JP2021155234A - Boehmite dispersion and its manufacturing metho - Google Patents

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完爾 星野
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Abstract

To provide a boehmite dispersion containing pseudo boehmite powder having small deflocculation particle size and its manufacturing method.SOLUTION: Boehmite dispersion containing pseudo boehmite powder, in which the deflocculation particle size of the pseudo boehmite powder is 100 nm or smaller. The deflocculation particle size of the pseudo boehmite powder is preferably 50 nm or smaller. Preferably, the boehmite dispersion further contains sodium gluconate. More preferably, the boehmite dispersion further contains water, and the pseudo boehmite powder is dispersed in water.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本発明は、ベーマイト分散物及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a boehmite dispersion and a method for producing the same.

ベーマイト(γ−AlOOH)はアルミニウム水酸化酸化物(アルミナ1水和物)の一種である。ベーマイトのうち結晶性の低いものは擬ベーマイトと呼ばれている。擬ベーマイトを始めとするベーマイトは、広いpH領域で化学的に安定であり、また水や有機溶媒にほとんど溶けない。この特徴を活かして、セラミックスや触媒担体の原材料、プラスチックへの添加剤及び吸着剤などの幅広い用途に使用されている。 Boehmite (γ-AlOOH) is a kind of aluminum hydroxide oxide (alumina monohydrate). Among boehmite, those with low crystallinity are called pseudo-boehmite. Boehmite, including pseudo-boehmite, is chemically stable over a wide pH range and is practically insoluble in water and organic solvents. Taking advantage of this feature, it is used in a wide range of applications such as raw materials for ceramics and catalyst carriers, additives for plastics, and adsorbents.

特に粉末状のベーマイト(ベーマイト粉末)は、セラミックス関連部材に用いられるαアルミナ(α−Al)やγアルミナ(γ−Al)の前駆体として有用である。αアルミナは、機械的特性、熱的安定性及び化学的安定性に優れており、砥粒等の研磨材や構造材料として有用である。またαアルミナは、これをジルコニア等の他の材料と複合化することで、複合材料とすることができる。γアルミナは表面積が大きく、多孔体とすることが可能である。そのため吸着剤、分離剤及び触媒担体として用いられている。 In particular, powdered boehmite (boehmite powder) is useful as a precursor of α-alumina (α-Al 2 O 3 ) and γ-alumina (γ-Al 2 O 3) used for ceramics-related members. α-Alumina is excellent in mechanical properties, thermal stability and chemical stability, and is useful as an abrasive material such as abrasive grains and a structural material. Further, α-alumina can be made into a composite material by combining it with another material such as zirconia. γ-Alumina has a large surface area and can be made into a porous body. Therefore, it is used as an adsorbent, a separating agent and a catalyst carrier.

ベーマイトを用いたセラミックス関連部材の製造は公知である。例えば特許文献1には撹拌機の中にベーマイトの半製品等を添加及び撹拌して原材料をパルプ性状に形成されることを含むα−アルミナ研磨材の調整方法が開示されている(特許文献1の請求項1)。また特許文献2にはジルコニウム塩水溶液とベーマイトを分散させて水・有機溶媒溶液とを混合することを含むアルミナ・ジルコニア複合粉末の製造方法が開示されている(特許文献2の請求項2)。さらに非特許文献1にはアルミニウムオキシ水酸化物であるベーマイト(γ−AlOOH)粉末は、γアルミナ及びαアルミナ用の原料として重要である旨などが記載されている(非特許文献1の第359頁左欄)。 Manufacture of ceramic-related members using boehmite is known. For example, Patent Document 1 discloses a method for adjusting an α-alumina abrasive, which comprises adding and stirring a semi-finished product of boehmite or the like into a stirrer to form a raw material into a pulp property (Patent Document 1). 1). Further, Patent Document 2 discloses a method for producing an alumina-zirconia composite powder, which comprises dispersing a zirconium salt aqueous solution and boehmite and mixing a water / organic solvent solution (claim 2 of Patent Document 2). Further, Non-Patent Document 1 describes that boehmite (γ-AlOOH) powder, which is an aluminum oxyhydroxide, is important as a raw material for γ-alumina and α-alumina (No. 359 of Non-Patent Document 1). Left column of the page).

ベーマイト(擬ベーマイト)の合成方法として、中和反応法、水熱合成法、ゾルゲル法などが知られている。このうち中和反応法はアルミニウムイオンを含有するアルカリ性溶液と酸性溶液との中和反応によりベーマイトを合成する手法であり、高価な設備や原料を用いる必要がないとの利点がある。 As a method for synthesizing boehmite (pseudo-boehmite), a neutralization reaction method, a hydrothermal synthesis method, a sol-gel method and the like are known. Of these, the neutralization reaction method is a method for synthesizing boehmite by a neutralization reaction between an alkaline solution containing aluminum ions and an acidic solution, and has an advantage that it is not necessary to use expensive equipment or raw materials.

中和反応法によるベーマイト合成は公知である。例えば特許文献3には一方もしくは双方がアルミニウムイオンを含有する塩基性溶液と酸性溶液を、高速回転剪断撹拌下に混合・中和し、得られた中和物を洗浄後、乾燥させることを特徴とする、水酸化アルミニウムの製造方法が開示されている(特許文献3の請求項3)。また特許文献4にはアルカリ性アルミニウム塩水溶液と酸性物質とを反応させたのち、アンモニウム源を添加する、アルミナ水和物微粒子の製造方法が開示されている(特許文献4の[0018]〜[0028])。 Boehmite synthesis by the neutralization reaction method is known. For example, Patent Document 3 is characterized in that a basic solution containing one or both aluminum ions and an acidic solution are mixed and neutralized under high-speed rotary shear stirring, and the obtained neutralized product is washed and then dried. A method for producing aluminum hydroxide is disclosed (Patent Document 3, claim 3). Further, Patent Document 4 discloses a method for producing alumina hydrate fine particles in which an aqueous alkaline aluminum salt solution is reacted with an acidic substance and then an ammonium source is added (Patent Documents 4 [0018] to [0028] to [0028]. ]).

さらにベーマイト合成を目的とするものではないが、非特許文献2には用排水処理におけるコロイドの凝集に化学的要因が与える影響及び役割について検討を行った結果の報告がなされている。 Further, although it is not intended for boehmite synthesis, Non-Patent Document 2 reports the result of examining the influence and role of chemical factors on colloidal agglutination in wastewater treatment.

特表2014−507509号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-507509 特開平1−301520号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-301520 特開平10−59713号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-59713 特開2014−62011号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-62011

塚田高之 他、「擬ベーマイト粉末のキャラクタリゼーションと希硝酸中での解膠性」、日本セラミックス協会学術論文誌、1999年、107巻、1244号、359〜364頁Takayuki Tsukada et al., "Characterization of Pseudo-Behimite Powder and Foliction in Dilute Nitric Acid", Journal of the Ceramic Society of Japan, 1999, Vol. 107, No. 1244, pp. 359-364. 松本順一郎 他、「2.凝集に関する2,3の化学的要因について」、衛生工学研究討論会講演論文集、2巻(1965)、9〜23頁Junichiro Matsumoto et al., "2. A few chemical factors related to aggregation", Proceedings of the Sanitary Engineering Research Discussion Group, Volume 2, Volume 2 (1965), pp. 9-23.

