DE69231292T2 - Organo-Aluminiumhydroxid Verbindungen - Google Patents

Organo-Aluminiumhydroxid Verbindungen

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Aluminiumhydroxid-Verbindungen und speziell neuartige, kristalline, mit Aluminiumhydroxid und Säuren erzeugte Verbindungen sowie Verfahren zur Herstellung der Verbindungen.
  • Aufgrund der zahlreichen Anwendungen, denen Aluminiumhydroxid zugeführt werden kann, besteht stets ein großes Interesse an seiner Modifizierung, um die Eigenschaften zu verbessern. Beispielsweise offenbart die US-P-4 559 220 die Herstellung von Poly-Aluminiumhydroxidsulfat-Komplexen, wobei es sich in bestimmten Fällen als notwendig erwiesen hat, diese Komplexe mit Citronensäure oder bestimmten anderen α-Hydroxycarbonsäuren zu stabilisieren, um die wässrigen Lösungen solcher Komplexe lagerbeständiger zu machen. Ferner offenbart die US-P-4 010 247 ein Verfahren zum Herstellen von wasserdispergierbarem Aluminiumhydroxid, wobei das Aluminiumhydroxid mit einer anorganischen oder organischen Säure, wie beispielsweise Citronensäure, behandelt wird.
  • Die US-P-4 327 032 offenbart Aluminiummonohydroxid-Salze von Carbonsäuren, die frei von Kristallwasser sind.
  • Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Interkalation von Polycarbonsäuren in das Kristallgitter von Aluminiumhydroxid oder das Vereinigen von Polycarbonsäuren mit Aluminiumhydroxiden zur Erzeugung neuartiger Verbindungen davon. Darüber hinaus lassen sich die neuartigen Verbindungen zur Herstellung von neuartigem Aluminiumoxid-Material weiterverarbeiten.
  • Die FR-A-1 180 025 offenbart das Umsetzen von Aluminiumhydroxid mit organischen Säuren, wie beispielsweise Oxalsäure, um Verbindungen der Formel H&sub6; Al&sub2;(C&sub2;H&sub4;)&sub6; ·H&sub2;O zu erzeugen.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Darstellen von wasserunlöslichen, kristallinen, wasserfreien, alumoorganischen Verbindungen aus einer Carbonsäure und einem Aluminiumhydroxid gewährt, wobei die alumoorganischen Verbindungen neue charakteristische Röntgenbeugungsdiagramme haben, die nicht mit denen der Carbonsäure oder einem bekannten wasserfreien Aluminiumsalz der verwendeten Carbonsäure übereinstimmen und die eine chemische Zusammensetzung aufweisen, die in Bezug auf die Molanteile mit Hilfe der Formel dargestellt wird:
  • M·n R(COOH)x
  • worin M Aluminiumhydroxid ist, n ist die Zahl der Mole des organischen Materials, das mit einem Mol von M reagieren kann, R ist eine organische funktionelle Gruppe oder eine Bindung und x ist gleich oder grösser als 2; welches Verfahren das Umsetzen einer Mischung eines Aluminiumhydroxid-Materials und eines organischen Materials in einem wässrigen Lösemittel bei einer Temperatur grösser als 100ºC umfasst, wobei das organische Material eine Carbonsäure ist, die mindestens zwei Carbonsäure-Gruppen enthält, um die kristalline alumoorganische Verbindung zu bilden.
  • Nach der vorliegenden Erfindung werden ebenfalls wasserunlösliche, kristalline, alumoorganische, wasserfreie Verbindungen gewährt, dargestellt aus einer Carbonsäure und einem Aluminiumhydroxid, die bei einer Temperatur grösser als 100ºC umgesetzt wurden, wobei die alumoorganischen Verbindungen neue charakteristische Röntgenbeugungsdiagramme haben, die nicht mit der Carbonsäure oder einem bekannten wasserfreien Aluminiumsalz der verwendeten Carbonsäure übereinstimmen und die eine chemische Zusammensetzung aufweisen, die in Bezug auf die Molanteile mit Hilfe der Formel dargestellt wird:
  • M·n R(COOH)x
  • worin M Aluminiumhydroxid ist, n ist die Zahl der Mole des organischen Materials, das an einem Mol von M angelagert werden kann, R ist eine organische funktionelle Gruppe oder eine Bindung, und x ist gleich oder grösser als 2.
