DE2046932C3 - Verfahren zur Herstellung einer Faser auf der Basis eines komplexen Aluminiumphosphats - Google Patents

Description

λ Wr MnMmu ,J^nthf^tei1: ^₁ ¹. ** mäßigerweise eine 88%ige Lösung in Wasser, obwohl dieser Moleküle beispielsweise 2 bis 5 es bevorzugt wird, sicherzustellen⁸ daß nicnt mehr als

?SX Α1Αΐ1^ist ff ^!^^S^^^i^

ple Phosphat welches ÄthylaUcohol enthält 5 sind, wenn ein komplexes Phosphat, das eine orga-

^d die empmsche Formel AUOHyC₈O aufweist. nische Hydroxyverbindung enthält, hergestellt wird,

Diese Verbindung wird als Alummiuiii-chloro-phos- wodurch Ausbeuteverluste vermieden werden.

_fhat-äthanolat bezeichnet und der Bequemlichkeit Die Reihenfolge, mit der die Reaktionsteilnehmer

kalber hier mit A.CPE abgekürzt, aber es wird darauf einander zugegeben werden, ist nicht kritisch. Es wird

kingewiesen, daß diese Bezeichnung nicht eine spezielle io bevorzugt, die Aluminiumverbindung der Hydroxy-

Molekularstruktur der Verbindung angeben soll. verbindung zuzugeben, und hierauf die Phosphor-

Ei_n Beispiel fur ein komplexes Phosphat, das säure oder den Phosphorsäureester mit dem resul-

chemisch gebundenes Wasser enthalt, ist das komplexe tierenden Gemisch umzusetzen Es kann zweckmäßig

.Phosphat, das chemisch gebundenes Wasser enthält sein, die Aluminiumverbindung in einem geeigneten

«nd die empirische honnel AlPClH_nO, aufweist. J₅ Lösungsmittel aufzulösen, bei welchem es sich um eine

Diese Verbindung wird als Aluminiuim-chloro-phos- Hydroxyverbindung oder um ein inertes Lösungsmittel

phat-hydrfct bezeichnet und der Bequemlichkeit halber handeln kann, bevor sie weiter umgesetzt wird. Dies

aait ACPH abgekürzt. Es wird jedoch, darauf hinge- ist besonders zweckmäßig, wenn die Hydroxyverbin-

tviesen, daß diese Bezeichnung in keiraer Weise eine dung bei der Temperatur, bei der die Reaktion aus-

ipezielle Molekularstruktur der Verbindung angeben « geführt wird, ein Feststoff ist, oder wenn sie ein

•oll. ... schwaches Lösungsmittel für die Aluminiumverbin-

Ein weiteres Beispiel eines komplexen Phosphats dung ist.

ist dasjenige, das Brom und Äthylalkohol enthält und Die höchsten Ausbeuten an Produkt werden erhal-

die empirische Formel AlPBrH₂₅C₈O₈. besitzt. Diese ten, wenn das molare Verhältnis von Aluminium zu

Verbindung wird mit Aluminium-bromo-phosphat- as Phosphor bei der Reaktion im wesentlichen 1: 1 ist.

ithanolat bezeichnet und der Bequemlichkeil halber Die Reaktion kann innerhalb eines großen Tempe-

mit ABPH abgekürzt. Es wird jedoch darauf hinge- raturbereichs ausgeführt werden, aber im allgemeinen

wiesen, daß diese Bezeichnung in keiner Weise eine wird es bevorzugt, eine Temperatur unterhalb 60⁰C

Molekularstruktur der Verbindung angeben soll. und insbesondere von O bis 50⁰C zu verwenden, um

Die komplexen Phosphate, die mindestens ein 30 optimale Ausbeuten zu erzielen.

