DE3323135A1 - STABILIZED RED PHOSPHORUS AND METHOD FOR STABILIZING RED PHOSPHORUS - Google Patents
STABILIZED RED PHOSPHORUS AND METHOD FOR STABILIZING RED PHOSPHORUSInfo
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Description
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Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft roten Phosphor, welcher gegen Oxidation stabilisiert ist.The invention relates to red phosphorus, which is anti-oxidation is stabilized.
Es ist bekannt, daß roter Phosphor beim Lagern in feuchter Atmosphäre eine chemische Reaktion eingeht, wobei verschiedene Phosphor säuren, hauptsächlich Phosphor ige.^äure und Phosphorsäure, sowie Phosphin gebildet werden. Die Bildung des stark toxischen Phosphins gibt Anlaß zu gefährlichen Arbeitsbedingungen und die Bildung von Phosphorigeiwäure und Phosphorsäure ist für die endliche Verwendung von rotem Phosphor unerwünscht. Aluminium in Form des Hydroxids wurde in großem Umfang zur Stabilisierung von rotem Phosphor gegenüber einer derartigen Oxidation verwendet. Es werden jedoch relativ große Mengen Aluminium benötigt, um einen erheblichen Stabilisierungsgrad zu erreichen.It is known that red phosphorus undergoes a chemical reaction when stored in a humid atmosphere, with various Phosphoric acids, mainly phosphoric acid and phosphoric acid, as well as phosphine are formed. The formation of the highly toxic phosphine gives rise to dangerous working conditions and the formation of phosphoric acid and phosphoric acid is undesirable for the finite use of red phosphorus. Aluminum in the form of hydroxide has been used in large quantities Scope used to stabilize red phosphorus against such oxidation. However, it will be relative Large amounts of aluminum are required to achieve a significant degree of stabilization to reach.
Ein zusätzliches Problem, das bei Behandlung mit Aluminium nach dem Stand der Technik auftritt, besteht darin, daß das Produkt schwierig zu verarbeiten ist. Eine Schicht von Aluminiumoxid wird auf die Teilchen von rotem Phosphor in einer wässrigen Dispersion dieser Teilchen ausgefällt, und danach wird der behandelte rote Phosphor abfiltriert und getrocknet. Ein wirksames Filtrieren des behandelten roten Phosphors ist schwierig zu erreichen aufgrund der Gelierung des Aluminiumhydroxids und große Mengen Wasser werden vom Aluminiumhydroxid zurückgehalten.An additional problem encountered with prior art treatment with aluminum is that the Product is difficult to process. A layer of aluminum oxide is placed on the particles of red phosphorus an aqueous dispersion of these particles is precipitated, and then the treated red phosphorus is filtered off and dried. Effective filtration of the treated red phosphorus is difficult to achieve due to gelation of the aluminum hydroxide and large amounts of water are retained by the aluminum hydroxide.
-J i.. O ι C/ J-J i .. O ι C / J
Vor kurzem wurde gemäß der US-PS 4 115 522 vorgeschlagen, eine Stabilisierung durch Verwendung der Salze von Aluminium, Magnesium, Calcium oder Zink mit Orthophosphorsäure zu bewirken. Das Aluminiumsalz ist am wirksamsten, aber auch hier werden relativ große Mengen benötigt.Recently, US Pat. No. 4,115,522 proposed stabilization by using the salts of aluminum, To effect magnesium, calcium or zinc with orthophosphoric acid. The aluminum salt is most effective, but here too relatively large quantities are required.
Gemäß einem noch jüngeren Vorschlag der US-PS 4 210 630 kann eine verbesserte Stabilisierung durch Verwendung von Bleihydroxid in Kombination mit Aluminiumhydroxid erreicht werden. Nach einem weiteren Vorschlag gernälJ der CA-PS 1097 152 kann jedes Teilchen von rotem Phosphor künstlich mit einem dünnen Film eines gehärteten Melamin-formaldehydharzes bedeckt werden.According to an even more recent proposal of US Pat. No. 4,210,630, improved stabilization can be achieved by using lead hydroxide can be achieved in combination with aluminum hydroxide. According to a further suggestion in accordance with CA-PS 1097 152, anyone can Particles of red phosphorus are artificially covered with a thin film of cured melamine-formaldehyde resin.
Es wurde überraschenderweise nunmehr gefunden, daß Titandioxid und Titanphosphat besonders wirksame Stabilisatoren von rotem Phosphor sind und in geringeren Mengen verwendet werden können, als sie bei der Behandlung mit Aluminiumhydroxid verwendet werden. Zusätzlich kann, wenn das Titandioxid und Titanphosphat durch Ausfällen aus einem wässrigen Medium aufgebracht werden, der behandelte rote Phosphor leicht und schnell filtriert werden, im Gegensatz zur Behandlung mit Aluminiumhydroxid.It has now surprisingly been found that titanium dioxide and titanium phosphate are particularly effective stabilizers are of red phosphorus and can be used in lesser amounts than when treated with aluminum hydroxide be used. In addition, if the titanium dioxide and titanium phosphate can be applied by precipitation from an aqueous medium the treated red phosphorus can be filtered easily and quickly, in contrast to treatment with Aluminum hydroxide.