セラミックス関連部材の高品質化の要求に応じて、その原料たるアルミナ前駆体の微細化及び高分散化が要望されている。具体的には、アルミナ前駆体の一次粒子径がナノレベル、目安として100nm以下であることが求められている。また使用される酸性条件下(一般にはpH≦4.0)で一次粒子が可能な限り分散していることが望ましい。そのためアルミナ前駆体は、その解膠粒度が小さいことが望まれる。ここで解膠粒度とは、アルミナ前駆体を溶媒中に分散させたときに解膠(分散)状態にある粒子径の目安になるものであり、具体的には、独立して運動し得る粒子の粒度の平均値である。したがって一次粒子が凝集して二次粒子を構成している場合には、解膠粒度は二次粒子の径に相当する。また本明細書において、解膠粒度が小さい性質を「易解膠性」と表現することがある。 In response to the demand for higher quality ceramic-related members, there is a demand for miniaturization and high dispersion of the alumina precursor, which is a raw material thereof. Specifically, the primary particle size of the alumina precursor is required to be at the nano level, and is 100 nm or less as a guide. It is also desirable that the primary particles are dispersed as much as possible under the acidic conditions used (generally pH ≤ 4.0). Therefore, it is desired that the alumina precursor has a small gelatinization particle size. Here, the defibration particle size is a measure of the particle size in the defibration (dispersion) state when the alumina precursor is dispersed in a solvent, and specifically, particles that can move independently. It is the average value of the particle size of. Therefore, when the primary particles are aggregated to form the secondary particles, the deflocculation particle size corresponds to the diameter of the secondary particles. Further, in the present specification, the property of having a small glutinous particle size may be expressed as "easy glutinous".

例えばアルミナ前駆体を焼成して、セラミックス関連部材たるアルミナ砥粒を製造する場合には、アルミナ前駆体の解膠粒度が大きいと、BET比表面積や硬度といった研磨材特性のバラツキが大きくなるといった問題がある。 For example, in the case of firing an alumina precursor to produce alumina abrasive grains which are ceramic-related members, there is a problem that if the unglazed particle size of the alumina precursor is large, the variation in abrasive characteristics such as BET specific surface area and hardness becomes large. There is.

この点、擬ベーマイト粉末は、その一次粒子が微細であり、BET比表面積が極めて高い。したがって、アルミナ関連部材の原料(アルミナ前駆体)として期待がもたれる。しかしながら、一般的な擬ベーマイト粉末では、一次粒子が複雑に絡み合って凝集二次粒子を形成している。このことを示すべく、一般的な擬ベーマイト粉末の走査電子顕微鏡写真(SEM像)及び透過電子顕微鏡写真(TEM像)のそれぞれを図1及び図2に示す。SEM像(図1)に表されるように、微細な一次粒子が凝集して、粗大な二次粒子を形成している。この二次粒子は平均粒子径(D50)が20μm程度である。またTEM像(図2)に表されるように、一次粒子はそのサイズが10〜30nmと微細であるものの、複雑に絡み合って強固な構造(二次粒子)を形成している。 In this respect, the pseudo-boehmite powder has fine primary particles and an extremely high BET specific surface area. Therefore, it is expected as a raw material (alumina precursor) for alumina-related members. However, in general pseudo-boehmite powder, primary particles are intricately entangled to form aggregated secondary particles. To show this, scanning electron micrographs (SEM images) and transmission electron micrographs (TEM images) of general pseudo-bemite powder are shown in FIGS. 1 and 2, respectively. As shown in the SEM image (FIG. 1), fine primary particles are aggregated to form coarse secondary particles. The secondary particles have an average particle size (D50) of about 20 μm. Further, as shown in the TEM image (FIG. 2), although the primary particles have a fine size of 10 to 30 nm, they are intricately intertwined to form a strong structure (secondary particles).

このように一般的な擬ベーマイト粉末は粗大な凝集二次粒子から構成されており、これをそのまま原料に用いても、高品質な部材を得ることが困難である。また二次粒子中の一次粒子はその凝集が非常に強固であり、これを均一に分散させることが難しい。例えば、非特許文献1では擬ベーマイト粉末を酸性条件下(希硝酸中)に分散させて、解膠性の評価を行っている。しかしながら擬ベーマイト粉末を酸性条件下におくと、二次粒子の構造的に弱い部分が優先的に溶解してしまう。そのため構造的に弱い一次粒子の一部が溶解して、二次粒子がブツ切り状態になってしまう。ブツ切り状態になった二次粒子と溶解した一次粒子とは、セラミックス関連部材の品質に著しいムラをつくる要因になる。 As described above, general pseudo-boehmite powder is composed of coarse aggregated secondary particles, and even if this is used as a raw material as it is, it is difficult to obtain a high-quality member. Further, the primary particles in the secondary particles have very strong aggregation, and it is difficult to disperse them uniformly. For example, in Non-Patent Document 1, pseudo-boehmite powder is dispersed under acidic conditions (in dilute nitric acid) to evaluate defibration. However, when the pseudo-boehmite powder is placed under acidic conditions, the structurally weak portion of the secondary particles is preferentially dissolved. Therefore, a part of the structurally weak primary particles is dissolved, and the secondary particles are in a chopped state. The secondary particles that have been cut into pieces and the dissolved primary particles cause significant unevenness in the quality of ceramic-related members.

このような従来の問題点に鑑みて本発明者が検討を行ったところ、中和反応法で擬ベーマイト粉末を製造する際、原料溶液の中和処理と解膠処理とを別々に行うことが有効であること、及び中和処理と解膠処理時の溶液温度やpHが解膠粒度の小さいベーマイト分散物を得る上で重要であるとの知見を得た。 In view of these conventional problems, the present inventor has conducted a study, and found that when the pseudo-pHe powder is produced by the neutralization reaction method, the neutralization treatment and the gelatinization treatment of the raw material solution are performed separately. It was found that it is effective and that the solution temperature and pH during the neutralization treatment and the glutinating treatment are important for obtaining a boehmite dispersion having a small glutinous particle size.

本発明はこのような知見に基づき完成されたものであり、解膠粒度の小さい擬ベーマイト粉末を含むベーマイト分散物及びその製造方法の提供を課題とする。 The present invention has been completed based on such findings, and an object of the present invention is to provide a boehmite dispersion containing pseudo-boehmite powder having a small gelatinization particle size and a method for producing the same.

本発明は下記(1)〜(10)の態様を包含する。なお本明細書において「〜」なる表現はその両端の数値を含む。すなわち「X〜Y」は「X以上Y以下」と同義である。 The present invention includes the following aspects (1) to (10). In the present specification, the expression "~" includes the numerical values at both ends thereof. That is, "X to Y" is synonymous with "X or more and Y or less".

(1)擬ベーマイト粉末を含むベーマイト分散物であって、
前記擬ベーマイト粉末の解膠粒度が100nm以下である、ベーマイト分散物。
(1) A boehmite dispersion containing pseudo-boehmite powder.
A boehmite dispersion having a gelatinization particle size of 100 nm or less of the pseudo-boehmite powder.