chemisch gebundenes Molekül einer organischen Wenn es beispielsweise erwünscht ist, wasserfreie Hydroxyverbindung enthalten, sind im allgemeinen Bedingungen einzuhalten, dann wird es bevorzugt, in Wasser und in organischen Lösungsmitteln, ins- die Reaktion in einer Atmosphäre eines trockenen besondere in polaren organischen Lösungsmitteln, inerten Gases, wie z. B. Stickstoff, auszuführen.
löslich. Komplexe Phosphate, die chemisch gebundene 35 Die komplexen Phosphate, die chemisch gebundene Wassermoleküle enthalten, sind in Wasser löslich. Wassermoleküle enthalten, oder Gemische, die diese Ihre Löslichkeit in Lösungsmittelgemischen nimmt zu, komplexen Phosphate enthalten, können auch durch wenn der Anteil des polaren Lösungsmittels im Lö- Hydrolyse eines anderen erfindungsgemäßen komiungsmittelgemisch steigt. Lösungsmittel, die Wasser plexen Phosphates, welches eine chemisch gebundene und ein mit Wasser mischbares organisches Lösungs- 40 organische Hydroxyverbindung enthält, erhalten wermittel enthalten, sind besonders zum Auflösen der den. Sie können außerdem dadurch erhalten werden, komplexen Phosphate geeignet. Die Löslichkeit nimmt daß man die oben beschriebenen Reaktionen in Gegenini allgemeinen zu, wenn der pH der Lösung abnimmt. wart von Wasser ausführt. Durch diese Maßnahme ist Es wird bevorzugt, in Wasserlösungen einen pH von es möglich, die organische Hydroxyverbindung vollweniger als 2,5 aufrechtzuerhalten, um die maximale 45 ständig oder teilweise durch Wassermoleküle zu er-Löslichkeit zu erzielen. Die komplexen Phosphate setzen. Es ist besonders zweckmäßig, als Ausgangsergeben in Wasser im allgemeinen viskose Lösungen. material das komplexe Phosphat mit der empirischen

Die komplexen Phosphate bzw. die Lösungen davon Formel AlPClH₂₅C₈O₈ zu verwenden. Das teilweise können beispielsweise dadurch hergestellt werden, hydrolysierte Produkt kann eine einzige Substanz daß man Aluminium oder eine Aluminiumverbindung, 50 sein, die sowohl chemisch gebundenes Wasser als auch vorzugsweise ein Halogenid, mit einer Hydroxyver- die organische Hydroxyverbindung enthält, oder sie bindung R-OH und mit Phosphorsäure, einem Phos- kann eine Mischung sein, beispielsweise eine Mischung phorsäureester oder einer Verbindung,, die Phosphor- aus teilweise hydrolysierten und unhydrolysierten säure oder einen Phosphorsäureester bilden kann, Molekülen des ursprünglichen komplexen Phosphats. umsetzt. Das Aluminiumhalogenid kann ein einfaches 55 Die Polymerisation des Hydrolyseprodukts kann Halogenid oder ein Oxyhalogenid oder ein Aluminium- durch Hydrolyse begleitet sein, so daß erfindungsgealkoxy-halogenid, wie z. B. Aluminiumi-äthoxychlorid, mäße Produkte mit höherem Molekulargewicht gesein. Andere geeignete Aluminiumverbindungen sind bildet werden. Die Hydrolyse kann durch jede zweck z. B. Aluminium-alkoxide, wie z. B. Aluminium- mäßige Maßnahme bewirkt werden, jedoch ist es bei äthoxid. Wenn Aluminium oder eine andere Alu- 60 den meisten erfindungsgemäßen Verbindungen ausminiumverbindung als ein Halogenid verwendet wird, reichend, bei Raumtemperatur Wasser zuzugeben dann ist die Anwesenheit einer halogenhaltigen Säure oder die Verbindungen eine ausreichende Zeit mit nötig. Gemische von Hydroxyverbindungen können feuchter Luft in Berührung zu halten. Zweckmäßigerverwendet werden. Stoffe, die Phosphorsäure oder weise geschieht dies dadurch, daß man die Verbineinen Phosphorsäureester bilden können, sind z. B. 65 dung in einem Strom aus befeuchteter Luft fluidisiert, Phosphorpentoxid, Phosphoroxyhalogenide und Phos- und zwar vorzugsweise bei einer Temperatur unterphorhalogenide. Es kann eine wäßrige Lösung von halb 8O⁰C.
Phosphorsäure verwendet werden, und zwar zweck- Das komplexe Phosphat kann ohne Isolation aus

dem Gemisch, in welchem es hergestellt worden ist, oder -katalysator, wie z. B. Dibutylperoxid oder