Im Gegensatz zu dem mit Aluminiumhydroxid behandelten roten Phosphor kann der mit Titandioxid behandelte rote Phosphor gemäß der Erfindung auf erhöhte Temperaturen bis zu 300°C erhitzt werden, ohne daß Wasser entwickelt wird, wodurch das Produkt geeignet ist, Kunststoffen zugesetzt zu werden, die bei hohen Temperaturen verarbeitet werden.In contrast to the red phosphorus treated with aluminum hydroxide, the red phosphorus treated with titanium dioxide can be heated according to the invention to elevated temperatures up to 300 ° C without water is developed, whereby the Product is suitable to be added to plastics that are processed at high temperatures.
Der rote Phosphor, der durch Titandioxid oder Titanphosphat erfindungsgemäß behandelt wird, liegt in Teilchenform mit einer Teilchengröße von höchstens 2 mm und vorzugsweise etwa 0,01 bis 0,15 mm vor. Die Teilchen aus rotem Phosphor werden zu einer homogenen Mischung mit Titandioxid oder Titanphosphat gebracht. Die Menge der Titanverbindung kann von etwa 0,05 bisThe red phosphorus which is treated by titanium dioxide or titanium phosphate according to the invention is present in particulate form a particle size of at most 2 mm and preferably about 0.01 to 0.15 mm. The particles are made of red phosphorus brought to a homogeneous mixture with titanium dioxide or titanium phosphate. The amount of the titanium compound can be from about 0.05 to
ο ο ο Q ι ο ςο ο ο Q ι ο ς
U ν i j ι ο jU ν i j ι ο j
etwa 2,0 Gew.-%, ausgedrückt als Titan, schwanken.about 2.0% by weight in terms of titanium.
Die Behandlung des roten Phosphors mit Titandioxid kann in wässriger Phase durchgeführt werden, um ein Ausfällen von hydratisiertem Titandioxid auf dem roten Phosphor zu bewirken, wonach getrocknet und entwässcx't wird. In dieser Verfahrensweise können die Teilchen aus rotem Phosphor in Wasser suspendiert werden, und die erhaltene Aufschlämmung kann auf etwa 60 bis 95°C, vorzugsweise etwa 80 bis 90°C erhitzt werden. Die erhitzte Aufschlämmung wird allmählich mit der benötigten Menge eines wasserlöslichen Titansalzes vermischt, z. B. mit Titansulfat oder Titantetrachlorid, um den gewünschten Behandlungsgrad bei leicht saurem pH-Wert zu erreichen. Der pH-Wert der Aufschlämmung wird dann auf einem Wert im Bereich von etwa 2 bis etwa 6 eingestellt, um ein Ausfällen des hydratisierten Titandioxids aus den Teilchen aus rotem Phosphor zu bewirken. Das Gemisch wird filtriert und der behandelte rote Phosphor getrocknet und entwässert bei einer Temperatur von etwa 100 bis etwa 130 C in einem Vakuumofen. The treatment of the red phosphorus with titanium dioxide can be carried out in the aqueous phase in order to prevent precipitation to effect hydrated titanium dioxide on the red phosphorus, after which it is dried and dehydrated. In this procedure For example, the red phosphorus particles can be suspended in water and the resulting slurry can on about 60 to 95 ° C, preferably about 80 to 90 ° C. The heated slurry will gradually increase with what is needed Amount of a water-soluble titanium salt mixed, e.g. B. with titanium sulfate or titanium tetrachloride to achieve the desired To achieve the degree of treatment at a slightly acidic pH. The pH of the slurry is then adjusted to a value of im Range from about 2 to about 6 adjusted to prevent precipitation of the hydrated titanium dioxide from the particles of red Effect phosphorus. The mixture is filtered and the treated red phosphorus is dried and dehydrated at a temperature of about 100 to about 130 C in a vacuum oven.
Die Behandlung der Teilchen von rotem Phosphor durch Titanphosphat kann in der wässrigen Phase in analoger Weise wie die Behandlung mit Titandioxid in wässriger Phase, wie eben beschrieben, durchgeführt werden, mit der Ausnahme, daß Orthophosphorsäure oder ein wasserlösliches Salz der Orthophosphorsäure, z. B. Natriumdihydrogenphosphat, und Titansulfat zur Aufschlämmung zugegeben werden, anstatt daß Titansulfat oder Titantetrachlorid als solche zugegeben werden.Treatment of the red phosphorus particles by titanium phosphate can in the aqueous phase in a manner analogous to the treatment with titanium dioxide in the aqueous phase, as just mentioned described, with the exception that orthophosphoric acid or a water-soluble salt of orthophosphoric acid, z. B. sodium dihydrogen phosphate, and titanium sulfate can be added to the slurry instead of titanium sulfate or titanium tetrachloride can be added as such.
