DE2457592A1 - Verfahren zur herstellung von aluminiumoxidhydrat - Google Patents
Verfahren zur herstellung von aluminiumoxidhydratInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
HENKEL, KERN, FEILER &HÄNZEL
ItLtX. 05 29 802 HNKL D EDUARD-SCHMID-STRASSE 2 WECHSELBANKMÜNCHENNr.SlS-SSlll
TELEGRAMME: ELLIPSOID MÜNCHEN D-8000 MÜNCHEN 90 POSTSCHECK: MÜNCHEN 162147 -
Sumitomo Chemical Company, Limited,
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Aluminiumoxidhydrat (Aluminiumorthohydroxid), insbesondere
ein Verfahren zur Herstellung von pulverförmigem Aluminiumoxidhydrat guter Formbarkeit und ausgezeichneter
Eignung zur Herstellung von Formkörpern guter mechanischer Festigkeit aus Alkylaluminiumverbindungen
durch Hydrolyse derselben unter speziellen Bedingungen.
Es ist bekannt, daß Alkylaluminiumverbindungen, beispielsweise eine Trialkylaluminiumverbindung, mit Wasser
entsprechend der folgenden Gleichung:
AlR3 + 3H2O >
Al(OH)3 + 3RH (1)
unter Bildung von Aluminiumoxidhydrat (Aluminiumorthohydroxid) reagieren.Da die Umsetzung unter Freiwerden
von Wärme sehr rasch abläuft, wird sie in der Regel in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels, z.B.
eines aliphatischen Kohlenwasserstoffs, wie Hexan, Heptan und dergleichen, eines aromatischen Kohlenwasserstoffs,
wie Benzol, Toluol und dergleichen, durchgeführt. In diesem Falle ist jedoch das gebildete Aluminiumoxidhydrat
-2-Dr.F/jo
509824/0681
mit dem Nachteil behaftet, daß es eine schlechte Formbarkeit
aufweist und die aus dem jeweils erhaltenen Aluminiumoxidhydratpulver hergestellten Formkörper schlechte
mechanische Festigkeitseigenschaften besitzen.
Es ist ferner bekannt, beispielsweise aus der US-PS 3 056 725, daß Trialkoxyaluminiumverbindungen durch Wasser gleichmäßig
eine Teilhydrolyse erfahren, wenn ein gegenüber der Trialkylaluminiumverbindung inertes organisches Lösungsmittel,
z.B. ein niedriger Alkohol,, wie Äthanol, Isopropanol
und dergleichen, ein aromatischer Kohlenwasserstoff, wie Benzol, Toluol und dergleichen, oder ein gesättigter
aliphatischer Kohlenwasserstoff., wie Hexan, Heptan und dergleichen, zugegen ist. Hierbei bildet sich
ein Polyalkoxyaluminoxan, das dann (letztlich) vollständig zu pulverförmigem Aluminiumoxidhydrat hydrolysiert
wird. Das bei diesem bekannten Verfahren anfallende pulverförmige
Aluminiumoxidhydrat ist ebenfalls mit dem Nachteil einer schlechten Formbarkeit behaftet. Auch
hier besitzen ferner die aus dem pulverförmigen Aluminiumoxidnydrat
hergestellten Formkörper schlechte mechanische Festigkeitseigenschaften.
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von pulverförmigem Aluminiumoxidhydrat
aus Alkylaluminiumverbindungen zu schaffen, das eine derart gute Formbarkeit aufweist, daß es selbst
bei Verwendung von Wasser als Anteigmittel zu ausgezeichneten Formkörpern guter mechanischer Festigkeit
verarbeitet werden kann.
Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß die physikalischen
Eigenschaften von aus Alkylaluminiumverbin-
-3-
S0S824/Q681
düngen durch Hydrolyse mit Wasser hergestelltem pulverförmigen
Aluminiumoxidhydrat, insbesondere dessen Formbarkeit und Verarbeitbarkeit zu Formkörpern guter mechanischer
Festigkeitseigenschaften, in beträchtlichem Maße von den Hydrolysebedingungen abhängen. Es hat sich
insbesondere gezeigt, daß sich bei einer gleichmäßigen Teilhydrolyse von Alkylaluminiumverbindungen unter speziellen
Bedingungen ohne weiteres Polyaluminoxane hohen
mittleren Molekulargewichts bilden und daß eine vollständige Hydrolyse dieser Polyaluminoxane mit Wasser unter
speziellen Bedingungen zu einem pulverförmigen Aluminiumoxidhydrat
guter Formbarkeit und guter Verarbeitbarkeit zu Formkörpern hervorragender mechanischer Festigkeit
führt.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxidhydrat durch Hydrolyse von
Alkylaluminiumverbindungen, welches dadurch gekennzeichnet
ist, daß man die jeweilige Alkylaluminiumverbindung in eine Ätherkomplexverbindung überführt; die erhaltene
Ätherkomplexverbindung unter Rühren in Gegenwart eines
nicht-reaktionsfähigen Lösungsmittels bei einer Temperatur von höchstens etwa 150 C teilweise zu einem Polyaluminoxan
hydrolysiert, wobei man so lange das. Ausfallen von Aluminiumoxidhydrat verhindert, bis mindestens .0,8
Mol Wasser mit 1 Mol der Alkylaluminiumverbindung reagiert hat; das gebildete Polyaluminoxan unter Rühren in einer
Konzentration von höchstens etwa 3 Grammatomen Aluminium pro Liter eines nicht-reaktionsfähigen Lösungsmittels bei
einer Temperatur von etwa 10° bis 1500C vollständig hydrolysiert,
wobei man letztlich jedes Mol der eingesetzten Alkylaluminiumverbindung vollständig mit 2 bis 10 Mo-
-4-
509824/.0 681
len Wasser hydrolysiert, und das gebildete Aluminiumoxid
hydrat ausfällt und schließlich das ausgefallene Aluminiumoxidhydrat von dem nicht-reaktionsfähigen Lösungsmit
tel abtrennt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird im folgenden in allen Einzelheiten beschrieben.
Bei den im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung als Ausgangsmaterialien verwendeten Alkylaluminiumverbindungen
handelt es sich um solche der allgemeinen Formel:
.R1
Al-—R2
R3
worin R,. ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest, vorzugsweise
einen solchen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, oder einen Alkoxyrest, vorzugsweise einen solchen mit 1 bis
6 Kohlenstoffatomen, bedeutet und Rp und R^ jeweils für
einen Alkylrest mit vorzugsweise 1 bis 8 Kohlenstoffatomen stehen.
Geeignete Alkylaluminiumverbindungen sind beispielsweise Trialkylaluminiumverbindungen, wie Trimethylaluminium,
Triäthylaluminium, Tri-n-propylaluminium, Tri-nbutylaluminium,
Triisobutylaluminium, Tripentylaluminium, Trihexylaluminium, Trioctylaluminium und dergleichen,
sowie Dialkylaluminiumhydride, wie Diäthylaluminiumhydrid, Di-n-propylaluminiumhydrid, Diisobutylaluminiumhydrid,
Dipentylaluminiumhydrid, Dihexylaluminiumhydrid, Dioctylaluminiumhydrid und dergleichen, Alkoxydialkylaluminiumverbindungen,
wie Äthoxydiäthylaluminium, Iso-
-5-509824/0681
propoxydiäthylaluminium, Isopropoxydipropylaluminium,
Äthoxydibutylaluminium, Isopropoxydibutylaluminium, Butoxydibutylaluminium,
Hexoxydioctylaluminium und dergleichen, sowie Mischungen derselben.