verwendet werden. Calcium-, Magnesium- oder Natriumchlorid, zu ver-

So kann das rohe Reaktionsproduktgemisch des wenden. Wenn die Lösung des komplexen Phosphats Verfahrens direkt verwendet werden. Alternativ kann nichtwäßrig ist, wie z. B., wenn das Lösungsiüttel ein Feststoff, der das komplexe Phosphat enthält, aus 5 aus Äthanol besteht, dann wird es bevorzugt, einen dem Reaktionsgemisch abgetrennt und als solcher Borsäureester oder -äther oder einen Kieselsäureester verwendet werden, wobei er gegebenenfalls vor der oder -äther zu verwenden, wie z. B. Methylborat, Tn-Verwendung weiter gereinigt wird. Die Abtrennung methoxyboroxin oder Äthylsilicat, um die Kristallisades Produkts kann durch irgendeine zweckmäßige tion des Aluminiumphosphats zu hemmen.
Maßnahme bewirkt werden, beispielsweise durch eine io Lösungen der komplexen Phosphate, und zwar insdurch Kühlen veranlaßte Ausfällung, durch Ab- besondere wäßrige Lösungen, sind viskos, so daß aus dampfen der flüchtigen Bestandteile oder durch Zu- ihnen durch eines der üblichen Faserherstellungsversatz einer weiteren Komponente, worauf sich eine fahren, wie z. B. Ziehen, Blasen, Extrusion durch eine Filtration oder Chromatographie anschließt In einigen Spinndüsenplatte oder Zentrifugalspinnen, Fasern Fällen tritt eine spontane Ausfällung des Produkts 15 hergestellt werden können. Es wird bevorzugt, daß die aus dem Reaktionsgemisch ein, und in diesen Fällen Lösung eine Viskosität von 20 bis 5000 Poise und inswird die Abtrennung durch einfache Filtration be- besondere eine Viskosität von 200 bis 3000 Poise wirkt. Das Produkt kann gewaschen werden, und besitzt Die Viskosität von nichtwäßrigen Lösungen zwar beispielsweise mit Äthanol. Die nach der Ab- der komplexen Phosphate können in zweckmäßiger trennung des Produkts zurückbleibende Mutter- ao Weise dadurch erhöht werden, daß man in ihnen ein flüssigkeit kann verworfen oder für eine weitere Ver- geeignetes Polymer, wie z. B. Hydroxypropylcellulose wendung zurückgeführt werden, und zwar Vorzugs- oder ein Polyamid, auflöst.

weise nach einer Abtrennung von unerwünschten Die Fasern können getrocknet werden, indem sie

Nebenprodukten der Reaktion. beispielsweise einem Vakuum und/oder einer Erhitzung

Die komplexen Phosphate zersetzen sich beim Er- 35 ausgesetzt werden, gewöhnlich bei einer Temperatur

hitzen, wobei Aluminiumphosphat in einer amorphen von 20 bis 100° C, und sie können in der getrockneten

oder in den verschiedensten kristallinen Formen er- Form beispielsweise für zusammengesetzte Materialien

halten wird. Die Temperatur, bei der sich das Alu- verwendet werden. Man kann sie auch erhitzen, vor-

miniumphosphat bildet, hängt von dem jeweils er- zugsweise auf Temperaturen von mehr als 100° C und

hitzten komplexen Phosphat ab, sie beträgt aber 30 insbesondere auf Temperaturen von 100 bis 500° C,

normalerweise 80 bis 500° C und liegt oftmals unter um chemisch inerte Fasern herzustellen.

100°C. Es ist zweckmäßig, bei der Herstellung von Die Dauer der Erhitzung beträgt vorzugsweise 10 bis

Aluminiumphosphat das komplexe Phosphat auf eine 1200 min. Das Trocknen unter Vakuum kann in den

Temperatur von 100 bis 150° C zu erhitzen. In über- Fällen weggelassen werden, bei denen die Fasern

raschender Weise können kristalline Formen von Alu- 35 erhitzt werden.

miniumphosphat bei niedrigen Temperaturen erhalten Es ist vorteilhaft, während des Spinnens auf die

werden, welche normalerweise nur durch Erhitzen von Fasern eine Spannung anzuwenden, um einen größeren

Aluminiumphosphat auf Temperaturen über 800° C Orientierungsgrad der Kristallite in den Fasern zu

erhalten werden. Das Aluminiumphosphat kann weiter erreichen. Auch bei der Erhitzung kann mit Vorteil

erhitzt werden, um beispielsweise seine kristalline 40 auf die Fasern eine Spannung angewendet werden.

Form zu ändern. Wenn das Grammatomverhältnis Die auf diese Weise hergestellten Fasern können in

von Aluminium zu Phosphor im komplexen Phosphat zweckmäßiger Weise mittlere Durchmesser von 1 bis

1:1 beträgt, dann besitzt das gebildete Aluminium- 25 μ besitzen. Es wird bevorzugt, daß die Fasern mit

phosphat das gleiche Verhältnis von Aluminium zu einem mittleren Durchmesser von weniger als 10 μ