  • In den Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1 Röntgenbeugungslinien, die für eine neuartige Verbindung charakteristisch sind, die sich aus Gibbsit und Oxalsäure ergibt;
  • Fig. 2 eine Mikrographie, die Gibbsit-Partikel zeigt;
  • Fig. 3 eine Mikrographie, die expandierte Partikel der neuartigen Verbindung zeigt, die sich aus Gibbsit und Oxalsäure ergibt;
  • Fig. 4 eine Endotherme für das Gibbsit/Oxalsäure-Produkt;
  • Fig. 5 Röntgenbeugungslinien, die für eine neuartige Verbindung charakteristisch sind, die sich aus Gibbsit und Maleinsäure ergibt;
  • Fig. 6 eine Mikrographie, die Partikel zeigt, die sich aus Gibbsit und Maleinsäure ergeben;
  • Fig. 7 Röntgenbeugungslinien, die für eine neuartige Verbindung charakteristisch sind, die sich aus Gibbsit und Succinsäure ergibt;
  • Fig. 8 eine Mikrographie des Produkts, das sich aus Gibbsit und Succinsäure ergibt;
  • Fig. 9 Röntgenbeugungslinien, die für eine neuartige Verbindung charakteristisch sind, die sich aus Gibbsit und Glutarsäure ergibt;
  • Fig. 10 eine Mikrographie des Produkts, das sich aus Glutarsäure ergibt;
  • Fig. 11 Röntgenbeugungslinien, die für eine neuartige Verbindung charakteristisch sind, die sich aus Gibbsit und Citronensäure ergibt;
  • Fig. 12 eine Mikrographie des Produkts, das sich aus Gibbsit und Citronensäure ergibt;
  • Fig. 13 Röntgenbeugungslinien, die für eine neuartige Verbindung charakteristisch sind, die sich aus Gibbsit und Pimelinsäure ergibt;
  • Fig. 14 eine Mikrographie des Produkts, das sich aus Gibbsit und Pimelinsäure ergibt;
  • Fig. 15 Röntgenbeugungslinien, die für eine neuartige Verbindung charakteristisch sind, die sich aus Gibbsit und Itaconsäure ergibt;
  • Fig. 16 eine Mikrographie des Produkts, das sich aus Gibbsit und Itaconsäure ergibt;
  • Fig. 17 Röntgenbeugungslinien, die für eine neuartige Verbindung charakteristisch sind, die sich aus Böhmit und Maleinsäure ergibt;
  • Fig. 1 eine Mikrographie des Produkts, das sich aus Böhmit und Itaconsäure ergibt;
  • Die vorliegende Erfindung gewährt eine Gruppe neuartiger, wasserunlöslicher Verbindungen, die aus Aluminiumhydroxid, z. B. Gibbsit, Bayerit, Böhmit, Nordstrandit, usw., sowie aus Polycarbonsäuren bestehen. Die neuartigen Verbindungen sind im Zustand der Erzeugung wasserfrei. Unter wasserfreien Verbindungen wird verstanden, dass die Verbindungen im Zustand der Erzeugung kein Kristallwasser enthalten. Daher besteht keine Notwendigkeit zur Entfernung von Kristallwasser durch Erhitzen, Refluxieren, azeotrope Destillation oder durch Trocknen unter Vakuum, nsw. Die Verwendung von Aluminiumhydroxid bedeutet hierin die Einbeziehung von Al&sub2;O&sub3; · 3H&sub2;O und Al(OH&sub3;), die gelegentlich als Aluminiumoxidtrihydrat, hydratisiertes Aluminiumoxid, hydratisiertes Alumina oder Aluminiumtrihydroxid bezeichnet werden. Darüber hinaus soll das hierin verwendete Aluminiumhydroxid ein breites Spektrum von Hydroxiden festlegen, das von solchen reicht, die wenig Hydroxide enthalten können, z. B. aktivierte oder teilweise calcinierte Formen von Aluminiumoxid (Alumina), bis zu stärker hydratisierten Formen, die hauptsächlich Hydroxid aufweisen können, z. B. Al(OH)n, worin n 1 bis 3 ist. Es ist jedoch festgestellt worden, dass eher die Metallhydroxid-Form als die Metalloxid-Form ein mehr angestrebtes Produkt mit der Carboxyl-enthaltenden Gruppe an dem organischen Molekül liefert, mit dem es umgesetzt wird. Bei bestimmten Anwendungen können jedoch dehydratisierte oder aktivierte Formen des Aluminiumhydroxids wegen ihrer größeren Oberfläche dieser Partikel bevorzugt werden.
  • Obgleich sich die Erfindung hauptsächlich auf die Verwendung von Aluminiumhydroxid-Partikeln als Materialien für die Reaktion mit den Carboxyl-enthaltenden organischen Molekülen richtet, um das neuartige Material zu erzeugen, liegt es im Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung, dass andere Metalle, z. B. Magnesium, Gallium, Zink, im Austausch für Aluminium verwendet werden können. Andere Metalloxide/hydroxide, die in Frage kommen, schließen ein: In, Fe, Sc, Mn und Y. Ferner wird davon ausgegangen, dass im Geltungsbereich mit einbezogen ist, dass für die Aluminiumhydroxide andere Metall- Verbindungen verwendet werden können, wie beispielsweise Metallnitrate, -halogenide, -phosphate, -sulfate, -carbonate, Apatite, Hydrotalcite, Zeolithe, Kaolin und Tone, sowie beliebige Kombinationen dieser Materialien mit den Aluminiumhydroxid-Materialien.
  • In Bezug auf die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Aluminiumhydroxide werden diese bei bestimmten Anwendungen bevorzugt in partikulärer Form bereitgestellt. Die Partikelgrößen können bis herab zu 50 Å ((1 Å = 10&supmin;&sup4; Mikrometer)) reichen, um große äußere Oberflächen zu ergeben, und können bis zu 250 mm reichen, um Produkte mit großer Partikelgröße zu ergeben. Typischerweise beträgt die Partikelgröße 0,1 bis 100 Mikrometer. Es gilt als anerkannt, dass Anwendungen, wie beispielsweise Ausflockungen, Flammhemmung in Polymeren, heterogenen Katalysatoren und Adsorbenzien, unterschiedliche Partikelgrößen erfordern können. Normalerweise ist die Partikelgröße allerdings größer als 0,1 Mikrometer. Wenn die Partikel Aluminiumhydroxid aufweisen, betragen typische Partikelgrößen 0,1 bis 1, 3 bis 6, 7 bis 12, 10 bis 18, 18 bis 32, 32 bis 63 und 50 bis 200 Mikrometer.
  • In Bezug auf die Partikelmorphologie der in der Erfindung verwendeten Aluminiumhydroxide können sowohl kristalline Aluminiumhydroxide als auch solche vom Gel-Typ verwendet werden, einschließend Pseudoböhmit-Aluminiumhydroxide. Hinsichtlich der Reinheit sollte die Konzentration an Verunreinigungen in Abhängigkeit von der Endanwendung auf ein Minimum herabgesetzt werden. Bei Adsorbenzien sollte das Metallhydroxid beispielsweise einen Reinheitsgrad von mehr als 80% und vorzugsweise 95% oder darüber haben. Die Oberfläche des Partikels ist vorzugsweise groß, wobei typische Oberflächenwerte z. B. im Bereich von 0,10 bis 600 m²/g liegen.