Im Hinblick auf eine möglichst leichte Abtrennung der bei der Hydrolyse freigesetzten Paraffine werden Triäthylaluminium,
Triisobutylaluminium, Diäthylaluminiumhydrid, Diisobutylaluminiumhydrid oder Mischungen hiervon
bevorzugt.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die jeweilige Alkylaluminiumverbindung zunächst mit
einem Äther in eine Ätherkomplexverbindung überführte Die gebildete Ätherkomplexverbindung wird in Gegenwart
eines nicht-reaktionsfähigen Lösungsmittels unter Rühren mit Wasser bei einer Temperatur von nicht mehr als
etwa 150°C in Berührung gebracht, wobei praktisch kein Aluminiumoxidhydrat ausfallen darf, bis mindestens 0,8
Mol Wasser mit einem Mol der Alkylaluminiumverbindung reagiert hat. Hierbei bildet sich ein Polyaluminoxan.
Hierbei ist es von wesentlicher Bedeutung, daß die Alkylaluminiumverbindung
erst dann mit dem Wasser zur Reaktion gebracht wird, nachdem sie mit einem Äther in eine
Komplexverbindung überführt worden ist. Wenn die Alkylaluminiumverbindung lediglich mit einem inerten Lösungsmittel,
wie Hexan, Heptan, Benzol, Toluol und dergleichen, verdünnt und dann ohne Umwandlung in eine Komplexverbindung
mit Wasser in Berührung gebracht wird, findet lokal eine heftige Reaktion statt, wobei ein Aluminiumoxidhydrat
ausfällt, bevor eine Bildung einer polymeren Aluminiumverbindung stattfinden kann. In letztere» Falle
läßt sich kein pulverförmiges Aluminiumoxidhydrat
-6-509824/0681
guter Formbarkeit und guter Verarbeitbarkeit zu Formkörpern
guter mechanischer Festigkeit gewinnen.
Bei Berührung mit Wasser muß eine KomplexverMndung aus
der jeweiligen Alkylaluminiumverbindung mit einem Äther vorliegen. Das heißt, es muß vorher eine Alkylaluminiumätherkomplexverbindung
gebildet werden, worauf diese umgesetzt werden kann. Andererseits kann die Komplexverbindung
auch beim Inberührungkommen mit Wasser gebildet werden, indem beispielsweise die Alkylaluminiumverbindung
und Wasser getrennt in ein Ätherlösungsmittel (z.B. eine Mischung eines Äthers mit einem nicht-reaktionsfähigen
Lösungsmittel) eingetragen werden oder indem die Alkylaluminiumverbindung mit einer wasserhaltigen Ätherlösung
in Berührung gebracht wird.
Zur Herstellung der Komplexverbindungen.können im Rahmen
des Verfahrens gemäß der Erfindung als Äther Ätherverbindungen mit einem Siedepunkt von höchstens 175 C
und der Fähigkeit zur Bildung von Koordinationsverbindungen mit den Alkylaluminiumverbindungen verwendet werden.
Beispiele hierfür sind Dialkyläther, wie Dirnethyläther,
Diäthyläther, Diisopropyläther, Di-n-propyläther, Diallyläther, Äthyl-n-propyläther, Methyl-n-butylather,
und dergleichen, Arylalkyläther, wie Anisol, Phenetol,
und dergleichen, sowie sauerstoffhaltige heterocyclische Verbindungen, wie Dioxan, Tetrahydrofuran, Dihydrofuran,
Furan, Tetrahydropyran und dergleichen. Selbstverständlich können auch Äthermischungen verwendet werden.
Für die Herstellung des pulverförmigen Aluminiumoxidhydrats
guter Formbarkeit und guter Verarbeitbarkeit zur Herstellung von Formkörpern von guter mechanischer Fe-
—7— 109824/0681
_ η
stigkeit ist es von wesentlicher Bedeutung, daß die Alkylaluminiumverbindung
eine gleichmäßige Teilhydrolyse erfährt und daß sie praktisch kein Aluminiumoxidhydrat
abscheidet, bevor nicht mindestens 0,8 Mol Wasser mit 1 Mol der Alkylaluminiumverbindung reagiert hat. Dies
läßt sich ohne weiteres durch langsame Zugabe .von Wasser zu der Lösung unter Rühren oder durch Zugabe von
wasserhaltigem Äther zu der Lösung erreichen. Das Ganze stellt ein besonderes Merkmal der Alkylaluminiumkomplexverbindung
dar. Die gleichmäßige Teilhydrolyse der Alkylaluminiumverbindung erfolgt in der Regel bei einer Temperatur
von höchstens etwa 1500C, vorzugsweise bei einer
Temperatur von etwa 10° bis etwa 1100C. Der Grund für
die genannte Obergrenze liegt darin, daß die Umwandlung der Alkylaluminiumverbindungen in polymere Aluminiumverbindungen
bei höheren Temperaturen als etwa 150°C ungenügend ist. Das Ergebnis davon wäre, daß die Formbarkeit
des letztlich erhaltenen Aluminiumoxidhydrats und die Festigkeitseigenschaften der daraus hergestellten Formkörper
hierdurch beeinträchtigt würden."
Die Teilhydrolysereaktion unter den angegebenen Bedingungen läßt sich allgemein durch folgende Gleichung darstellen;
Jl R>
(η +' 2)A1~~R + (η + 1 )H90—>
^ΑΙ-Ο+ΑΙ-ί
+2(n+1)RH
In der Gleichung bedeutet der Rest R ein Wasserstoffatom,
einen Alkylrest oder einen Alkoxyrest, η steht für eine ganze Zahl.
-8-
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Bei der Teilhydrolyse werden Zwischenprodukte in Form von Polymeren mit wiederkehrenden Einheiten der Formel;
worin R für einen Alkylrest oder einen Alkoxyrest steht und m eine ganze Zahl bedeutet, gebildet. Diese Polymeren
enthalten teilweise wiederkehrende Einheiten der Formeln:
-Al-O- OH ρ
und
-Al-Of-6
worin ρ und q für ganze Zahlen stehen. Bei den Zwischenprodukten
handelt es sich in der Regel um Polyaluminoxane
eines mittleren Molekulargewichts von 300 oder mehr, bestimmt durch Gefrierpunktserniedrigung. Erfindungsgemäß
sollen die als Zwischenprodukte gebildeten Polyaluminoxane vorzugsweise ein mittleres Molekulargewicht von etwa
500 bis etwa 30000 aufweisen. Wie aus den vorherigen Ausführungen hervorgeht, erniedrigt sich das mittlere
Molekulargewicht, wenn die Menge an bei der Teilhydrolyse verwendetem Wasser weniger als 0,8 Mol pro Mol Alkylaluminiumverbindung
beträgt. In einem solchen Falle könnte letztlich kein Aluminiumoxidhydrat der, gewünschten
physikalischen Eigenschaften erhalten werden.
Die bei der Teilhydrolyse gebildeten Polyaluminoxane können unmittelbar einer vollständigen Hydrolyse zugeführt
oder vor der vollständigen Hydrolyse zur Begünstigung ihrer Umwandlung in stärker polymere Produkte gealtert
werden, Die Alterung ist deshalb zweckmäßig, da sie eine
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stabile Bildung des pulverförmigen Aluminiumoxidhydrats der gewünschten physikalischen Eigenschaften gewährleistet.