Phosphor und ist infolgedessen chemisch besonders 45 hergestellt werden. In den Fällen, in denen die Fasern

stabil. nach ihrer Herstellung auf Temperaturen von mehr

Die Lösungen der erfindungsgemäßen komplexen als 100° C erhitzt werden und in denen die Ausgangs-Phosphate können in zweckmäßiger Weise zusätzliche verbindungen ein Grammatomverhältnis von Alu-Komponenten enthalten, wie z. B. Materialien, die minium zu Phosphor von 1 besitzen, bestehen die die Weiterverarbeitung der Lösungen unterstützen 50 genannten Fasern aus Aluminiumphosphat, das ein oder in erwünschter Weise die aus den Lösungen her- ähnliches Grammatomverhältnis von Aluminium zu gestellten Produkte beeinflussen. So können orga- Phosphor aufweist und das entweder in der amorphen nische Materialien, insbesondere Polymere, in der Form oder in einer seiner kristallinen Modifikationen, komplexen Phosphatlösung gelöst werden, und zwar nämlich Berlinit, Tridymit oder Crisfobalit, vorliegt. insbesondere in solchen Fällen, in denen das Lösungs- 55 Fasern, die auf Temperaturen von mehr als 100° C mittel ein organisches Lösungsmittel ist. Gleichfalls erhitzt worden sind, können auf eine Temperatur über können zusätzliche Komponenten, wie z. B. Pigmente, ihrem Schmelzpunkt erhitzt werden, indem sie beiFärbemittel oder Füllstoffe, in den Lösungen der korn- spielsweise durch eine Plasmafackel hindurchgeführt plexen Phosphate dispergiert werden. Es wird beson- vnd rasch abgekühlt werden, um eine Faser in glasiger ders bevorzugt, daß die Lösung des komplexen Phos- 60 Form herzustellen.

phates ein Material oder Materialien enthält, welche Die Orientierung der Kristallite in der Faser kann

die physikalische Natur der festen Phase des Alu- dadurch gesteigert werden, daß man die Faser während

miniumphosphats beeinflussen, das aus der Lösung, des Spinnens streckt.

beispielsweise durch Erhitzen, hergestellt wird. Wenn Die Lösungen der komplexen Phosphate können,

das Lösungsmittel Wasser enthält oder aus Wasser 65 beispielsweise durch ein mikroporöses Filter, gefiltert

besteht, dann wird es bevorzugt, einen Kristallisations- werden, bevor daraus Fasern hergestellt werden, so

stabilisator, wie z. B. feirizerteiltes Siliciumoxid oder daß zufällige Keime beseitigt werden, die eine Kristalli-

Aluminiumoxid, oder einen Nukleierungsaktivator sation des Aluminiumphosphats bewirken könnten.

Es können auch Zusätze für die Kontrolle der Kristallisation von Aluminiumphosphat aus wäßrigen Lösungen der komplexen Phosphate verwendet werden, wie sie weiter oben erläutert wurden.

ACPE, ACPH und ABPE sind komplexe Phosphate, die sich besonders für die Herstellung von Fasern, beispielsweise aus Wasserlösungen, eignen.

In die Fasern können verschiedene Zusätze eingearbeitet werden, und zwar beispielsweise dadurch, daß man diese Zusätze den Lösungen zusetzt, aus denen die Fasern hergestellt werden. Beispiele für Zusätze, die mit Vorteil verwendet werden können, sind:

(a) Kornwachstumsinhibitoren, wie z. B. feines Magnesiumoxid oder Aluminiumoxid, Al

(b) feines Aluminiumphosphat,

(c) Phasenänderungsstabilisatoren,

(d) Verstärkungsteilchen, wie z. B. Siliciumdioxid oder Graphit, und

(e) Mittel, welche die Kristallisation unterdrücken, wie z. B. kolloidales Siliciumdioxid.

Die anorganischen Fasern sind thermisch stabil, und zwar gewöhnlich bis mindestens 1600⁰C, und außerdem sind sie chemisch inen und können als feuerfeste Isolationen verwendet werden. In ihren festen Formen können sie als Verstärkungsfasern für Harze, Metalle, wie Aluminium, keramische Stoffe, gebrannte Tonwaren und Glas verwendet werden.

Eine Faser, die Aluminiumphosphat und ein organisches Material enthält, kann dadurch hergestellt werden, daß man eine Lösung des komplexen Phosphats, die eine aufgelöste organische Verbindung enthält, in Fasern verarbeitet. Beispielsweise kann eine Methanollösung, die Aluminiumchloro-phosphatäthanolat und ein in Alkohol lösliches Polyamid enthält, versponnen werden, und die erhaltenen Fasern können dann auf 100 bis 200° C erhitzt werden, um Compositfasern herzustellen.