Eine alternative Verfahrensweise für die Behandlung des roten Phosphors mit Titandioxid geschieht durch die Bildung des Titandioxids in der Dampfphase. Eine solche Verfahrensweise ist günstig, wenn die Quelle für das Titan ein leicht hydrolysierbares organisches Titanat ist, z. B. diejenigen leicht hydrolysierbaron organischen Titanate der Firma DuPont,An alternative procedure for treating the red phosphorus with titanium dioxide is through formation of titanium dioxide in the vapor phase. Such a practice is beneficial when the source of the titanium is easy hydrolyzable organic titanate, e.g. B. those easily hydrolyzable organic titanates from DuPont,
die unter den Bezeichnungen Tyzor TPT (Tetraisopropyltitanat) und Tyzor TBT (Tetrabutyltitanat) vertrieben werden. In diesem Verfahren kann das flüssige Titanat durch eine Zerstäubungsdüse in einen Strom von heißer trockener Luft bei einer Temperatur von etwa 150 bis etwa 180°C eindosiert werden, wobei dieser Strom anschließend in Kontakt mit den Teilchen aus rotem Phosphor gebracht wird. Alternativ kann ein vorerhitzter Strom von Stickstoff oder einem anderen geeigneten Gas durch das flüssige Titanat geleitet werden, und der erhaltene Strom in Berührung mit dem roten Phosphor gebracht werden. Der Kontakt zwischen den Dämpfen des organischen Titanats, die vom Gasstrom getragen werden, und den Teilchen des roten Phosphors verursacht eine Adsorption des organischen Titanats auf den Teilchen aus rotem Phosphor.which are sold under the names Tyzor TPT (tetraisopropyl titanate) and Tyzor TBT (tetrabutyl titanate). In this Process can transfer the liquid titanate through an atomizing nozzle into a stream of hot dry air at one temperature from about 150 to about 180 ° C are metered in, wherein this current is then brought into contact with the red phosphorus particles. Alternatively, a preheated Stream of nitrogen or other suitable gas can be passed through the liquid titanate, and the stream obtained be brought into contact with the red phosphorus. The contact between the vapors of the organic titanate emitted by the Gas flow are carried, and the particles of the red phosphorus causes adsorption of the organic titanate on the Particles of red phosphorus.
In ähnlicher Weise können einige anorganische Titanverbindungen, die leicht hydrolysieren, z. B.· Titantetrachlorid, für die Dampfbehandlung verwendet werden. Der rote Phosphor kann mit Titantetrachlorid in einem geschlossenen Behälter bei Umgebungstemperatur vermischt werden, um eine Adsorption des Titantetrachlorids mit den Teilchen aus rotem Phosphor zu verursachen.Similarly, some inorganic titanium compounds that readily hydrolyze, e.g. B. Titanium tetrachloride, for steam treatment can be used. The red phosphorus can be combined with titanium tetrachloride in a closed container Ambient temperature are mixed in order to adsorb the titanium tetrachloride with the particles of red phosphorus cause.
Die Teilchen aus rotem Phosphor, welche die Titanverbindung tragen, werden anschließend Feuchtigkeit ausgesetzt, um das Titanat zu hydrolysieren und eine Beschichtung aus Titandioxid auf der Oberfläche der Teilchen aus rotem Phosphor zu bilden. Die Nebenprodukte der Hydrolyse werden durch Erhitzen unter Vakuum entfernt, um Geruchsbildung beim Lagern zu vermeiden.The red phosphorus particles that carry the titanium compound are then exposed to moisture to protect the Hydrolyze titanate and form a coating of titanium dioxide on the surface of the red phosphorus particles. The by-products of hydrolysis are removed by heating under vacuum to avoid odor formation during storage.
Die Behandlung der Teilchen aus rotem Phosphor mit Titantetrachlorid oder einer anderen leicht hydrolysierbaren Titanverbindung, z. B. hydrolysierbaren organischen Titanaten, kann angewendet werden zur Entfernung von restlicher Feuchtigkeit aus dem roten Phosphor. In dieser Verfahrensweise wird das Titantetrachlorid mit den Teilchen aus rotem Phosphor inTreatment of the red phosphorus particles with titanium tetrachloride or another easily hydrolyzable titanium compound, e.g. B. hydrolyzable organic titanates, can be used to remove residual moisture from the red phosphorus. In this procedure the titanium tetrachloride with the particles of red phosphorus in
einem geschlossenen Behälter bei Umgebungstemperatur 1 bis 2 h lang behandelt. Die Reaktion tritt auf zwischen der Feuchtigkeit in den Teilchen von rot:um Phosphor und dem Titantetrachlorid, welches das Titandioxid biIdol.a closed container at ambient temperature for 1 to 2 hours long treated. The reaction occurs between the moisture in the particles of red: around phosphorus and the titanium tetrachloride, which the titanium dioxide biIdol.