(2)前記擬ベーマイト粉末の解膠粒度が50nm以下である、上記(1)のベーマイト分散物。 (2) The boehmite dispersion according to (1) above, wherein the deflocculated particle size of the pseudo-boehmite powder is 50 nm or less.

(3)グルコン酸ナトリウムをさらに含む、上記(1)又は(2)のベーマイト分散物。 (3) The boehmite dispersion according to (1) or (2) above, further comprising sodium gluconate.

(4)水をさらに含み、前記擬ベーマイト粉末が水中に分散している、上記(1)〜(3)のいずれかのベーマイト分散物。 (4) The boehmite dispersion according to any one of (1) to (3) above, which further contains water and the pseudo-boehmite powder is dispersed in water.

(5)上記(1)〜(4)のいずれかのベーマイト分散物の製造方法であって、以下の工程;
一方又は両方がアルミニウムイオンを含有するアルカリ性水溶液及び酸性水溶液を準備する工程と、
前記アルカリ性水溶液と酸性水溶液とを混合して混合溶液とし、前記混合溶液に中和反応を起こさせて中和物を含有するスラリーとする工程と、
前記スラリーに酸を添加してpH4.0以下に維持する解膠処理を施す工程と、を備え、
前記中和反応の際にスラリーの温度を20℃以下且つpHを10.5〜11.5の範囲内に維持する、方法。
(5) The method for producing a boehmite dispersion according to any one of (1) to (4) above, wherein the following steps;
A step of preparing an alkaline aqueous solution and an acidic aqueous solution in which one or both contain aluminum ions, and
A step of mixing the alkaline aqueous solution and the acidic aqueous solution to obtain a mixed solution, and causing a neutralization reaction in the mixed solution to obtain a slurry containing a neutralized product.
The slurry is provided with a step of adding an acid to the slurry to perform a degluing treatment to maintain the pH at 4.0 or less.
A method of maintaining the temperature of the slurry at 20 ° C. or lower and the pH within the range of 10.5 to 11.5 during the neutralization reaction.

(6)前記アルカリ性水溶液がアルミン酸ナトリウム溶液であり、前記酸性水溶液が硫酸アルミニウム溶液である、上記(5)の方法。 (6) The method of (5) above, wherein the alkaline aqueous solution is a sodium aluminate solution and the acidic aqueous solution is an aluminum sulfate solution.

(7)前記中和反応で得られたスラリーに純水を加えて希釈する工程をさらに備える、上記(5)又は(6)の方法。 (7) The method according to (5) or (6) above, further comprising a step of adding pure water to the slurry obtained by the neutralization reaction to dilute the slurry.

(8)前記中和反応で得られたスラリーにグルコン酸ナトリウムを添加する工程をさらに備える、上記(5)〜(7)のいずれかの方法。 (8) The method according to any one of (5) to (7) above, further comprising a step of adding sodium gluconate to the slurry obtained by the neutralization reaction.

(9)グルコン酸ナトリウムを添加する際にスラリーの温度を30〜40℃に維持する、上記(8)の方法。 (9) The method of (8) above, wherein the temperature of the slurry is maintained at 30 to 40 ° C. when sodium gluconate is added.

(10)前記中和反応の際にスラリーに高速せん断処理を施す、上記(5)〜(9)のいずれかの方法。 (10) The method according to any one of (5) to (9) above, wherein the slurry is subjected to a high-speed shearing treatment during the neutralization reaction.

本発明によれば、解膠粒度の小さい擬ベーマイト粉末を含むベーマイト分散物及びその製造方法が提供される。そのためこのベーマイト分散物を用いた作製したセラミックス関連部材の高品質化を図ることができる。 According to the present invention, there is provided a boehmite dispersion containing pseudo-boehmite powder having a small glutinous particle size and a method for producing the same. Therefore, it is possible to improve the quality of the ceramic-related member produced by using this boehmite dispersion.

一般的な擬ベーマイト粉末のSEM像を示す。An SEM image of a general pseudo-boehmite powder is shown. 一般的な擬ベーマイト粉末のTEM像を示す。A TEM image of a general pseudo-boehmite powder is shown. 水溶液中でのAl分の溶解度を示す。The solubility of Al 2 O for 3 minutes in an aqueous solution is shown. 水溶液中でのAl分の溶解度を示す。The solubility of Al 2 O for 3 minutes in an aqueous solution is shown. アルミニウム核種の存在比を示す。Shows the abundance ratio of aluminum nuclides. ベーマイト分散物の粒子サイズ分布を示す。The particle size distribution of the boehmite dispersion is shown. 溶液pHと解膠粒度の関係を示す。The relationship between the solution pH and the gelatin size is shown. 高速せん断処理により作製したベーマイト分散物の粒子サイズ分布を示す。The particle size distribution of the boehmite dispersion prepared by the high-speed shearing treatment is shown. 低速せん断処理により作製したベーマイト分散物の粒子サイズ分布を示す。The particle size distribution of the boehmite dispersion prepared by the low-speed shearing treatment is shown. グルコン酸ナトリウム添加時のスラリー温度と得られた擬ベーマイト粉末の解膠粒度の関係を示す。The relationship between the slurry temperature when sodium gluconate is added and the deflocculation particle size of the obtained pseudo-boehmite powder is shown. ベーマイト分散物の粒子サイズ分布を示す。The particle size distribution of the boehmite dispersion is shown. ベーマイト分散部のSEM像を示す。The SEM image of the boehmite dispersion part is shown. ベーマイト分散物の解膠粒度とアルミナ砥粒のBET比表面積との関係を示す。The relationship between the unglazed particle size of the boehmite dispersion and the BET specific surface area of the alumina abrasive grains is shown. ベーマイト分散物の解膠粒度とアルミナ砥粒のヌープ硬度との関係を示す。The relationship between the unglazed particle size of the boehmite dispersion and the Knoop hardness of the alumina abrasive grains is shown.

本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施形態」という)について説明する。なお本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変更が可能である。 A specific embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without changing the gist of the present invention.

ベーマイト分散物
本実施形態のベーマイト分散物は擬ベーマイト粉末を含む。ベーマイト(γ−AlOOH)は、ダイアスポア(α−AlOOH)とともに、アルミナ水酸化酸化物(アルミナ1水和物)を構成する。ベーマイトは、完全な結晶状態では2枚のシート構造が水素結合によってb軸方向に接合した結晶構造を有している。このシート構造は、アルミニウムイオンを中心としたAlO八面体が稜を共有するようにa軸及びc軸方向にジグザグ状に連なって形成されている。この結晶構造はAlO(OH)組成の単位層が、(OH)・Al・O・Al・(OH)の二重層構成を形成するように積み重なった層状構造ということもできる。
Boehmite dispersion The boehmite dispersion of the present embodiment contains pseudo-boehmite powder. Boehmite (γ-AlOOH), together with diaspore (α-AlOOH), constitutes an alumina hydroxide oxide (alumina monohydrate). In a completely crystalline state, boehmite has a crystal structure in which two sheet structures are bonded in the b-axis direction by hydrogen bonds. This sheet structure is formed by connecting AlO 6 octahedrons centered on aluminum ions in a zigzag shape in the a-axis and c-axis directions so as to share a ridge. This crystal structure can also be said to be a layered structure in which unit layers having an AlO (OH) composition are stacked so as to form a double layer structure of (OH), Al, O, Al, and (OH).