  • Um das neuartige Material zu erzeugen, das das Aluminiumhydroxid umfasst, das mit einer oder mehreren Arten von Di- oder Tricarboxyl enthaltenden organischen Molekülen umgesetzt wird, wird die Reaktion in einem wässrigen Medium ausgeführt, das beispielsweise Wasser und ein organisches Lösemittel enthält. Vor der Reaktion kann jedoch das Carbonsäure enthaltende organische Molekül zuerst in einem Lösemittel oder in einem Medium aufgelöst werden, wie beispielsweise Wasser oder einem Alkohol oder einer Wasser-Alkohol-Kombination, Alkohole, die verwendet werden können, schließen ein: Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol o. dgl. Butanol und Alkohole mit höherer Kohlenstoffzahl, z. B. 5 oder Kohlenstoffatomen, können bei Temperaturen oberhalb Raumtemperatur verwendet werden. Wenn beispielsweise Oxalsäure aufgelöst wird, kann ein Lösemittel ausschließlich Wasser enthalten. In dem Lösemittel oder Medium können die Konzentrationen an Carbonsäure im Bereich von 0,01 bis 3 molar liegen. Vorzugsweise werden für jeweils ein Mol Aluminiumhydroxid 0,05 bis 2,0 Mol Säure verwendet. Die Säuremenge in dem Medium kann in Abhängigkeit von der verwendeten Carbonsäure variieren. Beispielsweise können 0,1 m bei Oxalsäure verwendet werden und 1,0 m können bei Succinsäure oder Glutarsäuren verwendet werden. Darüber hinaus kann das Medium ein anderes als Wasser oder Alkohol sein, was von der organischen Gruppe abhängt, an der die Carbonsäure angelagert ist. So gilt als selbstverständlich, dass in Abhängigkeit von der organischen Verbindung, die an dem Aluminiumhydroxid-Partikel angelagert ist, jedes beliebige organische Lösemittel in den Geltungsbereich der Erfindung einbezogen ist.
  • Die in der vorliegenden Erfindung verwendbare Polycarbonsäure enthält mindestens zwei Carboxy-Gruppen. Typisch für diese sind: Oxalsäure, -(COOH)&sub2;; Malonsäure, CH&sub2;(COOH)&sub2;; Maleinsäure, CHCH(COOH)&sub2;; Succinsäure, CH&sub2;CH&sub2;(COOH)&sub2;; Glutarsäure, (CH&sub2;)&sub3;(COOH)&sub2;; Adipinsäure, (CH&sub2;)&sub4;(COOH)&sub2;; Fumarsäure, (CH)&sub2;(COOH)&sub2;; Weinsäure, (CHOH)(COOH)&sub2;; Citronensäure, C&sub3;H&sub4;(OH)(COOH)&sub3;; und Itaconsäure, (CH&sub2;)&sub2;C(COOH)&sub2;. Es können unterschiedliche Säuen zu neuartigen Kristallformen und -strukturen von Aluminiumhydroxid-Carbonsäure-Verbindungen führen. Darüber hinaus erlaubt die Rückgewinnung aus einer solchen Verbindung die Kontrolle der Oberfläche und der Porengröße, beispielsweise des Aluminiumoxids, wenn angestrebt wird, aus der neuartigen Verbindung Aluminiumoxid herzustellen.
  • Die bereits ausgeführt, wird Aluminiumhydroxid in einer Menge zugesetzt, die ein kontrolliertes Molverhältnis von Aluminiumhydroxid zu Carbonsäure erlaubt, z. B. 0,1 bis 2,0 Mole Carbonsäure pro Mol Aluminiumhydroxid. Nach dem Zusatz von Aluminiumhydroxid zu dem Lösemittel, um eine Mischung aus diesen bereitzustellen, kann die Temperatur auf oberhalb Raumtemperatur angehoben werden, z. B, 150ºC, um den Ablauf der Reaktion zwischen Aluminiumhydroxid und Carbonsäure zu ermöglichen. Damit kann die Temperatur im Bereich von 25ºC bis 300ºC oder 400ºC liegen, wobei Temperaturen von 100º bis 250ºC bei Dicarbonsäuren als durchaus geeignet festgestellt wurden. Die Zeitdauer bei der Temperatur sollte für den Ablauf der Reaktion ausreichend sein und kann wenige Minuten kurz sein oder sich über mehrere Stunden und mehr erstrecken, wobei typische Zeiten etwa 1 bis 10 Stunden betragen. Beispielsweise haben sich 2 bis 4 Stunden als ausreichendes Aufschließen einer Dicarbonsäure erwiesen, um mit Aluminiumhydroxid, wie beispielsweise Bayer-Aluminiumoxidhydrat, zu reagieren. Darüber hinaus hängen diese Zeiten und Temperaturen auch von der Konzentration der Carbonsäuren ab.
  • Für die Aufgaben des Erhitzens einer Mischung der Aluminiumoxidhydrat- und Carbonsäure- Lösung, wurde festgestellt, dass ein geschlossener Behälter vorteilhaft ist. Der geschlossene Behälter erlaubt, dass sich der Druck autogen aufbaut.
  • Die Reaktion wird bei einem höheren Druck als Atmosphärendruck ausgeführt, vorzugsweise von etwa 13,8 kPa bis 1724 kPa (2 psi bis 250 psi) über Atmosphärendruck und typischerweise von etwa 35 kPa bis 1379 kPa (5 psi bis 200 psi) über Atmosphärendruck. Der geschlossene Behälter ist vorteilhaft, um Lösemittelverlust zu kontrollieren.
  • Nachdem das Aluminiumhydroxid und die Polycarbonsäure aufgeschlossen oder umgesetzt worden sind, kann das neuartige Produkt von dem Lösemittel-Medium beispielsweise durch Filtrieren abgetrennt werden. Danach kann es gewaschen und getrocknet werden, und zwar bei Temperaturen unterhalb von 300ºC.