Die Menge Titantetrachlorid, die verwendet wird, hängt vom Feuchtigkeitsgehalt der Teilchen aus rotem Phosphor ab. Etwaiges überschüssiges Titantetrachlorid kann zusammen mit HCl als Nebenprodukt mit trockener Luft oder trockenem Stickstoff ausgetrieben werden. Die Entfernung von Feuchtigkeit aus rotem Phosphor in dieser Weise stabilisiert nicht nur den roten Phosphor, sondern erlaubt auch das Trocknen des roten Phosphors ohne Erhitzen auf übermäßig hohe Temperaturen.The amount of titanium tetrachloride that is used depends on the moisture content of the red phosphorus particles. Anything Excess titanium tetrachloride can be used along with HCl as a by-product with dry air or dry nitrogen be driven out. Removing moisture from red phosphorus in this way not only stabilizes the red one Phosphorus, but also allows the red phosphorus to dry out without heating to excessively high temperatures.
Roter Phosphor, der mit Titandioxid oder Titanphosphat erfindungsgemäß behandelt worden ist, ist erheblich stabiler als ein solcher, der mit Aluminiumphosphat, Aluminiumhydroxid oder einer Kombination von Aluminium und ßleihydruxid in gleicher Auftragsmenge von Titan und Aluminium behandelt worden ist. Titandioxid ist geringfügig besser als Titanphosphat bei der Stabilisierung von rotem amorphem Phosphor.Red phosphorus, that with titanium dioxide or titanium phosphate according to the invention has been treated is considerably more stable than one that has been treated with aluminum phosphate, aluminum hydroxide or a combination of aluminum and ßleihydruxid in the same amount treated by titanium and aluminum. Titanium dioxide is slightly better than titanium phosphate in stabilizing of red amorphous phosphorus.
Obwohl bekannt ist, die Stabilität zu verbessern, die mit Aluminiumhydroxid erruic:lil wird, durch Verwendung einej Kombination von B.'.eihydroxid (vgl. US-PS 4 210 630) wurde gefunden, daß die Kombination von Titandioxid mit Aluminiumoder Bleioxiden keine größere Stabilität als mit Titandioxid allein zeigt, fs ist daher bevorzugt, erfindungsgemäß Titandioxid allein cder Titanphosphat allein zu verwenden.Although it is known to improve the stability that becomes erruic: lil with aluminum hydroxide, by using a combination von B. '. Egg hydroxide (see. US Pat. No. 4,210,630) has been found that the combination of titanium dioxide with aluminum or Lead oxides show no greater stability than with titanium dioxide alone, so titanium dioxide is preferred according to the invention to use alone or the titanium phosphate alone.
Roter Phosphor, der in erfindungsgemäßer Weise behandelt worden ist, benötigt viel weniger Zeit zum Filtrieren und zeigt eine viel geringere Rückhaltekraft für Wasser als roter Phosphor, der mit Aluminiumhydroxid behandelt worden ist, was eine erhebliche Verminderung der Verarbeitungsdauer hervorruft, die erfindungsgemäß benötigt wird, gegenüber demRed phosphorus that has been treated in the manner according to the invention takes much less time to filter and shows a much lower retention force for water than red Phosphorus that has been treated with aluminum hydroxide, which significantly reduces the processing time causes, which is required according to the invention, compared to the
ίο -ίο -
Stand der Technik.State of the art.
Die verbesserte Stabilität, die erfindungsgemäß erreicht wird, ergibt eine erhebliche Verminderung der Säurebildung und der Erzeugung von Phosphin beim Lagern des behandelten roten Phosphors .The improved stability achieved according to the invention results in a significant reduction in acid and phosphine production when the treated red phosphorus is stored .
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. In den Beispielen wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, worin:The invention is illustrated in more detail by the following examples. In the examples reference is made to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 ei.ne graphische Darstellung der Wirkung von Titandioxid und von Aluminiumhydroxid auf die Oxidationsstabilität von rotem Phosphor darstellt,Fig. 1 is a graphical representation of the effect of titanium dioxide and of aluminum hydroxide on oxidation stability of red phosphorus represents
Fig. 2 eine graphische Darsrellung der Wirkung von Titan- und Aluminiumverbindungen auf die Oxidationsstabilität von rotem Phosphor ist, Figure 2 is a graphical illustration of the effect of titanium and aluminum compounds on the oxidation stability of red phosphorus;
Fig. 3 die graphische Darstellung der Wirkung von Titandioxid in Kombination mit Hydroxiden anderer Metalle auf die Oxidationsstabilität von rotem Phosphor ist, undFigure 3 is a graph showing the effect of titanium dioxide in combination with other hydroxides Metals on the oxidation stability of red phosphorus is, and
Fig. 4 die graphische Darstellung der Wirkung des ρII— WerLa bei der Fällung von TiLandioxid auf die Oxidationsstabilität, von rotem Phosphor ist.4 shows the graphic representation of the effect of the ρII- WerLa in the precipitation of TiLandioxid on the Oxidation stability, of red phosphorus is.