ベーマイトは結晶子の大きさによって、結晶性の低い擬ベーマイト(Pseudo−boehmite)と結晶性の高いベーマイト(Boehmite)とに区別される。結晶性の高いベーマイトは、結晶中に含まれる水分量が理論的に15質量%程度であるが、擬ベーマイトの水分量は15質量%より多い。擬ベーマイトでは、結晶構造中のシート構造の層間に吸着水が侵入していると考えられている。擬ベーマイトの組成は、典型的には、式:Al・nHOで表したときに、0.5≦n≦2.5である。 Boehmite is classified into low crystalline boehmite (Pseudo-boehmite) and highly crystalline boehmite (Boehmite) according to the size of crystallinity. The water content of highly crystalline boehmite is theoretically about 15% by mass, but the water content of pseudo-boehmite is more than 15% by mass. In pseudo-boehmite, it is considered that adsorbed water has penetrated between the layers of the sheet structure in the crystal structure. The composition of the pseudo-boehmite is typically 0.5 ≦ n ≦ 2.5 when expressed by the formula: Al 2 O 3 · nH 2 O.

本実施形態の擬ベーマイト粉末は、その解膠粒度が100nm以下である。ここで解膠粒度は、解膠状態にある粒子径の目安となるものであり、後述する動的光散乱法により求められる。一般的な擬ベーマイト粉末では、微細な一次粒子が複雑に絡み合って強固な凝集二次粒子を構成している。そのため解膠粒度が100nm超である。解膠粒度が100nm超であると、最終製品の品質劣化をもたらす恐れがある。例えばベーマイト分散物を焼成してアルミナ砥粒を製造する場合、擬ベーマイト粉末の解膠粒度が100nm超であると、砥粒のBET比表面積や硬度のバラツキが大きくなる。これに対して本実施形態のベーマイト分散物は、一次粒子がほぼ独立に存在するよう分散している。そのため最終製品の品質を向上させることが可能である。解膠粒度は好ましくは50nm以下である。解膠粒度の下限値は特に限定されるものではない。しかしながら解膠粒度が過度に小さすぎると、製造時の濾過が困難になることがある。したがって解膠粒度は、10nm以上が好ましく、30nm以上がより好ましい。 The pseudo-boehmite powder of the present embodiment has a gelatinization particle size of 100 nm or less. Here, the deflocculation particle size is a guideline for the particle size in the deflocculation state, and is obtained by the dynamic light scattering method described later. In general pseudo-boehmite powder, fine primary particles are intricately intertwined to form strong aggregated secondary particles. Therefore, the deflocculated particle size is over 100 nm. If the defibration particle size is more than 100 nm, the quality of the final product may deteriorate. For example, when the boehmite dispersion is fired to produce alumina abrasive grains, if the defibrated particle size of the pseudo-boehmite powder is more than 100 nm, the BET specific surface area and hardness of the abrasive grains vary widely. On the other hand, in the boehmite dispersion of the present embodiment, the primary particles are dispersed so as to exist substantially independently. Therefore, it is possible to improve the quality of the final product. The defibration particle size is preferably 50 nm or less. The lower limit of the defibration particle size is not particularly limited. However, if the deflocculated particle size is too small, it may be difficult to filter during production. Therefore, the defibration particle size is preferably 10 nm or more, more preferably 30 nm or more.

解膠粒度は動的光散乱法により求めることができる。具体的には、0.18質量部のベーマイト分散物を24.8質量部の純水で希釈した後、これを50ccの容器に入れて、マグネチックスターラーを用いて十分に撹拌する。次にベーマイト分散物を入れた容器を粒子径・ゼータ電位・分子量測定装置(Malvern Panalytical社、ゼータサイザー)にセットして粒子サイズの分布を求める。粒子サイズの分布において、散乱強度が最大となる粒子径を求め、これを解膠粒度とする。解膠粒子はブラウン運動をしている。動的光散乱法では、粒子のブラウン運動の速度(拡散係数)を求め、ストークスアインシュタイン方程式を用いて粒子径を計算する。動的光散乱法を用いることで、凝集二次粒子やこれを構成する一次粒子ではなく、解膠粒子の粒子径を正確に評価することが可能である。 The unglazed particle size can be determined by a dynamic light scattering method. Specifically, 0.18 parts by mass of boehmite dispersion is diluted with 24.8 parts by mass of pure water, placed in a 50 cc container, and sufficiently stirred using a magnetic stirrer. Next, the container containing the boehmite dispersion is set in a particle size / zeta potential / molecular weight measuring device (Malvern Panasonic, zetasizer) to determine the distribution of particle size. In the particle size distribution, the particle size that maximizes the scattering intensity is obtained, and this is used as the deflocculation particle size. The unglazed particles are in Brownian motion. In the dynamic light scattering method, the rate of Brownian motion (diffusivity) of a particle is obtained, and the particle size is calculated using the Stokes Einstein equation. By using the dynamic light scattering method, it is possible to accurately evaluate the particle size of the unglazed particles, not the agglutinated secondary particles or the primary particles constituting the aggregated secondary particles.

ベーマイト分散物は、典型的には擬ベーマイト粉末以外に溶媒を含む。溶媒は特に限定されるものではない。しかしながら水及び/又はアルコールが好ましく、水が特に好ましい。ベーマイトはヒドロキシル基(OH)を含む。そのため擬ベーマイト粉末を水中に高度に分散させることが可能である。ベーマイト分散物が水をさらに含み、擬ベーマイト粉末が水中に分散していることが好ましい。またベーマイト分散物は、擬ベーマイト粉末及び溶媒以外に、分散剤などの添加剤を含んでもよい。分散剤としては、ポリアクリル酸アンモニウムなどが挙げられる。添加剤は、セラミックスの焼結性を阻害するケイ素(Si)などの成分を含まないものであればいずれも使用可能である。 The boehmite dispersion typically contains a solvent in addition to the pseudo-boehmite powder. The solvent is not particularly limited. However, water and / or alcohol is preferred, with water particularly preferred. Boehmite contains a hydroxyl group (OH ). Therefore, the pseudo-boehmite powder can be highly dispersed in water. It is preferable that the boehmite dispersion further contains water and the pseudo-boehmite powder is dispersed in water. Further, the boehmite dispersion may contain an additive such as a dispersant in addition to the pseudo-boehmite powder and the solvent. Examples of the dispersant include ammonium polyacrylate and the like. Any additive can be used as long as it does not contain a component such as silicon (Si) that inhibits the sinterability of the ceramics.