Das Altern kann in der Weise erfolgen, daß man
die Polyaluminoxane etwa 0,5 bis etwa 10 std lang bei
Temperaturen von 0° bis 16O0C, vorzugsweise 10° bis
1500C, hält.
die Polyaluminoxane etwa 0,5 bis etwa 10 std lang bei
Temperaturen von 0° bis 16O0C, vorzugsweise 10° bis
1500C, hält.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
werden die gebildeten Polyaluminoxane vollständig mit
letztlich 2 bis 10 Molen, vorzugsweise 2,5 bis 7 Molen, Wasser (Summe der Gesamtmenge an bei der Teilhydrolyse und der vollständigen Hydrolyse verwendetem Wasser) pro Mol Ausgangsalkylaluminiumverbindung bei einer Temperatur von etwa 10° bis etwa 15Ö°C und einer Konzentration von höchstens etwa 3,0, vorzugsweise 0,5 bis 2,5 Grammatom (en) Aluminium pro Liter nicht-reaktionsfähiges Lösungsmittel hydrolysiert. Hierbei fällt Aluminiumoxidhydrat aus. Die Reaktion läuft allgemein nach folgender Gleichung ab:
letztlich 2 bis 10 Molen, vorzugsweise 2,5 bis 7 Molen, Wasser (Summe der Gesamtmenge an bei der Teilhydrolyse und der vollständigen Hydrolyse verwendetem Wasser) pro Mol Ausgangsalkylaluminiumverbindung bei einer Temperatur von etwa 10° bis etwa 15Ö°C und einer Konzentration von höchstens etwa 3,0, vorzugsweise 0,5 bis 2,5 Grammatom (en) Aluminium pro Liter nicht-reaktionsfähiges Lösungsmittel hydrolysiert. Hierbei fällt Aluminiumoxidhydrat aus. Die Reaktion läuft allgemein nach folgender Gleichung ab:
R'
-0-+-Al-O--Al. + (m + 4)H90
R „m
R „m
HO
HO
-0- -Al-O- -Al
OH
OH
(m + 4)RH
(3)
In der Gleichung steht R für einen Alkyl- oder Alkoxyrest und m für eine ganze Zahl. Die Konzentration an
Polyaluminoxanen in dem nicht-reaktionsfähigen Lösungsmittel bei der endgültigen (vollständigen) Hydrolyse
Polyaluminoxanen in dem nicht-reaktionsfähigen Lösungsmittel bei der endgültigen (vollständigen) Hydrolyse
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beeinflußt in merklichem Maße die Formbarkeit des erhaltenen Reaktionsprodukte und die mechanische Festigkeit
der daraus hergestellten Formkörper. Wenn die Hydrolyse bei einer Polyäluminoxankonzentration von über etwa 3,0
Grammatomen Aluminium pro Liter nicht-reaktionsfähiges Lösungsmittel durchgeführt wird, kommt es zu einer zunehmenden
Zusammenballung der.abgeschiedenen pulverförmigen
Aluminiumoxidhydrate, wobei die Bildung gröberer Teilchen sehr stark zunimmt. Auch die Teilchengrößenverteilung
verbreitert sich stark, so daß das hierbei erhaltene Endprodukt zur Herstellung von Formkörpern ungeeignet
würde.
Wie bereits erwähnt, muß die Menge an bei der Teilhydrolyse
und bei der vollständigen Hydrolyse insgesamt zugegebenem Wasser letztlich 2 bis 10, vorzugsweise 2,5 bis 7
Mole pro Mol Ausgangsalkylaluminiumverbindung betragen. Weniger als 2 Mole Wasser reichen zur vollständigen Hydrolyse
nicht aus. In diesem Falle blieben unzersetzte organische Gruppen zurück, die beim Formgebungsvorgang zu
einer Schaumbildung führen. Andererseits verbacken mehr als 10 Mole Wasser die ausgeschiedenen Aluminiumoxidhydratteilchen
zu gröberen Teilchen, d.h. es würde Iediglüi
ein Aluminiumoxidhydrat schlechter Formbarkeit und schlechter Verarbeitbarkeit zu Formkörpern guter mechanischer
Eigenschaften gebildet,, Die vollständige Hydrolyse wird bei einer Temperatur von etwa 10 bis etwa
15O0C, vorzugsweise etwa 20° bis etwa 1100C, durchgeführt.
Bei einer Temperatur unter etwa 100C sinkt die
Hydrolysegeschwindigkeit der Alkylaluminiumverbindung so stark, daß sie aus ökonomischen Gründen bei der großtechnischen
Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfin-
-11-
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dung nicht mehr in Kauf genommen werden kann. Andererseits kommt es bei Hydrolysetemperaturen oberhalb etwa
150°C zu einem starken Verbacken der ausgefallenen Aluminiumoxidhydratteilchen und folglich zur Bildung gröberer
Teilchen«, Hierbei würde lediglich ein Aluminiumoxidhydrat schlechter Formbarkeit und schlechter Verarbeitbarkeit
zur Herstellung von Formkörpern guter mechanischer Festigkeit anfallen.
Bei der Hydrolyse der Alkylaluminiumverbindungen (der Ausdruck "Hydrolyse" soll im folgenden sowohl für die
Teilhydrolyse als auch für die vollständige Hydrolyse stehen) kann man das Wasser in flüssiger oder gasförmiger
Form oder in mit einem nicht-reaktionsfähigen Lösungsmittel
oder Inertgas verdünnter Form in die Reaktion einführen. Aus Gründen einer optimalen Effizienz
der Reaktion wird das Wasser in der Regel in flüssiger Form entweder kontinuierlich oder intermittierend zugeführt.
Bei der Teilhydrolyse wird die Geschwindigkeit der Wasserzufuhr so gesteuert, daß kein Aluminiumoxidhydrat
ausfällt und die Reaktionstemperatur etwa 150° C nicht übersteigt.
Als nicht-reaktionsfähige Lösungsmittel, die bei der Hydrolyse zum Verdünnen der Alkylaluminiumverbindungen,
Polyaluminoxane oder von Wasser, zum Abführen der Reaktionswärme oder zur Erleichterung des Reaktionsablaufs
dienen, können beispielsweise Äther mit Siedepunkten von höchstens 175°C, wie sie auch bei der Teilhydrölyse
verwendet werden, oder inerte Lösungsmittel, beispielsweise aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Pentan, Petroläther,
Hexan, Heptan, Octan und dergleichen, alicyclische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclopentane Cyclo-
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hexan, Cyclohexen, Methylcyclohexan, Äthylcyclohexan und
dergleichen, sowie aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol, Äthylbenzol, Cumol und dergleichen, sowie Mischungen hiervon verwendet werden.
Es ist weiter erforderlich, das Reaktionssystem bei der
Hydrolyse zu rühren, um einen möglichst gleichmäßigen Reaktionsablauf zu gewährleisten. Das Rühren kann auf
mechanischem Wege mittels eines Rührers oder durch Strömenlassen der Reaktionsteilnehmer mittels einer Pumpe
und dergleichen erfolgen.
Die Hydrolyse kann chargenweise, halbkontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden.