Beispiel 1example 1
Roter amorpher Phosphor in einer Teilchengröße von üblicherweise 0,15 bis 0,01 mm wurde in Wasser bis zu einer Konzentration von etwa 25 Gew.-% rotem amorphem Phosphor suspendiert und die erhaltene Aufschlämmung auf etwa 80 bis 90°C erhitzt.Red amorphous phosphorus in a particle size of usually 0.15 to 0.01 mm was dissolved in water to a concentration suspended by about 25 wt .-% red amorphous phosphorus and the resulting slurry heated to about 80 to 90 ° C.
Es wurden wechselnde Mengen Titansulfat, entsprechend 2 000, 3 000 und 5 000 ppm Titan zu Proben der Aufschlämmung zugegeben und der pH-Wert der Aufschlämmung auf 3 eingestellt, um hydratisiertes Titandioxid darauf auszufällen. Die Suspension wurde eine weitere Stunde gerührt, das Gemisch wurde filtriert und der Filterrückstand bei etwa 100°C etwa 16 h im Vakuumofen getrocknet.Alternating amounts of titanium sulfate, corresponding to 2,000, 3,000, and 5,000 ppm titanium, were added to samples of the slurry and the pH of the slurry adjusted to 3 µm then precipitate hydrated titanium dioxide. The suspension was stirred for a further hour, the mixture was filtered and the filter residue at about 100 ° C for about 16 h in a vacuum oven dried.
Die Proben von behandeltem rotem Phosphor wurden auf Oxidationsstabilität geprüft und die Ergebnisse mit denjenigen für nicht behandelten roten Phosphor und mit Aluminiumhydrid behandelten roten Phosphor verglichen. Die Behandlung mit Aluminiumhydroxid wjrde unter Verwendung von Aluminiumoxid beim pH-Wert 9 zur Ausfällung von Aluminiumhydroxid auf dem roten Phosphor in einer Menge entsprechend 2 000 ppm Al durchgeführt .The samples of treated red phosphorus were tested for oxidative stability and the results compared to those for untreated red phosphorus and treated with aluminum hydride compared to red phosphorus. The treatment with aluminum hydroxide would be done with the use of aluminum oxide pH 9 was carried out for the precipitation of aluminum hydroxide on the red phosphorus in an amount corresponding to 2,000 ppm Al .
Die Oxidationsstabilität des roten Phosphors wurde dadurch geprüft, daß Proben bei 70°C unter 100 % relativer Luftfeuchte gelagert wurden und die Acidität, ausgedrückt als Phosphorsäure, durch Titration gemessen wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Zeichnung Fig. 1 dargestellt.The oxidation stability of the red phosphorus was tested by storing samples at 70 ° C. under 100 % relative humidity and measuring the acidity, expressed as phosphoric acid, by titration. The results obtained are shown in FIG. 1.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist mit Titandioxid behandelter roter amorpher Phosphor äußerst stabil bei Mengen an Titan von 3 000 ppm und mehr. Die Behandlung mit Titandioxid beim gleichen Konzentrationsgrad (2 000 ppm) erzeugt eine größere Stabilität im Vergleich mit Aluminium behandeltem rotem Phosphor.As can be seen from Fig. 1, red amorphous phosphorus treated with titanium dioxide is extremely stable with amounts of titanium of 3,000 ppm and more. Treatment with titanium dioxide at the same level of concentration (2,000 ppm) produces a greater one Stability compared to red phosphorus treated with aluminum.
Es wurde auch beobachtet, daß die Menge PH3, die aus dem roten Phosphor entwickelt wird, ebenfalls erheblich durch die Behandlung mit Titandioxid abnimmt.It has also been observed that the amount of PH 3 evolved from the red phosphorus also decreases significantly upon treatment with titanium dioxide.
Roter Phosphor in einer typischen Teilchengröße von 0,15 bis 0,01 mm wurde nach dem Kochen mit Ätznatron zur Entfernung von nicht umgesetztem gelbem Phosphor mit Titan- und Aluminiumverbindungen behandelt, unter Anwendung der Verfahrensweisen gemäß Beispiel 1. Die Behandlung mit Titanphosphat wurde durch Zugabe von NaLr i uiud j hydrogenphosphat zur Aufschlämmung zusammen mit Titansulfat, und Einstellen des pH-Werts auf etwa 3 erreicht.Red phosphorus, with a typical particle size of 0.15 to 0.01 mm, was boiled with caustic soda for removal of unreacted yellow phosphorus treated with titanium and aluminum compounds using the procedures according to Example 1. Treatment with titanium phosphate was added to the slurry by adding sodium hydroxide and hydrogen phosphate along with titanium sulfate, and adjusting the pH to about 3.