ベーマイト分散物がグルコン酸ナトリウム(C11Na)をさらに含んでもよい。 グルコン酸ナトリウムは、ベーマイト分散物製造の際に擬ベーマイト粉末の再凝集を遅らせる析出阻害剤として働く成分である。したがってグルコン酸ナトリウムを用いることで、解膠粒度の小さいベーマイト分散物を効率的に得ることが可能になる。グルコン酸ナトリウムの含有量は、析出せしめたAl分に対して3.0〜9.0質量%(AlOOH換算で2.6〜7.7質量%)である。 The boehmite dispersion may further comprise sodium gluconate (C 6 H 11 Na). Sodium gluconate is a component that acts as a precipitation inhibitor that delays the reaggregation of pseudoboehmite powder during the production of boehmite dispersions. Therefore, by using sodium gluconate, it becomes possible to efficiently obtain a boehmite dispersion having a small gelatin particle size. The content of sodium gluconate is 3.0 to 9.0% by mass (2.6 to 7.7% by mass in terms of AlOOH) with respect to 3 minutes of precipitated Al 2 O.

ベーマイト分散物の製造方法
本実施形態のベーマイト分散物の製造方法は、以下の工程:一方又は両方がアルミニウムイオンを含有するアルカリ性水溶液及び酸性水溶液を準備する工程(準備工程)と、このアルカリ性水溶液と酸性水溶液とを混合して混合溶液とし、この混合溶液に中和反応を起こさせて中和物を含有するスラリーにする工程(スラリー化工程)と、このスラリーに酸を添加してpH4.0以下に維持する解膠処理を施す工程(解膠工程)と、を備える。また中和反応の際にスラリーの温度を20℃以下且つpHを10.5〜11.5の範囲内に維持する。各工程の詳細について以下に説明する。
Method for Producing Boehmite Dispersion The method for producing boehmite dispersion according to the present embodiment is as follows: a step of preparing an alkaline aqueous solution and an acidic aqueous solution in which one or both of them contain aluminum ions (preparation step), and the alkaline aqueous solution. A step of mixing an acidic aqueous solution to make a mixed solution and causing a neutralization reaction in this mixed solution to make a slurry containing a neutralized substance (slurry step), and a step of adding an acid to this slurry to make a pH 4.0. It is provided with a step of performing a defibration treatment to be maintained below (a deflocculation step). Further, during the neutralization reaction, the temperature of the slurry is maintained at 20 ° C. or lower and the pH is maintained within the range of 10.5 to 11.5. Details of each step will be described below.

<準備工程>
準備工程ではアルカリ性水溶液及び酸性水溶液を準備する。アルカリ性水溶液及酸性水溶液のいずれか一方又は両方はアルミニウムイオンを含む。アルカリ性水溶液として、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ水酸化物の溶液やアンモニア水などが挙げられる。アルミニウムイオンを含むアルカリ性水溶液として、アルミン酸ソーダやアルミン酸カリウム等のアルミン酸アルカリ溶液が挙げられる。このうち入手が容易であり且つ安価なアルミン酸ソーダ(アルミン酸ナトリウム)溶液が好ましい。アルミン酸ソーダ溶液を用いる場合には、その濃度は限定されない。しかしながら1L当たりAl分を100〜200g含む(100〜200g−Al/L)溶液が好ましい。一方で酸性水溶液としては無機酸及び有機酸のいずれも使用可能である。無機酸としては硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、過塩素酸、ホウ酸等を使用できる。有機酸としてはギ酸、酢酸及びプロピオン酸等のカルボン酸、シュウ酸等のジカルボン酸、グルコン酸等のヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。アルミニウムイオンを含む酸性水溶液としては、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム等の無機塩の溶液や、酢酸アルミニウム等の有機塩の溶液が挙げられる。この中でも安価で入手が容易な硫酸アルミニウム(硫酸バンド)溶液が好ましい。硫酸アルミニウム溶液を用いる場合には、その濃度は限定されない。しかしながら濃度が高すぎると、生成されるベーマイトスラリーの粘性が高く扱いづらくなる。また濃度が低すぎると、固液分離する際の処理ボリュームが大きくなり、経済的に不利になる。したがってアルミニウム濃度がAl換算で0.8〜1.6質量%の溶液が好ましい。アルカリ性水溶液がアルミン酸ナトリウム溶液であり、酸性水溶液が硫酸アルミニウム溶液であることが好ましい。
<Preparation process>
In the preparation step, an alkaline aqueous solution and an acidic aqueous solution are prepared. Either or both of the alkaline aqueous solution and the acidic aqueous solution contain aluminum ions. Examples of the alkaline aqueous solution include solutions of alkaline hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and aqueous ammonia. Examples of the alkaline aqueous solution containing aluminum ions include an alkali aluminate solution such as sodium aluminate and potassium aluminate. Of these, a sodium aluminate (sodium aluminate) solution, which is easily available and inexpensive, is preferable. When a sodium aluminate solution is used, its concentration is not limited. However, a solution containing 100 to 200 g of Al 2 O 3 minutes per liter (100 to 200 g-Al 2 O 3 / L) is preferable. On the other hand, as the acidic aqueous solution, either an inorganic acid or an organic acid can be used. As the inorganic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, perchloric acid, boric acid and the like can be used. Examples of the organic acid include carboxylic acids such as formic acid, acetic acid and propionic acid, dicarboxylic acids such as oxalic acid, and hydroxycarboxylic acids such as gluconic acid. Examples of the acidic aqueous solution containing aluminum ions include a solution of an inorganic salt such as aluminum sulfate and aluminum nitrate, and a solution of an organic salt such as aluminum acetate. Of these, an aluminum sulfate (aluminum band) solution that is inexpensive and easily available is preferable. When using an aluminum sulfate solution, its concentration is not limited. However, if the concentration is too high, the resulting boehmite slurry becomes highly viscous and difficult to handle. Further, if the concentration is too low, the processing volume at the time of solid-liquid separation becomes large, which is economically disadvantageous. Therefore, a solution having an aluminum concentration of 0.8 to 1.6% by mass in terms of Al 2 O 3 is preferable. It is preferable that the alkaline aqueous solution is a sodium aluminate solution and the acidic aqueous solution is an aluminum sulfate solution.

<スラリー化工程>
スラリー化工法では、準備したアルカリ性水溶液と酸性水溶液とを混合して混合溶液し、この混合溶液中で中和反応を起こさせて中和物(擬ベーマイト)を含有するスラリーにする。中和反応の際には、下記(1)式に示す反応が混合溶液中で進行して、擬ベーマイト(γ−AlOOH)が形成される。擬ベーマイトは水に対して難溶性を示す。そのため反応後の溶液はベーマイト微粒が分散したスラリー(懸濁液)になる。

Figure 2021155234
<Slurry process>
In the slurrying method, the prepared alkaline aqueous solution and acidic aqueous solution are mixed and mixed, and a neutralization reaction is caused in this mixed solution to obtain a slurry containing a neutralized product (pseudo-bemite). During the neutralization reaction, the reaction represented by the following formula (1) proceeds in the mixed solution to form pseudoboehmite (γ-AlOOH). Pseudo-boehmite is sparingly soluble in water. Therefore, the solution after the reaction becomes a slurry (suspension) in which boehmite fine particles are dispersed.
Figure 2021155234

本実施形態では、中和反応の際に溶液のpHを10.5〜11.5の範囲内に維持する。これにより解膠粒度の小さい擬ベーマイト粉末の形成が可能となる。これに対してpHが10.5未満又は11.5超であると、擬ベーマイト粉末の解膠粒度が大きくなる。pHが10.5〜11.5の範囲内で解膠粒度が小さくなる理由として、以下に説明するメカニズムが働いているのではないか推測している。 In this embodiment, the pH of the solution is maintained in the range of 10.5 to 11.5 during the neutralization reaction. This makes it possible to form pseudo-boehmite powder with a small defibration particle size. On the other hand, when the pH is less than 10.5 or more than 11.5, the deflocculation particle size of the pseudo-boehmite powder becomes large. It is speculated that the mechanism described below may be working as the reason why the deflocculation particle size becomes smaller in the pH range of 10.5 to 11.5.