  • Die Formel für die in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendbare Polycarbonsäure kann als R(COOH)x geschrieben werden, worin x gleich oder größer als 2, und R kann aus 0 bis 30 und vorzugsweise aus 0 bis 15 Kohlenstoffatome enthaltenden Molekülen bestehen, wie beispielsweise eine Alkyl-Gruppe. Andere Beispiele von Gruppen, die R aufweisen können, schließen ein: lang- und kurzkettige aliphatische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, Carbonsäuren, Aldehyde, Ketone, Amide, Amine, Thioamide, Imide, Lactame, Aniline, Pyridine, Piperidine, Anhydride, Kohlenhydrate, Thiocyanate, Ester, Lactone, Ether, Alkene, Alkine, Alkohole, Nitrile, Oxime, Organosilicone, Schwefel-enthaltende organische Verbindungen, Harnstoffe, Thioharnstoffe sowie Kombinationen dieser Gruppen.
  • In die Polycarboxy-enthaltenden organischen Moleküle, wie sie vorstehend genannt wurden, können auch daran substituierte anorganische Gruppen einbezogen sein, wie beispielsweise Halogene, Nitrate, Phosphate, Phosphinate, Phosphinite, Phosphonate, quaternäre Ammoniumsalze u. dgl. Es liegt innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung, an einem freien Ende des Moleküls eine oder mehrere funktionelle Gruppen bereitzustellen. Eine funktionelle Gruppe läßt sich als die Gruppe an dem Molekül festlegen, die es dem reaktionsfähigen Material (umfassend das Polycarboxy-enthaltenden organische Material, das mit dem Aluminiumhydroxid reagiert) ermöglicht, mit anderen Atomen, Ionen und/oder Molekülen zu reagieren, anzuziehen, sich mit diesen zu koppeln, zu verbinden usw. Intermediäre Gruppen lassen sich als die Gruppen an dem Molekül festlegen, die eine Substitution oder Addition von Gruppen oder Verbindungen an der R-Gruppe erlauben, nachdem das neuartige Produkt erzeugt worden ist. Beispiele für intermediäre Gruppen schließen I, Cl, Br, CN usw. ein. Die intermediäre Gruppe erlaubt die Addition von Gruppen oder Resten, mit denen sie nicht kompatibel wären oder während der Reaktion mit dem Aluminiumhydroxid zerstört werden würden. Dieses erlaubt dadurch die Addition funktioneller Gruppen an der R-Gruppe nach der Reaktion. Indem an der R-Gruppe der Carbonsäuren spezielle funktionelle Gruppen, entweder organische oder anorganische, angebracht werden, kann eine große Vielzahl von Produkten erzeugt werden.
  • Die funktionellen Gruppen, die an der R-Gruppe angebracht sind oder in dieser enthalten sind, können durch Kationenaustausch funktioneller Gruppen oder Anionenaustausch funktioneller Gruppen ausgewählt werden, wie beispielsweise -HSO&sub3;-, -N(CH&sub3;)&sub3;Cl, -COONa, -HH&sub2; und -CH.
  • Ohne dass der Erfinder an irgendeine spezielle Theorie der Reaktion gebunden sein möchte, wird davon ausgegangen, dass, wenn ein Aluminiumhydroxid-Partikel. z. B. Gibbsit, mit einer Carbonsäure in Kontakt gebracht wird, eine Reaktion oder Interkalation oder eine Kombination davon in Bezug auf die Säure an dem Aluminiumhydroxid abläuft, worin das Aluminium- und die Kohlenstoffatome in den entsprechenden Molekülen offensichtlich miteinander über ein Sauerstoffatom gebunden sind.
  • Es wird davon ausgegangen, dass in einem der Aspekte der Reaktion eine Interkalation der organischen Säure in den Hydroxid-Schichten des Aluminiumhydroxid erhalten wird, d. h. dass nicht nur Oberflächen-Hydroxide reagieren. Es gibt starke Anzeichen dafür, dass eine neuartige Verbindung als Ergebnis dieser Reaktion gebildet wird. Dieses wird durch das Röntgenbeugungsdiagramm gezeigt, das für die Verbindung erhalten wird. Dieses bedeutet, dass, obwohl das Diagramm der neuartigen Verbindung Linien hat, die mit denen des Al(OH)&sub3; übereinstimmen, zusätzlich neue Röntgenbeugungslinien festgestellt werden oder vorhanden sind, die für die neuartige Verbindung charakteristisch sind, wie beispielsweise aus Fig. 1 entnommen werden kann. Dieses, wie angenommen wird, bestätigt sowohl die alte Struktur des Al(OH)&sub3; als auch die neue Struktur der neuartigen Verbindung. Die neuartige Verbindung kann durch die Formel festgelegt werden, die in Bezug auf die Molanteile dargestellt wird
  • M·n R(COOH)x
  • worin M ein Metallhydroxid und vorzugsweise Aluminiumhydroxid ist. Die bereits erwähnt, können andere Metalle oder Metallverbindungen, wie sie vorstehend bereits aufgezählt wurden, für Aluminium ersetzt werden. Außerdem ist n eine Zahl im Bereich von 0,01 bis 3, vorzugsweise 0,05 bis 2,0 und ist die Zahl der Mole des organischen Materials, das an einem Mol von M angelagert ist. R ist eine organische funktionelle Gruppe und -COOH ist eine Carboxyl-Gruppe und x ist gleich oder größer als 2 und kann z. B. 3 oder 4 sein.