Die behandelten Proben wurden auf Säureentwicklung unter den in Beispiel 1 wiedergegebenen Bedingungen geprüft, und die Ergebnisse in der Zeichnung Fig. 2 graphisch dargestellt.· Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der rote amorphe Phosphor, der mit Titandioxid oder Titanphosphat behandelt ist, erheblich stabiler als derjenige, der mit Aluminiumphosphat oder einer Kombination von Aluminium- und Bleihydroxiden behandelt worden ist, mit den gleichen Gehalten von Titan und Aluminium (3 000 ppm). Im Falle der Behandlung mit Aluminiumphosphat war der amorphe rote Phosphor erheblich weniger stabil, wenn er beim pH-Wert 7 behandelt wurde, als bei einer Behandlung beim pH-Wert 3,2.The treated samples were tested for acid development under the conditions given in Example 1, and the Results are shown graphically in the drawing Fig. 2. As can be seen from Fig. 2, the red amorphous phosphorus, treated with titanium dioxide or titanium phosphate is considerably more stable than that treated with aluminum phosphate or a combination of aluminum and lead hydroxides has been treated with the same contents of titanium and aluminum (3,000 ppm). In the case of the aluminum phosphate treatment, the amorphous red phosphorus was considerably less stable when it was treated at pH 7 than when treated at pH 3.2.
Die behandelten Proben wurden auch auf Entwicklung von Phosphin geprüft und mit unbehandelten Proben verglichen. Portionen von 1 g wurden in Glasbehältern (69 cm ) mit einer Trennwand gelagert, durch die mittels einer Spritze direkt Proben entnommen werden konnten. Nach wiederholtem Rühren und Stehenlassen bei Raumtemperatur wurde die Phosphinkonzentration (ausgedrückt in ppm Gewichtsmenge rotem Phosphor) durch Gaschromatographie mit einem flammphotometrisehen Detektor geprüft. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I wiedergegeben.The treated samples were also checked for development of phosphine and compared to untreated samples. Portions of 1 g were stored in glass containers (69 cm) with a partition, through which by means of a syringe directly Samples could be taken. After repeated stirring and standing at room temperature, the phosphine concentration became (expressed in ppm weight of red phosphorus) by gas chromatography with a flame photometry Detector checked. The results obtained are shown in Table I below.
^ ο ο ο 1 ^ -τ^ ο ο ο 1 ^ -τ
J J Z. J IjJJ J Z. J IjJ
Probe Behandlung Versuchsdauer PH -KonzSample treatment test duration PH conc
Nr. (Tage) (ppm)No. (days) (ppm)
1 RAP+) + 3000 ppm Al als AlPO4, 6 2,12 pH 71 RAP +) + 3000 ppm Al as AlPO 4 , 6 2.12 pH 7
2 wie 1, aber Behandlung beim 6 0,27 pH 3,22 as 1, but treatment at 6 0.27 pH 3.2
3 RAP + 3000 ppm Ti als TiO2 6 0,333 RAP + 3000 ppm Ti as TiO 2 6 0.33
4 RAP + 3000 ppm Ti als Ti-Phosphat 6 0,384 RAP + 3000 ppm Ti as Ti phosphate 6 0.38
5 RAP + 30J0 ppm Al als Al(OH)3 6 0,12 + 8500 ppm Pb als Pb(OH)2 5 RAP + 30J0 ppm Al as Al (OH) 3 6 0.12 + 8500 ppm Pb as Pb (OH) 2
6 ünbehandeltes IiAP 6 2,236 untreated IiAP 6 2.23
7 übliches RAP 10 8,067 usual RAP 10 8.06
+) RAP ist roter amorpher Phosphor+) RAP is red amorphous phosphorus
Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 1 ersichtlich, war die Phosphinentwicklung stark vermindert durch Behandlung des roten amorphen Phosphors sowohl mit Aluminium wie auch mit Titanverbindungen.As can be seen from the results in Table 1, the Phosphine evolution greatly reduced by treating the red amorphous phosphorus with both aluminum and with Titanium compounds.
ο Ο 9 Q 1 ^ ΐ~ο Ο 9 Q 1 ^ ΐ ~
O N-' /1 W ϊ V-/ .JO N- '/ 1 W ϊ V - / .J
Beispiel 3Example 3
Es wurden Proben von rotem amorphem Phosphor einer typischen Teilchengröße von 0,15 bis 0,01 nun mit einer Kombination von Titandioxid und anderen Metallvcrbindungen behandelt, unter Verwendung der Verfahrensweise von Beispiel 1, wobei die entsprechenden Salze verwendet wurden, um ein Ausfällen der anderen Metalle in Hydroxidform zu bewirken.There were samples of red amorphous phosphorus with a typical particle size of 0.15 to 0.01 now with a combination of Titanium dioxide and other metal compounds treated, among Using the procedure of Example 1 with the appropriate Salts have been used to cause precipitation of the other metals in hydroxide form.