水溶液中のアルミニウムイオンはアコイオン(アクアイオン)であり、配位子として水分子をもって存在している。例えば十分に酸性であればアコ錯体(錯イオン)([Al(OH3+)として存在している。弱酸性では配位子の一部が解離して水素イオン(H)を放出し、ヒドロキシアコ錯体([Al(OH(OH)]2+、[Al(OH(OH)等)を形成する。さらに水素イオン放出が逐次進行すると、テトラヒドロキシドアルミン酸イオン([Al(OH))が生成する。そしてテトラヒドロキシドアルミン酸イオンとアルミニウムイオンとが、上記(1)式に示す中和反応を起こして、ベーマイト(γ−AlOOH)を生成させる。 Aluminum ions in an aqueous solution are aco ions (aqua ions) and exist as ligands with water molecules. For example, if it is sufficiently acidic, it exists as an aco complex (complex ion) ([Al (OH 2 ) 6 ] 3+). In weak acidity, part of the ligand dissociates and releases hydrogen ions (H + ), and the hydroxyaco complex ([Al (OH 2 ) 5 (OH)] 2+ , [Al (OH 2 ) 4 (OH)) 2 ] + etc.) is formed. Further, when hydrogen ion release proceeds sequentially, tetrahydroxydoaluminate ion ([Al (OH) 4 ] ) is generated. Then, the tetrahydroxydoaluminate ion and the aluminum ion cause a neutralization reaction represented by the above formula (1) to generate boehmite (γ-AlOOH).

ところで、ある環境下では、ヒドロキシイオン(OH)を媒介とする脱水縮合反応より、アコ錯体やヒドロキシアコ錯体は互いに重合して多核錯体(多核錯イオン)を形成する。例えばヒドロキシアコ錯体([Al(OH)(OH2+)は、下記式(2)に示す重合反応を起こして、多核錯体([Al(OH)(OH4+)になる。

Figure 2021155234
By the way, under a certain environment, aco-complexes and hydroxyaco-complexes are polymerized with each other to form a polynuclear complex (multinuclear complex ion) by a dehydration condensation reaction mediated by a hydroxy ion (OH −). Such as hydroxy aquo complexes ([Al (OH) (OH 2) 5] 2+) may undergo a polymerization reaction of the following formula (2), polynuclear complexes ([Al 2 (OH) 2 (OH 2) 8] 4+ )become.
Figure 2021155234

このような多核錯体の形成が過度に進行すると、易解膠性を持つ擬ベーマイト粉末の合成が困難になる。すなわち多核錯体同士の結合が繰り返される結果、さらに巨大な錯体が形成され、最終的に得られる擬ベーマイト粉末の一次粒子が大きくなってしまう。また擬ベーマイト粉末の一次粒子がたとえ小さくとも、一次粒子同士の結合が強くなってしまう。通常、中和反応によって得られる擬ベーマイトでは、中和反応初期における極めて速い脱水縮合反応の進行を制御することは容易ではない。そのため析出した擬ベーマイトの一次粒子が互いに衝突及び凝集を繰り返しながら、網の目のように張り巡らして強固な二次粒子が形成されることになる。このように形成された擬ベーマイトの二次粒子構造は、酸あるいはアルカリといった外的な要因によって容易に瓦解及び分解されるものではない。また瓦解及び分解を促進するために酸やアルカリの濃度を高くしたリ、あるいは操作温度を上げたりすると、ベーマイト一次粒子の部分的な溶解を引き起こしてしまい、目的とする微細なビーマイト一次粒子のみを得ることが困難である。 If the formation of such a polynuclear complex progresses excessively, it becomes difficult to synthesize a pseudo-boehmite powder having easy gelatinization. That is, as a result of repeated bonding between the polynuclear complexes, a larger complex is formed, and the primary particles of the finally obtained pseudo-boehmite powder become large. Further, even if the primary particles of the pseudo-boehmite powder are small, the bonds between the primary particles become strong. Usually, with pseudo-boehmite obtained by the neutralization reaction, it is not easy to control the progress of the dehydration condensation reaction which is extremely fast at the initial stage of the neutralization reaction. Therefore, the precipitated primary particles of pseudo-boehmite repeatedly collide with each other and aggregate with each other, and are stretched around like a mesh to form strong secondary particles. The secondary particle structure of pseudoboehmite formed in this way is not easily decomposed and decomposed by external factors such as acid or alkali. In addition, if the concentration of acid or alkali is increased to promote decomposition and decomposition, or if the operating temperature is raised, partial dissolution of the primary particles of boehmite will occur, and only the target fine primary particles of beamite will be dissolved. Difficult to obtain.

したがって解膠性に優れる擬ベーマイト粉末を得るためには、アコ錯体([Al(HO)3+)の出現頻度をなるべく多くしつつ、かつ脱水縮合反応による多核錯体の形成をできるだけ遅くさせる領域で中和反応を起こさせることが好ましい。この点、本発明者は、酸/アルカリ条件下におけるAl分の溶解度に着目し、多核錯体が形成される直前の領域で易解膠性が発現すると考えた。 Thus in order to obtain a pseudo-boehmite powder having excellent peptizing property, while as many frequency of occurrence of aquo complexes ([Al (H 2 O) 6] 3+), and as much as possible the formation of polynuclear complexes according to the dehydration condensation reaction slow It is preferable to cause a neutralization reaction in the region to be subjected to. In this regard, the present inventor paid attention to the solubility of Al 2 O 3 minutes under acid / alkaline conditions, and considered that easy glutinous property was exhibited in the region immediately before the formation of the polynuclear complex.