Beispiel 1

400 g wasserfreies Aluminiumchlorid wurden in 3000 ml absolutem Äthanol aufgelöst, und die Lösung wurde in Eis auf eine Temperatur von O⁰C abgekühlt. 325 g 88%ige Orthophosphorsäure wurden der Lösung unter Rühren langsam zugesetzt. 370 g eines weißen kristallinen Feststoffs mit der empirischen Formel AlPaHi₅C₈O₈ wurden abfiltriert und im VakuTimofen bei 20⁰C 2 h getrocknet

Eine Lösung von 800 g dieses Feststoffs in 100 g Wasser wurde hergestellt Die Lösung besaß eine Viskosität von 700 Poise.

Aus dieser Lösung wurden in Luft mit einer Temperatur von 20⁰C Monofäden gezogen. Die aufgewickelten Monofäden wurden bei 120⁰C getrocknet und in einen Ofen mit 500° C verfrachtet, wo sie 4 h aufbewahrt wurden. Das resultierende Produkt bestand aus klaren Fasern, die sich weitgehend aus Aluminiumphosphat zusammensetzten.

Beispiel 2

Der kristalline Feststoff mit der empirischen Formel AlPClHjsCgO, wurde wie folgt hergestellt:

40 g wasserfreies Aluminiumchlorid wurden zu 300 ml Äthylalkohol mit Laborreinheit zugegeben.

Die erhaltene Lösung wurde auf 0⁰C abgekühlt, und 18,6 ml 88%ige Orthophosphorsäure wurden tropfenweise zugesetzt, und das Reaktionsgemisch wurde gerührt. Die Reaktion wurde in einer trockenen Stickstoffatmosphäre ausgeführt. Das weiße kristalline Material, das sich gebildet hatte, wurde vom Gemisch abgetrennt, mit Äthanol gewaschen und unter Vakuum bei einer Temperatur von 0⁰C getrocknet. Es wurden g Produkt erhalten.

Die Produktverbindung besaß die empirische Formel AlPClH₂₅C₈O;; und ergab auf trockener Basis die folgende chemische Analyse (ausgedrückt als Gewichtsprozent):

Cl

7,87 9,04 10,34 28,03 7,35

Sie enthielt 53,7 Gewichtsprozent chemisch gebundenen Äthylalkohol.

Das Infrarotabsorptionsspektrum der Verbindung, die eine Spur Wasser enthielt, wurde unter Verwendung as der Mulltechnik mit flüssigem Paraffin gemessen. Die Lagen der Hauptbanden sind in der folgenden Tabelle I angegeben, in der auch die relative Stärke der Banden eingetragen ist.

Tabelle I

Lage der Banden in cm"¹

3450 stark
1920 schwach
1635 schwach
1230 sehr stark
1100 stark
1075 stark
1030 sehr stark

970 schwach

935 schwach

900 mittelstark

870 mittelstark

800 schwach

715 mittelstark

Eine besonders getrocknete Probe ergab Infrarotabsorptionsspektrumsbanden, die in der folgenden Tabelle II angegeben sind.

Tabelle Π

Lage der Banden in cm"¹

3450 mittelstark
3100 stark
1235 sehr stark
1110 sehr stark

»mittelstark

¹⁰⁹⁵Ir
1085J

1045 sehr stark
905 stark
880 stark
660 mittelstark
625 mittelstark
520 stark
390 mittelstark

.509 645/1

Die Röntgenstrahlendaten eines Pulvers wurden ebenfalls für die Verbindung, die eine Spur Wasser enthielt, ermittelt, wobei eine Philips-Pulverkamera, CuKa-Strahlung und ein Nickelfilter verwendet wurden. Die Intensitäten wurden durch visuelle Beobachtung erhalten. Die erhaltenen Daten sind in der Tabelle III angegeben.

Tabelle III
Röntgenstrahlendaten am Pulver

dA

I/I·

10,7 vs

7,2 vw

6,25 w

5,24 w

4,87 w

4,57 vw

4,04 m

3,62 s

3,44 s

3,25 vvw

3,18 vw

3,11 vvw

3,02 w

2,94 vw

2,89 vvw

2,81 w

2,72 ww

2,64 vw

2,60 vvw

2,54 vvw

2,489 vw

2,460 ww

2,279 vw

2,236 ww

2,174 ww

2,132 ww

2,097 ww

2,034 ww

1,967 vvw

1,951 ww

1,889 ww

1,866 ww

1,786 ww

1,660 ww

1,627 ww

1,594 ww

1,553 ww

1,528 ww

s = stark, ν = sehr, w = schwach, m = mittel.