Die behandelten Proben wurden auf Säureentwicklung unter den in Beispiel 1 genannten Bedingungen geprüft zum Vergleich mit unbehandelten Proben, und die Ergebnisse wurden in der Zeichnung in Fig. 3 wiedergegeben. Wie sich aus den Ergebnissen von Fig. 3 zum Vergleich von den Fig. 1 und Fig. 2 ergibt, zeigt eine Behandlung des roten amorphen Phosphors mit einer Kombination von TiO„ und Blei- oder Aluminiumhydroxid keine bessere Stabilität als bei der Behandlung mit TiO,, allein. Im Fall von Kupferhydroxid wurde eine sehr hohe Säureentwicklung beobachtet, sogar hölier als durch den roten Phosphor selbst.The treated samples were tested for acid development under the conditions mentioned in Example 1 for comparison with untreated samples, and the results are shown in the drawing in FIG. As can be seen from the results of Fig. 3 for comparison of Figs. 1 and 2 shows a treatment of the red amorphous phosphor with a Combination of TiO “and lead or aluminum hydroxide none better stability than treatment with TiO ,, alone. In the case of copper hydroxide, the acid evolution was very high observed even more quickly than by the red phosphorus itself.
Die behandelten Proben wurden auch auf Phosphxnentwicklung geprüft, gemäß der Verfahrensweise von Beispiel 2 und zum Vergleich mit unbehandelten Proben. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II wiedergegeben.The treated samples were also checked for phosphine development, according to the procedure of Example 2 and for comparison with untreated samples. The results are in the reproduced in Table II below.
"-"15 -"-" 15 -
Probe Behandlung Versuchsdauer PH^-KonzSample treatment test duration PH ^ conc
Nr. (Tage) (ppm)No. (days) (ppm)
3000 ppm Ti als TiO2 +3000 ppm Ti as TiO 2 +
4000 ppm Pb als Pb(OlI)2 beim 6 1,844000 ppm Pb as Pb (OlI) 2 at 6 1.84
pH 9pH 9
3000 ppm Ti als 1Vi-O2 + 3000 ppm Ti as 1 Vi-O 2 +
8000 ppm Pb als Pb(OH) beim 6 0,328000 ppm Pb as Pb (OH) at 6 0.32
pH 9pH 9
3000 ppn. Ti als TiO2 +3000 ppn. Ti as TiO 2 +
2000 ppn Cu als Cu(OH)2 beim 6 0,0152000 ppn Cu as Cu (OH) 2 at 6 0.015
pH 9pH 9
Die Ergebnisse gemäß Tabelle II zeigen, daß keine Verbesserung im Erreichen einer verminderten Phosphinproduktion in Anwesenheit von Blei erfolgt, und es wird in dor Tat mehr Phosphin entwickelt als bei Titandioxid allein. Die Behandlung mit einer Kombination von 1^1IO2 und Kupferliydroxid Cu(OH)2 erbrachte einen erheblichen Abfall der Phospliinbildung, führt jedoch, wie oben erwähnt, zu einem erheblichen Anstieg bei der Säurebildung. The results in Table II show that there is no improvement in achieving reduced phosphine production in the presence of lead, and indeed more phosphine is evolved than with titanium dioxide alone. Treatment with a combination of 1 ^ 1 IO 2 and copper hydroxide Cu (OH) 2 produced a considerable decrease in the formation of phospline, but, as mentioned above, leads to a considerable increase in the formation of acid.
~ IG -~ IG -
Die Filtriereigenschaften von unbehandeltem rotem amorphem Phosphor, rotem Phosphor, der mit Al(OH)3 behandelt worden war,und rotem Phosphor der mit TiO2 behandelt worden war, wurden verglichen, in jedem Fall wurde eine Aufschlämmung der Teilchen 1 h bei 80 bis 85°C gerührt, auf 60° gekühlt und auf einem Laboratoriums-Vakuumfiltcr filtriert. Die zur Filtrierung benötigte Zeit und der Wassergehalt des Filterkuchens wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III wiedergegeben.The filtering properties of untreated red amorphous phosphorus, red phosphorus treated with Al (OH) 3 , and red phosphorus treated with TiO 2 were compared, in each case the particles were slurry for 1 hour at 80-85 Stirred ° C, cooled to 60 ° and filtered on a laboratory vacuum filter. The time required for filtration and the water content of the filter cake were determined. The results are given in Table III below.