In der vorhergehenden Beschreibung des Verfahrens gemäß der Erfindung wurden zum besseren Verständnis der
Erfindung die Teilhydrolyse und die vollständige Hydrolyse getrennt erläutert. Bei der praktischen Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung können jedoch die Teilhydrolyse und die vollständige Hydrolyse getrennt
voneinander oder kontinuierlich ohne Auftrennung der Teilhydrolyse und der kontinuierlichen Hydrolyse
in getrennte Stufen durchgeführt werden.
Im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung wird schließlich das bei der geschilderten Hydrolyse der Alkylaluminiumverbindungen
gebildete Aluminiumoxidhydrat in üblicher bekannter Weise, beispielsweise durch Filtrieren,
Zentrifugieren, Verdampfen des Lösungsmittels, Sprühtrocknen und dergleichen, von dem nicht-reaktionsfähigen
Lösungsmittel abgetrennt.
-13-
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Das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte pulvrige Aluminiumoxidhydrat besitzt besonders gute
Eigenschaften, insbesondere eine hervorragende Formbarkeit und Verarbeitbarkeit zu Formkörpern ausgesprochen
hoher mechanischer Festigkeit. Aluminiumoxidhydrate, die nach den bekannten Hydrolyseverfahren für Alkylaluminiumverbindungen
oder Trialkoxyaluminiumverbindungen in Gegenwart eines nicht-reaktionsfähigen Lösungsmittels,
z.Be eines aliphatischen Kohlenwasserstoffs, aromatischen
Kohlenwasserstoffs und dergleichen, hergestellt wurden, besitzen diese Eigenschaften nicht. Insbesondere
lassen sich die nach den bekannten Verfahren hergestellten Aluminiumoxidhydrate nur unter größten
Schwierigkeiten zu Formkörpern ausformen. Die unter Verwendung solcher nachtekannten Verfahren erhaltener
Aluminiumoxidhydrate sowie unter Verwendung von+¥asser als Anteigmittel erhaltenen Formkörper besitzen
schlechte mechanische Festigkeitseigenschaften. Wenn dagegen ein nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestelltes
Aluminiumoxidhydrat lediglich mit Wasser angeteigt und die erhaltene Masse zu Formkörpern verarbeitet
wird, besitzen diese gute mechanische Festigkeitseigenschaften. Selbst wenn ein erfindungsgemäß
hergestelltes Aluminiumoxidhydrat nach Zugabe eines dem Fachmann bekannten üblichen Zusatzes, z.B. einer Säure,
einer Base, von Cellulose und dergleichen, ausgeformt wird, gehen die auf das Verfahren gemäß der Erfindung
zurückzuführenden guten Festigkeitseigenschaften der letztlich hergestellten Formkörper dadurch nicht verloren.
Obwohl bisher noch nicht vollständig geklärt ist, warum durch Hydrolyse von Alkylaluminiumverbindungen unter
+) lediglich "
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den beschriebenen speziellen Bedingungen ein Aluminiumoxidhydrat guter Formbarkeit und Verarbeitbarkeit zu
Formkörpern guter mechanischer Festigkeit hergestellt werden kann, dürfte hierfür in erster Linie die Erniedrigung
der Aktivität der Alkylaluminiumverbindungen durch Reaktion derselben mit Äthern zu Koordinationsverbindungen, der ziemlich milde Reaktionsverlauf mit
Wasser wegen der hohen Löslichkeit des Wassers in Äthern und folglich die ohne Schwierigkeiten ablaufende gleichmäßige
Teilhydrolyse unter Bildung hochpolymerisierter Polyaluminoxane verantwortlich sein. In zweiter Linie
dürfte der Erfolg des Verfahrens gemäß der Erfindung darauf zurückzuführen sein, daß man bei der vollständigen
Hydrolyse der gebildeten Polyaluminoxane bei speziellen Konzentrationen und Temperaturen ein pulverförmiges Aluminiumoxidhydrat
geeigneter Formbildungseigenschaften, beispielsweise mit geeigneter Teilchengröße, Teilchengrößenverteilung,
hydrophilen Eigenschaften und dergleichen erhält.
Das erfindungsgemäß hergestellte pulvrige Aluminiumoxidhydrat läßt sich direkt weiterverarbeiten oder, wie es
vorliegt, in Hydratform in üblicher bekannter Weise, z.B. durch Extrudieren, Granulieren, Verfestigen, und
dergleichen, unter Ausnutzung seiner guten Formbarkeit ausgeformt werden. Die hierbei erhaltenen Formkörper können
gegebenenfalls weiter calciniert und gesintert und schließlich auf bekannten Anwendungsgebieten als Katalysatoren,
Träger, Adsorbentien, Sintermaterialien, Schleifmittel, Beschichtungsmaterialien, Füllstoffe und
dergleichen, verwendet werden. Weiterhin können aus gereinigten Rohmaterialien hergestellte hochreine Pulver
feiner . -15-
kann
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in geeigneter Weise auf Spezialgebieten als Einkristalle, Juwelen, Spezialschleifmittel, hochreine Sintermaterialien,
optische Spezialgläser und dergleichen verwendet werden.
Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren, gemäß der
Erfindung näher veranschaulichen.
Ein mit einem Rührer, einem Kühler, einem Wasserzutropfrohr
und dergleichen ausgestatteter, 50 1 fassender Reaktor wurde mit Stickstoff gespült und dann mit 2,85 kg
(25 Molen) Triäthylaluminium und 25 1 (293 Molen) 1,4-Dioxan beschickt. Während der Reaktorinhalt mit 200 Upm
gerührt und auf einer Temperatur von 500C gehalten wurde,
wurde in den Reaktor kontinuierlich Wasser mit einer Geschwindigkeit von 150 g (8,3 Molen)/std zufließen gelassen.
Mit dem Zufließenlassen des Wassers wurde aufgehört, nachdem der Reaktor mit 450 g (25 Molen) Wasser beschickt
worden war. Zu diesem Zeitpunkt konnte keine Bildung eines Alüminiumoxidhydrat—Niederschlags im
Reaktionssystem festgestellt werden. Während der Reaktionsdauer entstanden etwa 400 1 (16,7 Mole) pro std
gasförmiges Äthan. Ein Teil des Reaktorinhalts wurde nun abgezogen und das 1,4-Dioxan dieses Teils des Reaktorinhalts
durch Benzol ersetzt. Nun wurde das Molekulargewicht des in der abgezogenen Probe enthaltenen Produkts
durch Gefrierpunkterniedrigung bestimmt. Hierbei zeigte es sich, daß das in der abgezogenen Probe enthaltene
Reaktionsprodukt ein Molekulargewicht von 7000 aufwies.
Hierauf wurde der Reaktorinhalt (1,4-Dioxanlösung mit
Polyaluminoxan in einer Konzentration von 1 Grammatom
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Aluminium pro Liter nicht-reaktionsfähiges Lösungsmittel)
unter Rühren mit einer Geschwindigkeit von 200 Upm auf eine Temperatur von 1000C erhitzt. Nun wurde in den Reaktor
kontinuierlich - unter Rückfluß des 1,4-Dioxans Wasser
mit einer Geschwindigkeit von 300 g (16,7 Molen)/ std einfließen gelassen, um das Polyaluminoxan vollständig
zu hydrolysieren. Nachdem in den Reaktor 900 g (50 Mole) Wasser einfließen gelassen worden waren, konnte
kaum mehr eine Bildung von gasförmigem Äthan beobachtet werden. Somit wurde also mit der Wasserzugabe aufgehört.