酸条件からアルカリ条件に向けてpHを変えた場合のAl分の溶解度を図3に示す。またアルカリ条件から酸条件に向けてpHを変えた場合のAl分の溶解度を図4に示す。この溶解度は水酸化アルミニウムが溶解反応する際の溶解度積から求めたものである。すなわち水酸化アルミニウムは、酸領域ではヒドロキシイオン(OH)の濃度が極めて小さく、下記(3)式に示される反応が進行して溶解方向に平衡が移動する。この反応における溶解度積(Ksp)は5×10−33である。一方でアルカリ領域では、下記(4)式に示される反応が進行して、ヒドロキシイオン(OH)による配位結合が生成してテトラヒドロキシドアルミン酸イオン([Al(OH))が生成する。この反応における溶解度積(Ksp)は4×10−13である。

Figure 2021155234
Figure 2021155234
FIG. 3 shows the solubility of Al 2 O for 3 minutes when the pH is changed from the acid condition to the alkaline condition. Further, FIG. 4 shows the solubility of Al 2 O for 3 minutes when the pH is changed from the alkaline condition to the acid condition. This solubility is obtained from the solubility product when aluminum hydroxide undergoes a dissolution reaction. That is, aluminum hydroxide has an extremely low concentration of hydroxy ions (OH − ) in the acid region, and the reaction represented by the following equation (3) proceeds and the equilibrium shifts in the dissolution direction. The solubility product (Ksp) in this reaction is 5 × 10-33 . On the other hand, in the alkaline region, the reaction represented by the following formula (4) proceeds to form a coordination bond by hydroxy ion (OH − ), and tetrahydroxydoaluminate ion ([Al (OH) 4 ] ) is generated. Generate. The solubility product (Ksp) in this reaction is 4 × 10 -13 .
Figure 2021155234
Figure 2021155234

図3及び図4に示されるように、pHが4.0未満及び11.0超の領域でAl分の溶解度が著しく高くなる。このことからpHが4.0近傍及び11.0近傍の2つの領域で、多核錯体の結合端状態が弱くなり、擬ベーマイトを構成する一次粒子同士の凝集が弱くなると考えられる。 As shown in FIGS. 3 and 4, the solubility of Al 2 O 3 minutes becomes significantly higher in the region where the pH is less than 4.0 and more than 11.0. From this, it is considered that the bond end state of the polynuclear complex is weakened in the two regions where the pH is around 4.0 and 11.0, and the aggregation of the primary particles constituting pseudoboehmite is weakened.

次にアルミニウム核種(錯体)の存在比に着目する。図5は、非特許文献2(13頁図−4)から引用したものであり、酸/アルカリ条件下におけるアルミニウム核種の溶液中存在比を示す。図5に示されるように、酸領域では多数の核種(Al3+、[Al(OH)]2+、[Al(OH)4+等)が溶存している。またアルミニウム核種の存在比がpHの僅かな変動に応じて大きく変化している。このように酸性領域ではアルミニウム核種の平衡状態はかなり複雑なものとなっており、この領域でベーマイトを安定的に連続合成することは困難と言える。これに対してアルカリ性領域では核種の平衡状態がそれほど複雑ではない。そのためpHが11.0近傍の領域で、解膠性に優れた擬ベーマイト粉末を安定的に合成することが可能になると推察している。 Next, we focus on the abundance ratio of aluminum nuclides (complexes). FIG. 5 is taken from Non-Patent Document 2 (Fig. 4 on page 13) and shows the abundance ratio of aluminum nuclides in solution under acid / alkaline conditions. As shown in FIG. 5, a large number of nuclides (Al 3+ , [Al 2 (OH)] 2+ , [Al 2 (OH) 2 ] 4+, etc.) are dissolved in the acid region. In addition, the abundance ratio of aluminum nuclides changes significantly in response to slight fluctuations in pH. As described above, the equilibrium state of aluminum nuclides is considerably complicated in the acidic region, and it can be said that it is difficult to stably and continuously synthesize boehmite in this region. On the other hand, the equilibrium state of nuclides is not so complicated in the alkaline region. Therefore, it is presumed that pseudoboehmite powder having excellent defibration property can be stably synthesized in the region where the pH is around 11.0.

pH10.5未満の領域では、pHの低下に応じて擬ベーマイトの生成量が指数関数的に増加するものの、これらは容易に二次凝集粒子を形成するため、多核錯体の加水分解がより進んでしまう。そのため易解膠性を有しないごく一般的な擬ベーマイトが得られるのみである。一方でpH11.5超の領域では、指数関数的にAl分の溶解度が増加するため、易解膠性を持つ擬ベーマイトが瞬間的には生成するものの、溶解度がまだ十分に高いため、生成した擬ベーマイトが溶液中に再溶解してしまう。その結果、再溶解せずに生き残った強固な二次凝集粒子のみからなる擬ベーマイトが得られる結果になってしまう。これに対して過飽和領域から飽和領域に切り替わるギリギリの領域であるpH10.5〜11.5の領域では、解膠性に優れる擬ベーマイト粉末を十分な収量で得ることが可能になる。 In the region where the pH is less than 10.5, the amount of pseudoboemite produced increases exponentially as the pH decreases, but these easily form secondary agglutinated particles, so that the hydrolysis of the polynuclear complex progresses further. It ends up. Therefore, only a very general pseudo-boehmite having no easy-to-glue property can be obtained. On the other hand, in the region above pH 11.5, the solubility of Al 2 O 3 minutes increases exponentially, so that pseudo-boehmite with easy gelatinization is instantaneously generated, but the solubility is still sufficiently high. , The generated pseudo-boehmite is redissolved in the solution. As a result, pseudo-boehmite consisting of only strong secondary agglutinating particles that survived without being redissolved can be obtained. On the other hand, in the region of pH 10.5 to 11.5, which is the region where the supersaturated region is switched to the saturated region, it becomes possible to obtain a pseudo-boehmite powder having excellent defibration property in a sufficient yield.

中和反応の際にスラリーの温度を20℃以下に維持する。中和反応の温度が20℃超であると、中和反応初期における脱水縮合反応が過度に速く進行してしまい、析出した擬ベーマイト粒子が互いに衝突及び凝集を繰り返しながら、強固な二次粒子構造を形成してしまう。スラリー温度は好ましくは15℃以下である。一方で、スラリー温度が過度に低いと、中和反応が進みにくくなり、ベーマイトが合成されなくなってしまう。スラリー温度は好ましくは5℃以上である。 The temperature of the slurry is maintained below 20 ° C. during the neutralization reaction. If the temperature of the neutralization reaction exceeds 20 ° C., the dehydration condensation reaction at the initial stage of the neutralization reaction proceeds excessively quickly, and the precipitated pseudo-boemite particles repeatedly collide and aggregate with each other, resulting in a strong secondary particle structure. Will form. The slurry temperature is preferably 15 ° C. or lower. On the other hand, if the slurry temperature is excessively low, the neutralization reaction will not proceed easily, and boehmite will not be synthesized. The slurry temperature is preferably 5 ° C. or higher.

中和反応の際にスラリーに高速せん断処理を施してもよい。ベーマイト化反応では、反応初期の脱水縮合反応が極めて速く進行する。そのため特にアルミニウム濃度が高い原料溶液(アルカリ性水溶液及び酸性水溶液)を用いた場合に、中和反応が不均一に起こることがある。これに対して溶液(スラリー)に高速せん断処理を施すことで、中和反応を均一に進行させることができる。したがって高濃度原料溶液の使用が可能となり、ベーマイト分散物の効率的な製造に寄与する。 The slurry may be subjected to high-speed shearing during the neutralization reaction. In the boehmite reaction, the dehydration condensation reaction at the initial stage of the reaction proceeds extremely quickly. Therefore, the neutralization reaction may occur non-uniformly, especially when a raw material solution having a high aluminum concentration (alkaline aqueous solution and acidic aqueous solution) is used. On the other hand, by subjecting the solution (slurry) to a high-speed shearing treatment, the neutralization reaction can proceed uniformly. Therefore, a high-concentration raw material solution can be used, which contributes to the efficient production of boehmite dispersion.