  • Damit ist ersichtlich, dass Hydroxylgruppen in Gibbsit wie auch solche auf der Oberfläche mit den Carbonsäure-Gruppen umgesetzt werden können. Es wird angenommen, dass es während der Reaktion eine Auflösung des Gibbsit gibt, gefolgt von einer Wiederausfällung der neuartigen Verbindung. Eine Rolle spielt auch die Tatsache, dass eine Reaktion vom Interkalations-Typ zwischen der Carbonsäure und den zwischen den Schichten des Aluminiums im Gibbsit angeordneten Hydroxyl-Gruppen auftritt.
  • Nach dem gegenwärtigen Verständnis werden die Carboxyl-Gruppen nicht nur an dem Oberflächen-Hydroxid gebunden sondern dringen auch in die Schichten der Hydroxyl-Einheiten ein, die an den Schichten von Aluminium-Atomen angrenzen. Bei näherer Betrachtung von Fig. 2 ist zu sehen, dass Aluminiumhydroxid-Partikel (Ausgangs-Gibbsit) als Feststoffe gezeigt werben. Diese Partikel werden jedoch nach der Reaktion als stark expandierte Partikel gezeigt, die lediglich allgemein den Umriss der Partikel wiedergeben, die Plättchen, Nadeln erzeugt werden, die an dem Zentrum angrenzen (siehe Fig. 3). Die Partikel der neuartigen Verbindung können den allgemeinen Umriss des ursprünglichen Partikels haben, sind jedoch aus unterschiedlich verknüpften Fäden, Bändern, Plättchen und Stäben zusammengesetzt.
    • Röntgenbeugung
  • Die Röntgenbeugungsdiagramme zeigen die Anwesenheit der Ausgangsverbindung, z. B. Gibbsit, sowie neue Linien, die für die verwendete Säure spezifisch sind (siehe Fig. 1). Allerdings stimmen diese neuen Linien nicht mit der verwendeten Carbonsäure oder dem Aluminium-Salz der Carbonsäure überein, wo das Vorhandensein eines solchen Salzes bekannt ist. Beispielsweise wird das Röntgenbeugungsdiagramm von Aluminiumoxalat in der Datei für Debye-Scherrer-Diagramme "Powder Diffraction File (JCPDS)" referiert, die von dem International Centre for Diffraction Data, Swarthmore, PA 19082, veröffentlicht wird. Dieses Diagramm ist von dem Diagramm sichtbar gänzlich verschieden, das von der in Beispiel 1 beschriebenen Aluminiumhydroxid-Oxalsäure-Verbindung erhalten wird.
    • Aktivierung
  • Die neuartigen Verbindungen, die eine Polycarbonsäure enthalten, können erhitzt werden, um Aluminiumoxid zu erzeugen, d. h. beim Erhitzen wird die Polycarbonsäure zersetzt und hinterläßt aktiviertes Aluminiumoxid. In vielen Fällen wurde beim Erhitzen des Produkts, das aus der Reaktion von Gibbsit mit Dicarbonsäuren resultiert, chi-Al&sub2;O&sub3; erhalten. Bei Maleinsäure, die mit Gibbsit zur Reaktion gebracht wurde, kann die Oberfläche nach dem Erhitzen bis 300ºC größer sein als 500 m²/g. Allerdings kann die Oberfläche bei Carbonsäuren mit höheren relativen Molekülmassen, z. B. Succinsäure, kleiner sein, z. B. 200 m²/g.
    • Porengröße
  • Aktiviertes Aluminiumoxid, das aus der Calcinierung der neuartigen Verbindung resultiert, führt zu einer größeren Porengröße. Beispielsweise liegt die mit der Hg- und N&sub2;-Porosimetrie gemessene Porengröße im Bereich eines Durchmessers von 20 bis 200 Å ((1 Å = 10&supmin;&sup4; Mikrometer)), typischerweise 80 bis 120 Å. Dieses läßt sich beispielsweise mit weniger als 30 A für Gibbsit vergleichen.
    • Na&sub2;O
  • Die neuartigen Verbindungen haben den Vorteil der Reinigung des ursprünglichen Aluminiumhydroxids in Bezug auf den Na&sub2;O-Gehalt. Beispielsweise wird der Na&sub2;O-Gehalt von aus dem Bayer- Prozess erhaltenem Gibbsit von 0,25 Gewichtsprozent bis 0,01 Gewichtsprozent drastisch gesenkt.
    • Thermoanalyse
  • Fig. 4 zeigt eine große Endotherme für das Oxalsäure-Produkt. Die endotherme Gesamtwärmeaufnahme ist 10% höher als für Gibbsit und tritt bei etwa 50º ... 100ºC höher auf als bei Gibbsit. Im Fall der anderen Säuren führt eine Zersetzung in Luft zu einer exothermen Wärmeabgabe bei etwa 500ºC, was auf die Vereinigung der organischen Fraktion zurückzuführen ist. Die Analyse in N&sub2; zeigt eine Endotherme um etwa 100ºC höher als bei Gibbsit. Der Gewichtsverlust beim Erhitzen auf oberhalb von 1.000ºC liegt im Bereich von 40% ... 65 Gewichtsprozent (im Vergleich zu 35 Gewichtsprozent bei Gibbsit) in Abhängigkeit von der verwendeten Säure. Ein feinteiliges α-Al&sub2;O&sub3; wird oberhalb von 1.000ºC erhalten.