300 g der Verbindung AlPClH₂₅C₈O₈, die wie oben hergestellt worden war, wurden in ein Rohr mit 101 mm Durchmesser eingebracht, das in der Nahe seiner Unterseite mit einer Glasfritte Nr. G 2 ausgerüstet war. Durch die Verbindung wurde Druckluft mit einer Geschwindigkeit von 20 l/h 92 h lang: hindurchgeblasen. Es bildete sich ein trockenes amorphes Pulver, das 12,4 Gewichtsprozent Aluminium, 11,6 Gewichtsprozent Chlor, 14,5 Gewichtsprozent Phosphor

ίο und 30 Gewichtsprozent chemisch gebundenes Wasser enthielt.

Es wurde eine thermische Differentialanalyse ausgeführt. Das Thermogramm zeigte zwei endotherme Spitzen bei ungefähr 108 and 160⁰C.

800 g des Feststoffs wurden in 150 ml Wasser autgelöst, wobei eine Lösung mit einer Viskosität von 20 Poise erhalten wurde.

Diese Lösung wurde in eine Zentrifugenspinnvorrichtung eingeführt, worin sie versponnen wurde, bs konnten laicht Fasern mit einem Durchmesser von 5 bis 15 μ hergestellt werden. Sie wurden 30 min lang in einen Ofen mit 500⁰C eingebracht, wobei sie sich in klare Fasern verwandelten, die im wesentlichen aus Aluminiumphosphat bestanden.

Beispiel 3

Eine konzentrierte (annähernd 5molare) Lösung der Verbindung, die nach Beispiel 2 angefertigt worden war, wurde in Wasser hergestellt. Sie besaß eine Viskosität von 2600 Poise. Daraus wurden endlose Monofäden aus einer Spinndüsenplatte gezogen. Beim. brhitzen verloren die Monofäden ungefähr 45 /₀ ihres Gewichts. Die Monofäden (mittlerer Durchmesser 15 μ) waren klar und bestanden, was durch eine Röntgenstrahlenanalyse ermittelt wurde, im wesentlichen aus kristallinen Aluminiumphosphat. Die labelle IV zeigt die Analyse der hergestellten Fäden una die Resultate einer Erhitzungsbehandlung, die "" einer jeden Probe durchgeführt wurde.

Beispiel 4

Wie im Beispiel 3 wurde eine Lösung hergestellt, und verschiedene zusätzliche Komponenten wurden portionsweise der Lösung zugesetzt. Aus einer jeden Portion wurden Fäden mit ungefähr 10 μ Durchmesser gezogen, und Proben wurden verschiedene ^ζ^^κα

erhitzt. Die Fäden wurden durch Röntgenstrahlenbeugung untersucht. Die erhaltenen Resultate sind in Tabelle V gezeigt.

h sind

Beispiel 5

Eine thermische Differentialanalyse wurde mit einer Probe der Verbindung ausgeführt, die eine kleine Menge Wasser enthielt Das Thermogramm bedeckte ih 0 bi 800° C d d t Stik Eine 30%ige (Gewicht) wäßrige Suspension voi kolloidalem Graphit wurde hergestellt. Zu 100 m derselben wurden 50 g der nach der Vorschrift vor Beispiel 2 hergestellten Verbindung zugegeben, ψ¹ die Suspension wurde gut gemischt. Die Suspensior wurde bei 25° C durch eine Spinndüsenplatte mit eine: öffnung von 0,25 mm hindurchgepreßt, und de erhaltene Monofaden wurde bis auf 10 μ herunter

gezogen. Der gezogene Faden wurde dann 1 η « den Bereich von 0 bis 800⁰C und wurde unter Stick- 6₅ 150⁰C und dann 3 h bei 800⁰C unter Stickstoff erhitzi

stoff ausgeführt. Scharfe endotherme Spitzen wurden bei 82 und 96° C und eint breite endotherme Biegung wurde bei annähernd 175° C beobachtet Der fertige Faden bestand aus Aluminiumphosphat« der Cristobalitform und aus ungefähr 60 Gewichts Prozent ausgerichteten Graphitplättchen.