Vom Beginn der Reaktion bis zu dem geschilderten Zeitpunkt, an dem die Wasserzufuhr eingestellt wurde, waren insgesamt
1800 1 (75 Mole) gasförmiges Äthan gebildet worden.
Schließlich wurde die das gebildete Aluminiumoxidhydrat enthaltende Lösung unter vermindertem Druck auf eine
Temperatur bis zu 1500C erhitzt, um das 1,4-Dioxan abzutreiben.
Es wurden insgesamt 1,85 kg pulverförmiges Aluminiumoxidhydrat erhalten. Nach dem bekannten Sedimentationsgleichgewichtsverfahren
wurde nun die Teilchengrößenverteilung des erhaltenen Aluminiumoxidhydrats bestimmt. Hierbei zeigte es sich, daß der prozentuale
Anteil an Teilchen mit einer Teilchengröße von unter 2 u 17 Gewe-%, mit einer Teilchengröße von unter 5 η 58
Gew.-% und mit einer Teilchengröße von unter 10 u 92
Gew.-% betrug. Das erhaltene pulvrige Aluminiumoxidhydrat bestand aus einem feinteiligen Pulver mit hydrophilen
Eigenschaften (1,61 g/g).
Ein Gewichtsteil des erhaltenen pulvrigen Aluminiumoxidhydrats wurde mit 1 Gewichtsteil Wasser versetzt, worauf
die erhaltene Mischung durchgeknetet und mittels eines Werkzeugs eines Durchmessers von 20 mm mit einer Düse
-17-
5 09824/0681
eines Durchmessers von 3 mm extrudiert wurde. Der Extrusionsvorgang
lief glatt ab. Der extrudierte Stab wurde zu 5 mm langen Stücken zerschnitten, worauf diese bei
einer Temperatur von etwa 1500C getrocknet und dann
1 std lang bei einer Temperatur von etwa 1300°C calciniert
wurden. Die erhaltenen Formlinge besaßen eine Länge von etwa 3,5 mm und einen Durchmesser von etwa 2 mm,
Weiterhin wurde die Druckfestigkeit der erhaltenen Formlinge
in Umfangsrichtung zwischen Platten bestimmt. Hierbei zeigte es sich, daß die mittlere Druckfestigkeit bei
20 Formungen 21,2 kg betrug.·
Weiterhin wurde ein Teil des erhaltenen pulverförmigen Aluminiumoxidhydrats kontinuierlich mit Hilfe einer PeI-letisiervorrichtung
in Form einer rotierenden Pfanne mit einem Durchmesser von 70 cm unter Aufsprühen von 1,7 Gewichtsteilen
Wasser pro 1 Gewichtsteil·Aluminiumoxidhydrat pelletisiat. Hierbei wurden nahezu kugelförmige
Pellets glatter Oberfläche eines DuKhmessers von 1 bis 2,5 mm erhalten. Die erhaltenen Pellets wurden in der
beschriebenen Weise getrocknet und calciniert. Die calcinierten Pellets besaßen einen Durchmesser von etwa
0,5 bis 1,5 mm. Ihre Druckfestigkeit zwischen Platten wurde in der geschilderten Weise bestimmt. Die mittlere
Druckfestigkeit von 20 Pellets betrug 6,0 kg.
In der in Beispiel 1 beschriebenen Weise wurden verschiedene Alkylaluminiumverbindungen in verschiedene Ätherkomplexverbindungen
überführt. Die jeweils erhaltenen Ätherkomplexverbindungen wurden unter den in -der fol-
-18-
509824/0681
genden Tabelle angegebenen Bedingungen unter Bildung von Polyaluminoxanen einer teilweisen Hydrolyse unterworfen.
Die erhaltenen Polyaluminoxane wurden bei den Beispielen 2, 4, 5 und 6 unter verschiedenen Bedingungen gealtert,
in den Beispielen 3, 7 und 8 keiner Alterung unterworfen. Hierauf wurden die jeweiligen Polyaluminoxane unter
den in der folgenden Tabelle angegebenen Bedingungen einer vollständigen Hydrolyse unterworfen, um Aluminiumoxidhydrat
auszufällen. Hierauf wurde jeweils der Reaktor unter vermindertem Druck aufgeheizt, um das nicht-wäßrige
Lösungsmittel vollständig abzutreiben, wobei in jedem Falle ein feinpulvriges Aluminiumoxidhydrat erhalten
wurde.
Das jeweils erhaltene Aluminiumoxidhydrat wurde mittels eines Extruders und einer Pelletisiervorrichtung in der
in Beispiel 1 geschilderten Weise weiterverarbeitet. Hierauf wurde die Druckfestigkeit der erhaltenen Pellets
zwischen Platten, ermittelt. Weiterhin wurden auch die hydrophilen Eigenschaften der einzelnen Aluminiumoxidhydrate
bestimmt.
Die verschiedenen Hydrolysebedingungen und die Ergebnisse der angestellten Untersuchungen sind in der folgenden
Tabelle zusammengestellt.
Ein Reaktor des auch im Beispiel 1 verwendeten Typs wurde mit 2,85 kg (25 Molen) Triäthylaluminium und 25 1
Heptan beschickt. In den Reaktor wurde dann bei einer Temperatur von 300C unter Rühren mit einer Geschwin-
-19-
S0982A/0681
digkeit von 200 Upm kontinuierlich Wasser mit einer Geschwindigkeit
von 90 g (5 Mole)/std einfließen gelassen. Gleichzeitig mit dem Zufließenlassen des Wassers in den
Reaktor war im Reaktionssystem das Ausfallen von Aluminiumoxidhydrat festzustellen. Die Wasserzufuhr wurde jedoch
so lange fortgesetzt, bis der Reaktor mit 450 g (25 Molen) Wasser beschickt war. Nun wurde mit der Wasserzufuhr
aufgehört." Vom Beginn der Umsetzung bis zur
Einstellung der Wasserzufuhr waren insgesamt 14O 1 (5,8 Mole) gasförmiges Äthan entstanden. Nun wurde der
Reaktorinhalt auf eine Temperatur von 95°C erhitzt und unter Rühren und Rückfluß des Heptans 1 std lang altern
gelassen. Während der Alterung war praktisch keine Äthanbildung mehr feststellbar.
Ein Teil des Reaktorinhalts wurde nun abgezogen und stehen gelassen. Hierauf wurde die überstehende Flüssigkeit
durch ein anderes Lösungsmittel ausgetauscht, worauf das Molekulargewicht des gebildeten Reaktionsprodukts durch
Gefrierpunkterniedrigung ermittelt würde. Es zeigte sich, daß das mittlere Molekulargewicht des Reaktionsprodukts 210 betrug.
Nun wurde der Reaktor bei einer Temperatur (des Reaktorinhalts)
von 95°C unter Rühren kontinuierlich mit Wasser in einer Geschwindigkeit von 300 g (16,7 Mole)/std
beschickt. Nachdem in den Reaktor 950 g (52,8 Mole) Wasser einfließen gelassen worden waren, konnte kaum mehr
eine Bildung von gasförmigem Äthan festgestellt werden. Es wurde also mit der Wasserzufuhr aufgehört. Vom Beginn
der Umsetzung bis zur Einstellung der Wasserzufuhr waren insgesamt 1800 1 (75 Mole) gasförmiges Äthan entstan-
509824/0681
den. Nun wurde das Heptan in der in Beispiel 1 geschilderten Weise abgetrieben, wobei 1,88 kg eines pulverförmigen
Aluminiumoxidhydrats erhalten wurden.
