeimmgBlinien stärkerer Intensität bei d-Abständen von ca. 9,12, 7,78 und 3,07 Angstrom, und einem Atomverhältnis von Natrium:Aluminium :Phosphor von etwa 2:3:6, hergestellt durch Umsetzen von Natriumhydroxid oder Natriumcarbonat und einer reaktionsfähigen, dreiwertigen anorganischen Aluminiunnrerbindung mit wässriger Phosphorsäure in entsprechenden Mengenverhältnissen, Erhitzen dee resultierenden Reaktionsgemischs auf eine !Temperatur Zwischen 4$ und 1OO°C bis zur Bildung einee kristallinen Produkts, und Abfiltrieren des kristallinen Produkts.

Für Stauffer Chemical Company

New York, N.Y., V.St.A.

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