Tabelle IV

11

12

Probe Al

Gewichts- Gewichts- Gewichtsprozent Prozent prozent

PO, Cl Wärmebehandlung Röntgenstrahlen-

Zeit Temperatur ^analyse

Kommentar

Verlust be der Wärm behandlur

Gewichtsprozent

A 18,2 68,0 2,0 2 250 Hauptphase dünne nicht

Cristobalit Fasern klar bestimmi

Nebenphase

Tridymit

B 17,56 70,05 2,86 16^l/₂ 250 Hauptphase dünne 44,03

Cristobalit Fasern klar

Nebenphase Tridymit

C 20,97 75,33 0,25 2 500 bis 550 Hauptphase dünne 46,21

Cristobalit Fasern klar

Nelenphase Tridymit

D 21,00 72,87 0,28 5 700 Hauptphase dünne 45,13

. Cristobalit Fasern klar

Nebenphase Tridymit

E 19,96 79,49 nicht 4 900 bis 950 Hauptphase dünne 46,29

feststellbar Cristobalit Fasern klar

Nebenphase Tridymit

Tabelle V

Die Wirkung verschiedener Zusätze auf die Kristallisation von AlPO₄-Faser

Zusatz
zur Lösung

Wärmebehandlung Röntgenstrahlenanalyse
Temperatur Zeit
⁰C h

Nichts

5%
AlCl₃

5%
H₈PO₄

200

400

800

1000

200

400

800

1090

Aluminium- 200

oxidhydrat 400

800

1090

3 3 3 3

3 3 3 3

3 3 3 3

200 bis 200 3 400 3 800 3

1090 3

5% SiO2	200	3
(Kieselsäure	400	3
lösung)	800	3
	1090	3

weitgehend nichtkristallin + Spur Tridymit

weitgehend nichtkristallin + Spur Tridymit

etwas nichtkrisrallin + Tridymit (Hauptphase) + Cristobalit Nebenphase

heuptsächlich kristallin, weitgehend Cristobalit + etwas nichtkristallin

nichtkristallin

weitgehend nichtkristallin + Spur kristallin (für Identifizierung zu schwach)

weitgehend nichtkristallin + Spur Tridymit

etwas nichtkristallin + Tridymit und Cristobalit (>10~^B cm)

weitgehend nichtkristallin (< 10~* cm) + Spur Tridymit (> 10"* cm)

weitgehend nichtkristallin + etwas mehr Tridymit als bei 200⁰C

weitgehend nichtkristallm + Tridymit (> 10-*)

etwas nichtkristallin + Tridymit und Cristobalit (> 10-*)

stärker kristallin als bei 200 und 400⁰C

nichtkristallines Material anwesend; Cristobalit + Berlinit anwesend

etwas nichtkristallin anwesend; kristalline Phase in Berlinit anwesend (> 10~

stark Kristallin alle nichtkristallinen Phasen in niedriger Konzentration; hau]

sächliche kristalline Phase Berlinit + Cristobalit

hoch kristallin, Hauptphase Cristobalit + Spur Berlinit + Spur unident

zierte Phase (> 10"*)

weitgehend nichtkristallin (<< 10_s cm) + Spur Tridymit (> 10"*cm) großer Anteil nichtkristallin + Tridymit (> 10"*)

etwas nichtkristallin, Hauptphase ist Tridymit + sehr wenig Cristobelit (> etwas nichtkristallin + Tridymit und Cristobalit (> 10-*) (ähnlich wie ACI + 5% Aluminiumoxid mit etwas weniger kristallinem Material

Claims (10)

Aluminiumphosphats, dadurch gekennzeichnet, daß Patentansprüche: man eine Zusammensetzung, die aus einer Lösung eines halogenhaltigen komplexen Phosphats von AIu-

1. Verfahren zur Herstellung einer Faser auf der minium, das mindestens ein chemisch gebundenes Basis eines komplexen Aluminiumphosphats, da- 5 Molekül einer Hydroxyverbindung R-OH enthält, durch gekennzeichnet, daß man eine worin R ein Wasserstoffatom oder eine organische Zusammensetzung, die aus einer Lösung eines Gruppe bedeutet, besteht und die gegebenenfalls halogenhaltigen komplexen Phosphats von Alu- zusätzlich ein organisches Polymer sowie gegebenenfalls minium, das mindestens ein chemisch gebundenes zusätzlich feinzerteiltes Siliziumdioxid oder Alumi-Molekül einer Hydroxyverbindung R-OH enthält, io niumoxid als Kristallisationsstabilisator enthält, zu worin R ein Wasserstoffatom oder eine organische einer Faser verformt und die erhaltene Faser trocknet. Gruppe bedeutet, besteht und die gegebenenfalls Der Ausdruck »Phosphat« umfaßt Phosphatester zusätzlich ein organisches Polymer sowie gegebe- und saure Phosphate.

nenfalls zusätzlich feinzerteiltes Siliciumdioxid Wenn R eine organische Gruppe ist, dann wird es

oder Aluminiumoxid als Kristallisationsstabili- 15 bevorzugt, daß sie eine aliphatische Kohlenwasserstoffsator enthält, zu einer Faser verformt und die erhal- gruppe oder eine substituierte aliphatische Kohlentene Faser trocknet. Wasserstoffgruppe ist, worin als Substituent oder