Wurde das erhaltene Aluminiumoxidhydrat in der in Beispiel
1 geschilderten Weise extrudiert, trennten sich das Wasser und das Aluminiumoxidhydrat voneinander und es
konnte letztlich kein Formkörper der ursprünglichen Gestalt erhalten werden.
Wurde das erhaltene Aluminiumoxidhydrat in der in Beispiel 1 geschilderten Weise pelletisiert, kam es zu keinem
Wachstum der Teilchen, so daß keine Pellets mit Durchmessern über 0,5 mm erhalten werden konnten.
Mit Ausnahme der Vergleichsbeispiele 8 und 9 wurden Alkylaluminiumverbindungen
in ihre Ätherkomplexverbindungen überführt, worauf diese unter den in der folgenden
Tabelle angegebenen Bedingungen zur Ausfällung von AIuminiumoxidhydrat
einer Hydrolyse unterworfen wurden. Nun wurden die einzelnen Reaktoren unter vermindertem Druck
zur vollständigen Verdampfung des nicht-reaktionsfähigen Lösungsmittels und zur Gewinnung von Aluminiumoxidhydrat
erhitzt.
Die erhaltenen Aluminiumoxidhydrate wurden in der in Beispiel 1 geschilderten Weise durch Extrusion und Pelletisieren
zu Formkörpern verarbeitet, von denen dann die Druckfestigkeit zwischen zwei Platten bestimmt wurde.
Weiterhin wurden die hydrophilen Eigenschaften der erhaltenen pulverförmigen Aluminiumoxidhydrate in der
in Beispiel 1 geschilderten Weise ermittelt.
-21-609824/0681
Die verschiedenen Hydrolysebedingungen und die Ergebnisse
der Ermittlung der physikalischen Eigenschaften der einzelnen Aluininiumoxidhydrate sind in der folgenden
Tabelle zusammengestellt:
-22-
■609824/0681
1 Triäthyl- aluminium 2,85(25) |
21,2 | gut | 6,0 | Tabelle | 2 Triäthyl- aluminium 8,00(70) |
27,7 | gut | 8,5 | 5 Triäthyl- aluminium 2,85(25) |
23,1 | gut | 6,1 | 2457592 | 22,7 | gut | 6,0 | |
' 1,4-Dioxan 25(293) |
1,61 | Beispiele | 1,4-Dioxan 55(411) |
1,75 | Tetrahydro furan 5(62) |
2,30 | 1,40 | ||||||||||
A | — | _ | _ | 4· Triäthyl- aluminium 6,27(55) |
|||||||||||||
B | 100 | 100 | 10 | Diäthyl- äther 25(242) |
|||||||||||||
C | 150 | 100 | 150 | — | |||||||||||||
D | 450 | 1500 | 450 | 100 | |||||||||||||
E | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 200 | |||||||||||||
P | 50 | 20 | 65 | 1000 | |||||||||||||
G | nein | nein | nein | 1,0 | |||||||||||||
H | - | 5 | 35 | ||||||||||||||
I | - | 100 | - | nein | |||||||||||||
J | 7000 | I8OOO | IO5OO | 1 | |||||||||||||
K | 1,0 | 1,5 | 1,0 | 35 | |||||||||||||
L | — | 1,4-Dioxan (12) |
Tetrahydro furan (20) |
85OO | |||||||||||||
M | 100 | 100 | 100 | 2,2 | |||||||||||||
N | 500 | 4oo | 300 | — | |||||||||||||
O | 900 | 2700 | . 900 | 100 | |||||||||||||
P | 2,0 | 2,1 | 2,0 | 500 | |||||||||||||
Q | 100 | 100 | 25 | 2000 | |||||||||||||
R | 5,0 | 5,1 | 3,0 | 2,0 | |||||||||||||
S | fein pulvrig . |
fein pulvrig |
fein- pulvrig |
35 | |||||||||||||
T | gut | gut | gut | 3,0 | |||||||||||||
U | fein pulvrig |
||||||||||||||||
V | gut | ||||||||||||||||
W | |||||||||||||||||
X | |||||||||||||||||
Y | |||||||||||||||||
Z | |||||||||||||||||
609824/0681
-23-
5 Triisobutyl- aluminium 4,95(25) |
20,7 | gut | 7,5 | Beispiele | 14,1 | gut | 3,5 | 7 Diisobutylalu- miniumhydrid 3,55(25) |
8,3 | gut | 2,7 | 8 Isopropoxydi- äthylaluminii 3,6(25) |
7,0 | gut | 2,4 | |
1,4-Dioxan 12,5(147) |
1,58 | 6 Trioctyl- aluminium 9,00(25) |
1,67 | Di-n-butyl- ■ äther 12,5(74) |
1,27 | Diisopropyl- äther ■' 5(35) |
1,29 | |||||||||
B | _ | Phenetol 25(198) |
609824 | Octan (7,5) | /0681 | Hexan (20) | ||||||||||
C | 20 | — | 100 | 100 | ||||||||||||
D | 150 | 100 | 125 | 150 | ||||||||||||
E | 45O | 220 | '5OO | 450 | ||||||||||||
P | 1,0 | 440 | 1,1 | 1,0 | ||||||||||||
G | 100 | 1,0 | 100 | 65 | ||||||||||||
H | nein | 130 | nein | nein | ||||||||||||
I | 2 | nein | - | - | ||||||||||||
J | 100 | 2 | - | - | ||||||||||||
K | 9500 | 125 | 3000 | 500 | ||||||||||||
L | 1,0 | 6OOO | 1,25 | 1,0 | ||||||||||||
M | Toluol (12,5) |
0,76 | ||||||||||||||
N | 100 | Octan aus der Teil hydrolyse ■ (7,5) |
100 | 100 | ||||||||||||
0 | 300 | 100 | 260 | 300 | ||||||||||||
P | 900 | 500 | 1300 | ■ 900 | ||||||||||||
Q | 2,0 | . 2700 | 2,9 | 2,0 | ||||||||||||
R | 100 | 6;0 | 125 | 65 | ||||||||||||
S | 3,0 | 50 | 4,0 | 3,0 | ||||||||||||
T | fein pulvrig |
7,0 | fein pulvrig |
fein pulvrig |
||||||||||||
U | gut | fein- pülvrig |
gut | gut | ||||||||||||
V | gut | |||||||||||||||
W | ||||||||||||||||
X | ||||||||||||||||
Y | ||||||||||||||||
Z | ||||||||||||||||
-24-
Portsetzung der | 1 Triäthyl- aluminium 2,85(25) |
Tabelle | 3 Triäthyl- aluminium 2,85(25) |
2457592 | 5) | 20 | |
Vergleichsbeispiele | Phenetol 12,5(99) |
200 | |||||
A | Heptan (25) | 2 Triäthyl- aluminium 2,85(25) |
Decan (12, | 4 Triäthyl- aluminium 8,00(70) |
I3OO | ||
B | 100 | Diisopropyl- äther 20(142) |
100 | 1,4-Dioxan 20(235) |
1,0 | ||
C | 90 | - | 150 | 100 | |||
D | 450 | 100 | 450 | nein | |||
E | 1,0 | 100 | 1,0 | 2 | |||
F | 30 | 300 | 173 | 50 | |||
G | ja | 0,67 | Ja | I35OO | |||