  • Anwendungen der neuen Gruppe von Aluminiumhydroxid-Carbonsäure-Verbindungen schließen ein: (1) aktives Aluminiumoxid mit großer Oberfläche zur Verwendung für Sikkative, Adsorbenzien, Katalysatoren und Katalysatorträger, die durch thermische Zersetzung der Verbindung im Temperaturbereich von 200º ... 1.000ºC hergestellt werden; (2) aktiviertes Aluminiumoxid kontrollierter Porengröße mit einer Porengröße im Bereich von 20 ... 200 Å, geeignet zur Verwendung als Adsorbenzien, Katalysatoren und Katalysatorträger; (3) flammhemmende Additive für Kunststoffe, wo die Hydroxid-Oxalsäureverbindung gezeigt hat, dass sie bei Zusatz in einer Füllmenge von 60 Masseanteil die Brandausbreitung von Polypropylen verringert; (4) Füllstoffe mit funktionellen Gruppen, die zur Wechselwirkung mit Polymeren in der Lage sind und so ihre Festigkeitseigenschaften verbessern; (5) Aluminiumoxid-Carbon- Composite-Produkte, hergestellt durch kontrollierte pyrolytische Zersetzung der Aluminiumhydroxid- Carbonsäure-Verbindungen, die Adsorptionseigenschaften sowohl von Aluminiumoxid als auch von Kohlenstoff aufweisen; und feinteiliges &alpha;-Al&sub2;O&sub3; mit geringem Soda-Gehalt für keramische Anwendungen, wo die Zersetzung oberhalb von 1.000ºC &alpha;-Al&sub2;O&sub3; mit feiner Kristallitgröße (eine Größe von < 0,2 mm) und sehr geringem Soda-Gehalt (< 0,02% Na&sub2;O) erzeugt, geeignet für die Herstellung von hochwertigem Aluminiumoxid-Schleifmittelpulver und für Aluminiumoxid-Keramikwerkstoffe.
    • Beispiel 1
  • Es wurden 25 g (Partikelgröße 20 mm) kristallines Gibbsit aus dem Bayer-Prozess zu einer Lösung von 40 g Oxalsäure in 400 ml Wasser in einem geschlossenen Gefäß unter konstantem Rühren zugesetzt. Das Gefäß wurde für 4 Stunden bis 165ºC erhitzt und danach auf Raumtemperatur gekühlt, bevor es geöffnet wurde. Das resultierende Produkt wurde filtriert und mit heißem deionisiertem Wasser gewaschen und über Nacht bei etwa 105ºC getrocknet. Die neuartige Verbindung wurde mit Hilfe der Röntgenbeugung (XRD), NMR, IR und SEM analysiert. Fig. 1 zeigt die XRD-Diagramme dieser neuartigen Verbindung, und es wird mit dem XRD des Ausgangs-Gibbsit und der Oxalsäure verglichen. Das XRD der neuartigen Verbindung zeigt neue Linien, die für diese Verbindung charakteristisch sind. Diese Linien kommen zu den Linien des Ausgangs-Gibbsit hinzu. Es wird jedoch erkannt, dass die Oxalsäure-XRD- Linien in der Verbindung nicht vorhanden sind. Das gleiche Verhalten wird anhand der IMR- und IR- Ergebnisse festgestellt. Das SEM-Bild zeigt die Morphologie der erzeugten neuartigen Verbindung (s. Fig. 3). Dieses kann mit dem SEM-Bild des Ausgangs-Gibbsit verglichen werden. Die chemische Analyse der neuartigen Verbindung zeigt, dass 0,405 Mole Oxalsäure mit jeweils einem Mol Gibbsit reagiert haben. Das XRD der neuartigen Verbindung und die Kristallmorphologie zeigen, dass unter den vorgenannten Reaktionsbedingungen eine neuartige Verbindung erzeugt wurde.
    • Beispiel 2
  • Dieses Beispiel ist das gleiche wie Beispiel 1 mit der Ausnahme, dass Maleinsäure verwendet wurde und die Reaktionstemperatur 185ºC betrug. Die neuartige Verbindung wurde ebenfalls unter Anwendung der gleichen Methoden wie in Beispiel 1 untersucht. Fig. 5 ist das neuartige XRD-Diagramm der Verbindung im Vergleich zu den Ausgangsmaterialien. Wiederum erkennt man wie in Beispiel 1 neue Linien, die für diese Verbindung charakteristisch sind. Die chemische Analyse der neuartigen Verbindung zeigt, dass 0,283 Mole Maleinsäure mit 1 Mol Gibbsit reagiert haben. Die SEM ist in Figur gezeigt. Es ist zu erkennen, dass die Morphologie dieser neuartigen Verbindung von dem Ausgangs-Aluminiumhydroxid und dem neuartigen Produkt von Beispiel 1 verschieden ist.
    • Beispiel 3
  • Dieses Beispiel ist das gleiche wie Beispiel 1 mit der Ausnahme, dass Succinsäure verwendet wurde und die Reaktionstemperatur 185ºC betrug. Die neuartige Verbindung wurde unter Anwendung der Methode von Beispiel 1 untersucht. Fig. 7 ist ein XRD-Diagramm der Verbindung. Wiederum sind wie in Beispiel 1 neue Linien zu erkennen, die für diese Verbindung charakteristisch sind. Die chemische Analyse der neuartigen Verbindung zeigt, dass 0,75 Mol Succinsäure mit jeweils einem Mol Gibbsit reagiert haben. Die SEM ist in Fig. 8 gezeigt. Es ist zu erkennen, dass die Morphologie von dem Ausgangs- Aluminiumhydroxid und den Verbindungen von Beispiel 1 und 2 verschieden ist.
    • Beispiel 4
  • Dieses Beispiel ist das gleiche wie Beispiel 3 mit der Ausnahme, dass 50 Gramm Glutarsäure verwendet wurden. Die Methoden, die zum Analysieren der neuartigen Verbindung angewendet wurden, waren die gleichen wie in Beispiel 1. Fig. 9 ist das neue XRD der Verbindung im Vergleich zu den Ausgangsmaterialien. Die in den vorangegangenen Beispielen sind neue Linien zu erkennen, die für diese Verbindung charakteristisch sind. Die chemische Analyse der neuartigen Verbindung zeigt, dass 0,74 Mol Glutarsäure mit einem Mol Gibbsit reagiert haben. Die SEM ist in Fig. 10 gezeigt. Wiederum ist zu erkennen, dass die Morphologie dieser Verbindung von dem Ausgangs-Aluminiumhydroxid und den anderen Produkten verschieden ist.