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Substituenten eine oder mehrere Amino-, Phenyl-, Zeichnet, daß man ein komplexes Phosphat ver- Hydroxyl-, Carboxyl- oder Alkoxygruppen vorliegen wendet, das mindestens ein chemisch gebundenes 20 können. Unsubstituierte aliphatische Alkohole werden Molekül eines aliphatischen Alkohols mit 1 bis als Hydroxyverbindung besonders bevorzugt, da 4 Kohlenstoffatomen enthält. komplexe Phosphate, welche diese enthalten, leicht

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden abtrennbare Feststoffe sind, die in hohen Ausbeuten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein erhalten werden können. Es wurde gefunden, daß alikomplexes Phosphat verwendet, in welchem das as phatische Alkohole, die 1 bis 10 Kohlenstoffatome Vsrhältnis der Anzahl der Grammatome Alumi- enthalten, besonders geeignet sind. Dank ihrer leichten nium zur Anzahl der Grammatome Phosphor im Verfügbarkeit wird es bevorzugt, aliphatische Alkohole wesentlichen ] : 1 beträgt. zu verwenden, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten,

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden beispielsweise Methanol, Äthylalkohol, n-Propylalko-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein 30 hol oder Isopropylalkohol. Bei den bevorzugten Auskomplexes Phosphat verwendet, in welchem das führungsformen der Erfindung wird Äthylalkohol verVerhältnis der Anzahl der Grammatome Alumi- wendet, da die komplexen Phosphate, welche diesen nium zur Anzahl der Grammatome Halogen im enthalten, besonders leicht als Feststoffe in hohen wesentlichen :.: 1 beträgt. Ausbeuten erhalten werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 35 Das Halogen im halogenhaltigen komplexen AIumchnet, daß man ein komplexes Phosphat der miniumphosphat ist bevorzugt Chlor, aber die Verempirischen Formel AlPClH₂₅C₈O₈ oder ein korn- bindungen können auch andere Halogene enthalten, pkxesPhosphatderempirischenFormelAlPClHnO,, wie z. B. Brom oder Jod.

verwendet. Das Verhältnis der Anzahl der Grammatome AIu-

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden 40 minium zur Anzahl der Grammatome Phosphor in Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine den komplexen Aluminiumphosphaten kann über Zusammensetzung aus einer wäßrigen Lösung oder einen großen Bereich variieren, wie z. B. von 1: 2 aus einer Lösung in einem aliphatischen Alkohol bis 2:1. Es beträgt jedoch vorzugsweise im wesentmit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen verwendet. liehen 1:1, da komplexe Phosphate, die dieses Ver-

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 45 hältnis besitzen, sich bei niedrigen Temperaturen zeichnet, daß man eine Zusammensetzung aus direkt unter Bildung von Aluminiumorthophosphat einer Lösung in einem organischen Lösungsmittel zersetzen, welches eine höhere chemische Stabilität verwendet, die zusätzlich einen Kristallisations- und Feuerfestigkeit besitzt als Aluminiumphosphat, stabilisator enthält, bei dem es sich um einen das aus komplexen Phosphaten mit anderen Verhält-B arsäureester oder -äther oder einen Kieselsäure- 50 nissen gebildet worden ist. Das Verhältnis der Anzahl ester oder -äther handelt. der Grammatome von Aluminium zur Anzahl der

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Grammatome Halogen in den komplexen Phosphaten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine beträgt vorzugsweise im wesentlichen 1:1. Zusammensetzung verwendet, die eine Viskosität Die komplexen Phosphate können monomer oder im Bereich von 200 bis 3000 Poise aufweist. 55 polymer sein. Die Struktur der komplexen Phosphate

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden ist nicht vollständig klar. Einige der chemisch gebun-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die denen Hydroxyverbindungen können als Gruppen Fiser nach dem Trocknen auf eine Temperatur im —OR und nicht als vollständige Moleküle gebunden Bleich von 100 bis 800⁰C erhitzt. sein.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden 60 Die monomaren Formen oder die Wiederholungs-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die einheiten der polymeren Formen der komplexen Faser während des Spinnens und bzw. oder wäh- Phosphate können beispielsweise 1 bis 5 Moleküle der re nd des Erhi Izens einer Spannung unterwirft. Hydroxyverbindung enthalten. Sehr häufig beträgt

die Anzahl der Moleküle der Hydroxyverbindung 4.

65 In einigen Fällen können die komplexen Phosphate

Moleküle verschiedener Hydroxyverbindungen entgegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur halten. Beispielsweise können sie sowohl chemisch rstellung einer Faser auf der Basis eines komplexen gebundenes Wasser als auch chemisch gebundene