H | 1 | 50 | - | 3,5 | |||
I | 95 | nein | - | — | |||
J | 210 | 2 | I60 | 20 | |||
K | 1,0 | 50 | 1,0 | 400 | |||
L | — | 200 | — | 27OO | |||
M | 100 | 1,25 | 100 | 2,1 | |||
N | 300 | — | 300 | 100 | |||
O | 950 | + 100 | 900 | 3,1 | |||
P | 2,1 | 1050 | 2,0 | grobkörnig | |||
Q | 95 | 1050 | 120 | schlecht | |||
R | 3,1 | 2,33 | 3,0 | 0,8 | |||
S | grobkörnig | 68 | fein pulvrig |
schlecht | |||
T | unmöglich | 3,0 | schlecht | 0,1 | |||
U | - | grobkörnig | 1,5 | 0,10 | |||
V | unmöglich | schlecht | schlecht | ||||
W | - | 1,2 | 0,4 | ||||
X. | 0,51 | schlecht | 0,68 | ||||
Y | 0,2 | ||||||
Z | 0,82 |
509824/0681
-25-
5 Triäthyl- aluminiura 2,85(25) |
■ | 100 | - 25 - | der Tabelle | 2457592. | Vergleichsbeispiele | 20 | 7 Triäthyl- aluminium 3,42(30) |
8 9 Triisopropoxy- Triisopro- aluminium poxyalumini 4,08(20) 4,08(20) |
- | |
Diäthyl- äther 12,5(121) |
225 | Portsetzung | 6 Triisobutyl- aluminium 4,95(25) |
I50 | Phenetol 10(79) |
Diäthyl- äther 20(194) |
Isopropanol(2 | ||||
Pentan(12, | 225 | Tetrahydro furan 20(247) |
450 | — | — | 1 | |||||
A | 100 | 0,5 | 5) | 1,0 | 100 | 100 | 5,1 | ||||
B | 150 | 35 | 65 | 180 | 51 | 360 | |||||
C | 450 | 1,5 | nein | 540 | 360 | 1,0 | |||||
D | 1,0 | grobkörnig | - | 1,0 | 1,0 | 82 | |||||
E | 35 | schlecht (Blasen) |
- | 120 | 30 | ja schwach | |||||
P | nein | 0,5 | 9000 | nein | ja | 1 | |||||
G | - | schlecht (Blasen) |
1,0 | ■- | 1 | 82 | |||||
H | - | 0,1 | Tetrahydro furan (5) |
- | 30 | 950 | |||||
I | 5500 | — | 100 | 2500 | 26O | 0,89 | |||||
J | 1,0 | 600 | 1,5 | . 0,93 | Isopropanol aus der Teilhydro lyse (2,6) |
||||||
K | 6300 | Decan. (10) | Isopropanol aus der Teilhydro lyse (1,5) |
30 | |||||||
L | 14,0 | 20 | 100 | 180 | |||||||
M | 35 | 600 | I80 | 720 | |||||||
N | 15,0 | 2l60 | 720 | 2,0 | |||||||
O | ; grobkörnig | 4,0 | 2,0 | 82 | |||||||
P | schlecht | 173 | 30 | 3,0 | |||||||
Q | 1,7 | 5,0 | 3,0 | grobkörnig | |||||||
R | schlecht | grobkörnig | grobkörnig | schlecht | |||||||
S | 0,3 | schlecht | schlecht | .1,8 | |||||||
T | 1,02 | 2,2 ' | 1,1 " | schlecht | |||||||
U | schlecht | schlecht | 0,3 | ||||||||
V | 0,? | 0,1 | 0,55 | ||||||||
W | 0,48 | 0,42 | |||||||||
X | |||||||||||
Y | |||||||||||
Z | |||||||||||
509 824/06 81
-26-
Erleuterung zur Tabelle:
.Ausgangsmaterial:
A Alkylaluminiumverbindung kg (Mole)
B Äther
1 (Mole)
Hydrolyse und Alterungsbedingungen: Teilhydrolyse: . .
C zugesetztes Lösungsmittel (l) D Konzentration des zugeflossenen Wassers in Gew»·
E Wasserzufuhrgeschwindigkeit (g/std )-P Menge an zugespeistem Wasser (g)
G Molverhältnis Wasser/Alkylaluminiumverbindung H Temperatur (°C)
I Ausfällung von Aluminiumoxidhydrat
J Alterungsdauer (std)
K Alterungstemperatur (0C)
L mittleres Molekulargewicht
Vollständige Hydrolyse:
M Polyaluminoxankonzentration (Grammatom/1)
N zugesetztes Lösungsmittel (1) 0 Konzentration an zugeflossenem Wasser (Gew.-%)
P Wasserzufuhrgeschwindigkeit (g/std) Q Menge an zugespeistem Wasser (g)
R Molverhältnis Wasser/Alkylaluminiumverbindung S Temperatur (0C)
-27-509824/0681
T Molverhältnis Gesamtmenge an verwendetem Wasser/ Alkylaluminiumverbindung-'
Haupteigenschaften':
U Zustand des erhaltenen Pulvers V. Formbarkeit durch Extrusion^
W Druckfestigkeit der- extrudierten Formkörper (kg/cm ) X Formbarkeit durch Pelletisieren-^
Y Druckfestigkeit der durch Pelletisieren erhaltenen Formkörper (kg/cm )
Z Hydrophile Eigenschaften des Pulvers (g/g)
·' Gleichzeitig mit der Wasserzugabe fiel Aluminiumoxidhydrat
aus. Das heißt, es kam zu einer Ausfällung, bevor das Molverhältnis Wasser/Alkylaluminiumverbindung
0,8 erreichte.
509824/0681
Bemerkungen zur Tabelle:
(1) Molverhältnis, des bei der Teilhydrolyse zugesetzten
Wassers zu dem als Ausgangsmaterial verwendeten Alkylaluminium.
(2) Molverhältnis des bei der vollständigen Hydrolyse zugesetzten Wassers zu dem als Ausgangsmaterial
verwendeten Alkylaluminium.
(3) Molverhältnis der Gesamtsumme des bei der Teilhydrolyse und der vollständigen Hydrolyse zugesetzten
Wassers zu dem als Ausgangsmaterial verwendeten Alkylaluminium.
(4) Verhältnis des Gewichts des absorbierten Wassers in g zum Gewicht einer gepackten pulverförmigen Aluminiumoxidsilikatsäure
in g, bestimmt nach der Kapillarerhöhungsmethode (vgl. Jikken Kagaku Koza,
Band 7, Kaimen Kagaku, Seite 80, Verlag Maruzen Co., 1959).
(5) Formbarkeit:
unmöglich:
Das Ausformen durch Extrudieren konnte nicht durchgeführt werden, da sich beim Extrudieren
das Wasser und Aluminiumoxidhydrat voneinander trennten. Beim Ausformvorgang durch Pelletisieren
bildeten sich entweder keine Keime oder die Keime wuchsen nicht, so daß im großen und
ganzen eine Pelletisierung nicht möglich war.
schlecht:
Das Extrudieren und die Pelletisierung ließen
-29-509824/0681
sich nur unter Schwierigkeiten durchführen. Selbst hier war es nicht möglich, Formlinge nennenswerter
mechanischer Festigkeit herzustellen.