    • Beispiel 5
  • Dieses Beispiel wurde genauso hergestellt und analysiert wie Beispiel 4 mit der Ausnahme, dass Citronensäure verwendet wurde. Fig. 11 zeigt das XRD-Diagramrn der neuartigen Verbindung im Vergleich zu den Ausgangsmaterialien. Die chemische Analyse der neuartigen Verbindung zeigt, dass 0,182 Mol Citronensäure mit 1 Mol Gibbsit reagiert hatten. Die SEM ist in Fig. 12 gezeigt.
    • Beispiel 6
  • Dieses Beispiel wurde hergestellt und analysiert wie in Beispiel 5 mit der Ausnahme, dass Pimelinsäure verwendet wurde. Fig. 13 zeigt das XRD-Diagramm der neuartigen Verbindung, das im Vergleich zu den Ausgangsmaterialien erhalten wurde. Die chemische Analyse zeigt, dass 0,277 Mol Pimelinsäure mit einem Mol Gibbsit reagiert hatten. Die SEM ist in Fig. 14 gezeigt.
    • Beispiel 7
  • Dieses Beispiel wurde hergestellt und analysiert wie in Beispiel mit der Ausnahme, dass 45 Gramm Itaconsäure verwendet wurden. Fig. 15 zeigt das XRD der neuartigen Verbindung im Vergleich zu den Ausgangsmaterialien, und die chemische Analyse zeigt, dass 0,475 Mol Itaconsäure mit einem Mol Gibbsit reagiert hatten. Das SEM-Bild ist in Fig. 1 gezeigt.
    • Beispiel 8
  • In diesem Beispiel wurde die Böhmit-Form von Aluminiumhydroxid mit Maleinsäure umgesetzt. Die Mengen der verwendeten Reaktanten betrugen 25 g KatapalTM-Böhmit, 50 g Maleinsäure und 400 ml Wasser, wobei die Reaktion bei 185ºC ausgeführt wurde. Fig. 17 zeigt das XRD dieser neuartigen Verbindung, während das SEM-Bild in Fig. 18 gezeigt ist.

Claims (15)

1. Verfahren zum Herstellen wasserunlöslicher, kristalliner, alumoorganischer Verbindungen aus einer Carbonsäure und einem Aluminiumhydroxid, wobei die alumoorganischen Verbindungen neue charakteristische Röntgenbeugungsdiagramme haben, die nicht mit der Carbonsäure oder einem bekannten wasserfreien Aluminiumsalz der verwendeten Carbonsäure übereinstimmen und die eine chemische Zusammensetzung aufweisen, die in Bezug auf die Molanteile mit Hilfe der Formel dargestellt wird:
M·n R(COOH)x
worin M Aluminiumhydroxid ist, n ist die Zahl der Mole des organischen Materials, das mit einem Mol von M reagieren kann, R ist eine organische funktionelle Gruppe oder eine Bindung und x ist gleich oder größer als 2; wobei das Verfahren das Umsetzen einer Mischung eines Aluminiumhydroxid-Materials und eines organischen Materials in einem wässrigen Lösemittel bei einer Temperatur größer als 100ºC umfasst, wobei das organische Material mindestens zwei Carbonsäure-Gruppen enthält, um die kristalline alumoorganische Verbindung zu bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das organische Material vor dem Umsetzen in einem flüssigen träger aufgelöst wird und eine Lösung ergibt, die mit dem Aluminiumhydroxid gemischt wird, um die Mischung zu erzeugen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Lösung von organischem Material eine Säurekonzentration im Bereich von 0,01 bis 3,0 Mol hat und die Mischung eine Konzentration von Aluminiumhydroxid im Bereich von 0,1 bis 3,0 Mol pro Mol organisches Material hat.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Mischung bei der Temperatur von mindestens 100ºC für eine Dauer von mindestens 20 Minuten erhitzt wird, wobei die Temperatur bevorzugt 100º bis 300ºC und mehr bevorzugt 100º bis 250ºC beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem n im Bereich von 0,05 bis 3,0 Mol pro Mol Aluminiumhydroxid liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem M Al(OH)&sub3;, AlO(OH) ist und/oder R(COOH)x eine Dicarbonsäure ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem R(COOH)x Oxalsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Succinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Fumarsäure, Weinsäure, Citronensäure, Pimelinsäure oder Itaconsäure ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Aluminiumhydroxid Gibbsit, Bayerit, Nordstrandit oder Böhmit ist.
9. Wasserunlösliche, kristalline, alumoorganische, wasserfreie Verbindungen, hergestellt aus einer Carbonsäure und einem Aluminiumhydroxid, die bei einer Temperatur größer als 100ºC umgesetzt wurden, wobei die alumoorganischen Verbindungen neue charakteristische Röntgenbeugungsdiagramme haben, die nicht mit der Carbonsäure oder einem bekannten wasserfreien Aluminiumsalz der verwendeten Carbonsäure übereinstimmen und die eine chemische Zusammensetzung aufweisen, die in Bezug auf die Molanteile mit Hilfe der Formel dargestellt wird:
M·n R(COOH)x
worin M Aluminiumhydroxid ist, n ist die Zahl der Mole des organischen Materials, das an einem Mol von M angelagert werden kann, R ist eine organische funktionelle Gruppe oder eine Bindung, und x ist gleich oder größer als 2.
10. Verbindungen nach Anspruch 9, bei welchen R(COOH)x Oxalsäure, Malonsäure, Maleinsäure, Succinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Fumarsäure, Weinsäure, Citronensäure, Pimelinsäure oder Itaconsäure ist.