T a b e 1 1T a b e 1 1
IIIIII
Nr.sample
No.
dauer (see)Filtration
duration (see)
haltung
(Gew.-% des
Kuchens)Water return
attitude
(% By weight of
Cake)
3000 ppm Ti als beim pH 33000 ppm Ti than at pH 3
3000 ppm Ti als beim pH 43000 ppm Ti than at pH 4
unbehandelter RAPuntreated RAP
149149
143143
126126
18,6 19,3 13,718.6 19.3 13.7
Wie aus den Ergebnissen von Tabelle III hervorgeht, hat der unbehandelte rote amorphe Phosphor die besten Filtriereigenschaften, aber der rote Phosphor, der mit TiO„ beim pH 3 oder 4 behandelt worden war, benötigt erheblich weniger Zeit zum Filtrieren und hielt eine geringere Menge Wasser zurück als roter Phosphor mit mit Al(OH)3 behandelt worden war.As can be seen from the results in Table III, the untreated red amorphous phosphorus has the best filtering properties, but the red phosphorus treated with TiO 2 at pH 3 or 4 took significantly less time to filter and retained a smaller amount of water when red phosphorus had been treated with with Al (OH) 3.
ο ο Zjο ο Zj
:.. 1 17-: .. 1 17-
Es wurden Proben von rotem amorphem Phosphor in einer typischen Teilchengröße von 0,15 bis 0,01 mm und einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 0,20 % sorgfältig mit Titantetrachlorid in einem geschlossenen Behälter bei Raumtemperatur 2 h gemischt. Das Titantetrachlorid wurde durch die Feuchtigkeit in rotem Phosphor hydrolysiert, unter Bildung von Titandioxid auf dem Phosphor. Überschüssiges Titantetrachlorid und das Nebenprodukt HCl wurden durch Ausspülen mit trockener Luft entfernt. Die behandelten Proben wurden auf Säureentwicklung unter den Bedingungen von Beispiel 1 geprüft und bei dem angewendeten T;.tangehalt von 2400 ppm und 3100 ppm war die Säureentwicklung, vie gefunden wurde, derjenigen von Proben vergleichbar, dia mit 3000 ppm Titan nach dem Lösungsverfahren von Beispiel I behandelt worden waren.There were samples of red amorphous phosphorus in a typical Particle size from 0.15 to 0.01 mm and a moisture content of about 0.20% carefully with titanium tetrachloride mixed in a closed container at room temperature for 2 h. The titanium tetrachloride was in hydrolyzed red phosphorus, with the formation of titanium dioxide on the phosphorus. Excess titanium tetrachloride and the by-product HCl was removed by purging with dry air. The treated samples were determined to be acidic tested under the conditions of Example 1 and with the applied T; .tan content of 2400 ppm and 3100 ppm, the acid development was, as found comparable to that of samples dia containing 3000 ppm titanium by the solution method of Example I.
Der Feuchtigkeitsgehalt der behandelten Teilchen von rotem Phosphor wurc.; ebenfalls bestimmt, und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV wiedergegeben.The moisture content of the treated particles of red Phosphorus worc .; also determined, and the results are reproduced in Table IV below.
Probe Behandlung FeuchtigkeitsgehaltSample treatment moisture content
Nr. (Gew.-%)No. (wt .-%)
1 3100 ppm Ti 0,081 3100 ppm Ti 0.08
2 2550 ppm Ti 0,052 2550 ppm Ti 0.05
3 2400 ppm Ti 0,053 2400 ppm Ti 0.05
Der geringere Gehalt an Feuchtigkeit in den Proben ist vergleichbar dem Feuchtigkeitsgrad von Proben roten Phosphors, der im Vakuumofen bei 1000C drei Tage getrocknet worden war.The lower content of moisture in the samples is comparable to the moisture level of samples of red phosphorus, which had been dried in a vacuum oven at 100 ° C. for three days.
I - - · yJ O L· O ! ν- JI - - yJ O L O! ν- J
Die Wirkung des pH-Werts der Ausfällung von TiO gemäß der Verfahrensweise von Beispiel 1 auf die Stabilität von behandeltem rotem amorphem Phosphor wurde geprüft. Die Oxidationsstabilität, die erhalten wurde gemäß der Versuchsweise von Beispiel 1, sind graphisch in der Zeichnung, Fig. 4 dargestellt. The effect of the pH of the precipitation of TiO according to FIG The procedure of Example 1 for the stability of treated red amorphous phosphorus was tested. The oxidation stability obtained according to the experimental method of Example 1 are shown graphically in the drawing, FIG.
Wie sich aus fig. 4 ergibt, ist der beim pH-Wert 3 behandelte rote Phosphor sehr stabil gegen Oxidation, aber die Stabilität nimmt mit ste/genden pH-Werten bei der Ausfällung von TiO2 ab.As can be seen from fig. 4, the red phosphorus treated at pH 3 is very stable to oxidation, but the stability decreases with increasing pH values during the precipitation of TiO 2 .
Zusammenfassend ergibt die Erfindung einen neuen roten amorphen Phosphor mit verbesserter Stabilität gegen Oxidation durch eine Behandlung mit Titan in Form von Titandioxid oder Titanphosphat. Modifikationen innerhalb des Erfindungsgedankens sind möglich.In summary, the invention results in a new red one amorphous phosphorus with improved stability against oxidation by treatment with titanium in the form of titanium dioxide or Titanium phosphate. Modifications within the scope of the invention are possible.
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