Beim Vergleichsbeispiel 1 wurde kein Äther mitverwendet. Bei den Vergleichsbeispielen 2, 5 und 6 wurdaientweder
bei der Teilhydrolyse weniger als 0,8 Mol Wasser oder letztlich bei der Vervollständigung der Gesamtreaktion
weniger als 2 Mole oder mehr als 10 Mole Wasser pro Mol Alkylaluminiumverbindung verwendet. Beim Vergleichsbeispiel
3 wurde bei einer höheren Temperatur bei der Teilhydrolyse
als 1500C gearbeitet. Beim Vergleichsbeispiel
4 wurde die Konzentration an Aluminium bei der vollständigen Hydrolyse von 3,0 Grammatomen Aluminium pro Liter
nicht-reaktionsfähiges Lösungsmittel überschritten. Beim Vergleichsbeispiel 7 wurde die Temperatur von 1500C überschritten.
Bei den Vergleichsbeispielen 8 und 9, bei denen Trialkylaluminium als Ausgangsmaterial verwendet wurde,
wuchsen die Keime beim Pelletisieren nicht, was auf den niedrigen Polymerisationsgrad oder eine größere Menge
an verbackenen Teilchen zurückzuführen war. Andererseits kam es auch beim Extrudieren zu einer Trennung des
Wassers und Aluminiumoxidhydrats voneinander, so daß letztlich nicht extrudiert werden konnte. Selbst wenn
ein Formvorgang möglich war, besaßen die erhaltenen Formkörper, wie aus der Tabelle hervorgeht, eine schlechte
mechanische Festigkeit. Letztlich wurden also bei den Vergleichsbeispielen nur pulverförmige Aluminiumoxidhydrate
schlechter Formeigenschaften erhalten. Selbst wenn die Aluminiumoxidhydrate zu Formkörpern verarbei- .
tet werden konnten, besaßen diese recht schlechte mechanische Festigkeitseigenschaften.
' oder dergleichen
-30-509824/0681
Claims (19)
- PatentansprücheVerfahren zur Herstellung von+Aluminiumoxidhydrat durch Hydrolyse von Alkylaluminiumverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die jeweilige Alkylaluminiumverbindung in eine Ätherkomplexverbindung überführt; die erhaltene Ätherkomplexverbindung unter Rühren in Gegenwart eines nicht-reaktionsfähigen Lösungsmittels bei einer Temperatur von höchstens etwa 1500C teilweise zu einem Polyaluminoxan hydrolysiert, wobei man so lange das Ausfallen von Aluminiumoxidhydrat verhindert, bis mindestens 0,8 Mol Wasser mit 1 Mol der Alkylaluminiumverbindung reagiert hat; das gebildete Polyaluminoxan unter Rühren in einer Konzentration von höchstens etwa 3 Grammatomen Aluminium pro Liter eines nicht-reaktionsfähigen Lösungsmittels bei einer Temperatur von etwa 10° bis 1500C vollständig hydrolysiert, wobei man letztlich jedes Mol der eingesetzten Alkylaluminiumverbindung vollständig mit bis 10 Molen Wasser hydrolysiert, und das gebildete Aluminiumoxidhydrat ausfällt und schließlich das ausgefallene Aluminiumoxidhydrat von dem nicht-reaktionsfähigen Lösungsmittel abtrennt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von einer Alkylaluminiumverbindung der allgemeinen Formel:worin R1 für ein Wasserstoffatom oder einen Alkyl- oder Alkoxyrest steht und R2 und R, jeweils einenpulverförmiger)!509824/0681Alkylrest bedeuten, ausgeht.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkylaluminiumverbindung Trimethylaluminium, Triäthylaluminium, Tri-n-propylaluminium, Trin-butylaluminium, Triisobutylaluminium, Tripentylaluminium, Trihexylaluminium, Trioctylaluminium, Diäthylaluminiumhydrid, Di-n-propylaluminiumhydrid, Dii sobutylaiuminiumhydrid, Dipentylaluminiumhydrid, Dihexylaluminiumhydrid, Dioctylaluminiumhydrid, Äthoxydiäthylaluminium, Isopropoxydiäthylaluminium, Isopropoxydipropylaluminium, Äthoxydibutylaluminium, Isopropoxydibutylaluminium, Butoxydibutylaluminium und/ oder Hexoxydioctylaluminium verwendet.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man (zur Herstellung der Ätherkomplexverbindung) eine Ätherverbindung verwendet, die einen Siedepunkt von höchstens 175°C aufweist und mit einer Alkylaluminiumverbindung eine Koordinationsverbindung zu bilden vermag.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Äther Dimethyläther, Diäthyläther, Diisopropyläther, Di-n-propyläther, Diallyläther, Äthyln-propyläther, Methyl-n-butyläther, Anisol, Phenetol, Dioxan, Tetrahydrofuran, Dihydrofuran, Furan und/oder Tetrahydropyran verwendet.·
- 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Teilhydrolyse durch langsames Zugeben von Wasser unter Rühren durchführt.-32-509824/0681
- 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Teilhydrolyse durch Zugabe von Wasser in gelöster Form enthaltendem Äther durchführt.
- 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Teilhydrolyse bei einer Temperatur von etwa 10° bis etwa 1100C durchführt.
- 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man (bei der Teilhydrolyse) ein Polyaluminoxan mit einem mittleren Molekulargewicht von mindestens herstellt.
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man (bei der Teilhydrolyse) ein Polyaluminoxan mit einem mittleren Molekulargewicht von etwa 500 bis etwa 30000 herstellt.
- 11.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polyaluminoxan vor der vollständigen Hydrolyse einer Alterung unterwirft.
- 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polyaluminoxan etwa 0,5 bis etwa 10 std lang bei einer Temperatur von etwa 0° bis 16O°C altert. .
- 13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die vollständige Hydrolyse bei einer Konzentration (des Polyaluminoxans) von 0,5 bis 2,5 Grammatom (en) Aluminium pro Liter des nicht-reaktionsfähigen Lösungsmittels durchführt.-33-509824/0681
- 14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man jedes Mol der eingesetzten Alkylaluminiumverbindung letztlich mit 2,5 bis 7 Molen Wasser hydrolysiert. . · .
- 15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die vollständige Hydrolyse bei einer Temperatur von etwa 20° bis etwa 1100C durchführt.
- 16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser in flüssiger Form zusetzt.
- 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man kontinuierlich Wasser zusetzt,
- 18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser diskontinuierlich zuführt.
- 19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als nicht-reaktionsfähiges (nicht-wäßriges) Lösungsmittel Dimethyläther, Diäthyläther, Diisopropyläther, Di-n-propyläther, Diallyläther, Äthyl-npropyläther, Methyl-n-butyläther, Anisol, Phenetol, Dioxan, Tetrahydrofuran, Dihydrofuran, Furan, Tetrahydropyran, Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Cyclopentan, Cyclohexan, Cyclohexen, Benzol, Toluol, Xylol, Petroläther, Äthylbenzol, Cumol, Methylcyclohexan und/ oder Äthylcyclohexan verwendet.509824/0681
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