11. Verbindungen nach Anspruch 9, bei welchen das Aluminiumhydroxid Gibbsit, Bayerit, Nordstrandit oder Böhmit ist.
12. Verbindungen nach Anspruch 9, die ein mit Kurve B in Fig. 1, 5, 7, 9, 11, 13 oder 15 der Zeichnungen gezeigtes Röntgenbeugungsdiagramm haben.
13. Verbindungen nach Anspruch 9, bei welchen n im Bereich von 0,01 oder 0,05 bis 3,0 und vorzugsweise 0,05 bis 1 liegt und R Null bis 15 Kohlenstoffatome hat und x im Bereich von 2 bis 4 liegt.
14. Verbindungen nach Anspruch 9, bei welchen M Al(OH)&sub3; ist.
15. Verbindungen nach Anspruch 9, bei welchen R ein Monomer, Oligomer oder kurzkettiges Polymer ist.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE466059B (sv) * 1990-02-26 1991-12-09 Sintercast Ltd Foerfarande foer kontroll och justering av primaer kaernbildningsfoermaaga hos jaernsmaeltor
JPH0841076A (ja) * 1993-07-26 1996-02-13 Fuji Chem Ind Co Ltd 乾燥水酸化アルミニウムゲル及びその製法並びに制酸剤
US6288499B1 (en) * 1997-06-12 2001-09-11 Biolase Technology, Inc. Electromagnetic energy distributions for electromagnetically induced mechanical cutting
CA2327097A1 (en) * 1998-03-30 1999-10-07 Wm Marsh Rice University Chemical control over ceramic porosity using carboxylate-alumoxanes
US6936306B1 (en) 1998-03-30 2005-08-30 William Marsh Rice University Chemical control over ceramic porosity using carboxylate-alumoxanes
US6369183B1 (en) * 1998-08-13 2002-04-09 Wm. Marsh Rice University Methods and materials for fabrication of alumoxane polymers
US20020010238A1 (en) * 2000-02-10 2002-01-24 Ogoe Samuel A. Ignition resistant polymer compositions
CA2473934C (en) 2002-01-24 2011-01-04 William Marsh Rice University Ferroxanes, membranes and ceramics made therefrom
US6933046B1 (en) 2002-06-12 2005-08-23 Tda Research, Inc. Releasable corrosion inhibitor compositions
US7244498B2 (en) 2002-06-12 2007-07-17 Tda Research, Inc. Nanoparticles modified with multiple organic acids
US6986943B1 (en) 2002-06-12 2006-01-17 Tda Research, Inc. Surface modified particles by multi-step addition and process for the preparation thereof
US6887517B1 (en) 2002-06-12 2005-05-03 Tda Research Surface modified particles by multi-step Michael-type addition and process for the preparation thereof
US7115764B2 (en) 2002-08-07 2006-10-03 Wm. Marsh Rice University Mechanical shear based synthesis of alumoxane nanoparticles
US6861461B1 (en) 2003-10-29 2005-03-01 Sasol North America Inc. Organically modified metal oxides for polymer grafting
EP1580223A1 (de) * 2004-02-25 2005-09-28 SASOL Germany GmbH Mit Böhmiten gefüllte Polymere
EP1880041A4 (de) * 2005-04-26 2010-06-09 Tda Research Inc Freisetzbare korrosionsinhibitoren enthaltende zusammensetzungen
EP2010315A2 (de) 2006-04-18 2009-01-07 Basf Se Metallorganisches gerüstmaterial aus aluminiumfumarat
BRPI0702073B8 (pt) * 2007-06-21 2021-06-22 Univ Estadual Campinas Unicamp material biocompatível, processo de obtenção de material biocompatível e uso de material biocompatível em implantes e próteses
FR2938540B1 (fr) * 2008-11-18 2017-08-11 Centre Nat Rech Scient Procede de preparationhydrothermale de carboxylates d'aluminium poreux cristallises de type "metal-organic framework"
CN102952392B (zh) * 2011-08-17 2015-06-17 纳幕尔杜邦公司 阻燃性聚酰胺组合物及由其制备的制品
CN112521414B (zh) * 2020-12-08 2022-07-08 浙江工业大学 一种Al-F(p-BDC)催化剂及其制备方法和应用

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT202551B (de) * 1956-06-02 1959-03-10 Kurt Dipl Ing Dr Phil D Peters Verfahren zur Herstellung von Komplexverbindungen
GB990481A (en) * 1962-06-18 1965-04-28 Angeli Inst Spa Pamoic acid salts
US4010247A (en) * 1974-02-21 1977-03-01 Condea Petrochemie-Gesellschaft M.B.H. Method for making water dispersible aluminum hydroxide
US4294745A (en) * 1979-01-16 1981-10-13 Ciba-Geigy Corporation Curable mixture for producing reinforced elastomeric plastics based on epoxide resin
US4447364A (en) * 1980-05-27 1984-05-08 Miles Laboratories, Inc. Method for the preparation of liquid aluminum citrate
SE434504B (sv) * 1982-12-09 1984-07-30 Boliden Ab Forfarande for framstellning av polyaluminiumhydroxidkomplex med sulfat- eller kloridanjon i fast form
US4601340A (en) * 1983-08-24 1986-07-22 Phillips Petroleum Company Aluminum citrate solution
US5075472A (en) * 1990-09-28 1991-12-24 Aluminum Company Of America Aluminum hydroxide lithium oxalate compounds

Also Published As

Publication number Publication date
US5182410A (en) 1993-01-26
AU649846B2 (en) 1994-06-02
DE69231292D1 (de) 2000-08-31
AU1849992A (en) 1994-01-06
CA2072672C (en) 1995-09-19
JPH0794463B2 (ja) 1995-10-11
EP0576695A1 (de) 1994-01-05
CA2072672A1 (en) 1993-12-30
JPH06220067A (ja) 1994-08-09
EP0576695B1 (de) 2000-07-26

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