高速せん断処理は、ホモミクサーやホモジナイザー等の高速回転せん断撹拌機を用いて原料溶液を処理すればよい。高速せん断処理は、速度勾配が1000秒−1以上の条件で行うことが好ましく、10000秒−1以上の条件で行うことがより好ましい。ここで速度勾配は、撹拌機のタービン(ローター)の周速をx(m/秒)、タービン(ローター)とステータス(スクリュー)のクリアランスをy(mm)としたときに、x/y×10(秒−1)で表される。 For the high-speed shearing treatment, the raw material solution may be treated using a high-speed rotary shearing stirrer such as a homomixer or a homogenizer. The high-speed shearing treatment is preferably performed under the condition that the velocity gradient is 1000 seconds-1 or more, and more preferably 10,000 seconds- 1 or more. Here, the speed gradient is x / y × 10 when the peripheral speed of the turbine (rotor) of the stirrer is x (m / sec) and the clearance between the turbine (rotor) and the status (screw) is y (mm). It is represented by 3 (seconds- 1).

<解膠工程>
解膠工程では、スラリー化工程で得られたスラリーに解膠処理を施す。この解膠処理は、酸を添加してスラリーのpHを4.0以下に維持することで行う。スラリー化工程で得られた擬ベーマイト粉末は、一次粒子が弱く結合して二次粒子を形成している。そのため酸を添加することで、二次粒子を構成する一次粒子同士の結合が分離し、溶液中で微細な一次粒子を高度に分散させることが可能になる。pHは好ましくは3.5以下である。一方でpHが過度に低いと、一次粒子自体の溶解が進んでしまう。そのためpHは好ましくは2.0以上、より好ましくは2.5以上である。酸として、公知の無機酸及び/又は有機酸を用いることができる。無機酸として、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、ホウ酸、フッ化水素酸などがあがれる。有機酸として、ギ酸、酢酸、ブタン酸、プロピオン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、9−ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、グルコール酸、クエン酸、りんご酸、乳酸、フマル酸、マレイン酸、アジピン酸、しゅう酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸などが挙げられる。無機酸が好ましく、硝酸が特に好ましい。このようにして本実施形態のベーマイト分散物を得ることができる。
<Glue process>
In the degluing step, the slurry obtained in the slurrying step is subjected to a degluing treatment. This degluing treatment is carried out by adding an acid to maintain the pH of the slurry at 4.0 or less. In the pseudo-boehmite powder obtained in the slurrying step, the primary particles are weakly bonded to form secondary particles. Therefore, by adding an acid, the bonds between the primary particles constituting the secondary particles are separated, and it becomes possible to highly disperse the fine primary particles in the solution. The pH is preferably 3.5 or less. On the other hand, if the pH is excessively low, the primary particles themselves will dissolve. Therefore, the pH is preferably 2.0 or higher, more preferably 2.5 or higher. As the acid, known inorganic acids and / or organic acids can be used. Examples of the inorganic acid include nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, boric acid, and hydrofluoric acid. Organic acids include formic acid, acetic acid, butanoic acid, propionic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, dodecanoic acid, tetradecanoic acid, pentadecanoic acid, 9-hexadecanoic acid, heptadecanoic acid, octadecane. Examples thereof include acids, glucolic acid, citric acid, apple acid, lactic acid, fumaric acid, maleic acid, adipic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid and tartrate acid. Inorganic acids are preferred, and nitric acid is particularly preferred. In this way, the boehmite dispersion of the present embodiment can be obtained.

必要に応じて、スラリー化工程で得られたスラリーに純水を加えて希釈する工程(希釈工程)を設けてもよい。スラリー化工程後のスラリーは、pH11近傍の過飽和領域であり、擬ベーマイト粉末が析出した後であっても、多くのAl分が溶液中に溶存している。このAl分は溶存アルミニウムイオン(Al3+)、アコ錯体([Al(OH]3+)、その会合体([Al(OH)3n+1])などの形で存在する。この溶存Al分が時間の経過とともに加水分解反応により析出し、擬ベーマイト粉末を再凝集させてしまうことがある。スラリーを純水で希釈することで、加水分解反応を抑制することができ、擬ベーマイト粉末の再凝集を遅らせることが可能になる。 If necessary, a step (dilution step) of adding pure water to the slurry obtained in the slurrying step to dilute it may be provided. The slurry after the slurrying step is in a supersaturated region near pH 11, and a large amount of Al 2 O 3 minutes is dissolved in the solution even after the pseudo-boehmite powder is precipitated. This Al 2 O 3 minute exists in the form of dissolved aluminum ion (Al 3+ ), acocomplex ([Al (OH 2 ) 6 ] 3+ ), and an aggregate thereof ([Al n (OH) 3n + 1 ] −). This dissolved Al 2 O 3 minutes may precipitate due to a hydrolysis reaction over time, causing the pseudo-boehmite powder to reaggregate. By diluting the slurry with pure water, the hydrolysis reaction can be suppressed and the reaggregation of the pseudoboehmite powder can be delayed.

必要に応じて、スラリー化工程で得られたスラリーにグルコン酸ナトリウム(C11Na)を添加する工程(添加工程)を設けてもよい。これにより擬ベーマイト粉末の再凝集を遅らせることが可能になる。グルコン酸ナトリウムはイオン核種のマスキング剤として機能する。そのため、溶存Al分(Al3+、[Al(OH]3+、[Al(OH)3n+1]等)の加水分解反応を抑える析出阻害剤として働く。グルコン酸ナトリウムの添加量は、析出せしめたAl3分に対して3.0〜9.0質量%が好ましい。添加量が3.0質量%未満では、析出阻害剤としての効果を十分に発揮させることができない。一方で9.0質量%超では、得られる擬ベーマイトの独立性が高すぎて、著しい濾過・洗浄性の悪化を招くという問題がある。添加量は4.0〜6.0質量%がより好ましい。 If necessary, a step (addition step) of adding sodium gluconate (C 6 H 11 Na) to the slurry obtained in the slurrying step may be provided. This makes it possible to delay the reaggregation of the pseudo-boehmite powder. Sodium gluconate functions as a masking agent for ionic nuclides. Therefore, it acts as a precipitation inhibitor that suppresses the hydrolysis reaction of dissolved Al 2 O 3 minutes (Al 3+ , [Al (OH 2 ) 6 ] 3+ , [Al n (OH) 3n + 1 ] −, etc.). The amount of sodium gluconate added is preferably 3.0 to 9.0% by mass with respect to the precipitated Al 2 O 3 minutes. If the amount added is less than 3.0% by mass, the effect as a precipitation inhibitor cannot be sufficiently exerted. On the other hand, if it exceeds 9.0% by mass, the independence of the obtained pseudo-boehmite is too high, and there is a problem that the filtration / cleaning property is significantly deteriorated. The addition amount is more preferably 4.0 to 6.0% by mass.

グルコン酸ナトリウムを添加する際にスラリーの温度を10〜50℃に維持することが好ましく、30〜40℃に維持することがより好ましい。グルコン酸ナトリウム添加時のスラリー温度が高いほど、得られる擬ベーマイト粉末の解膠粒度が小さくなる。これはグルコン酸ナトリウムとスラリー中にまだ溶存しているAl3分とのマスキング反応が進みやすくなり、一次粒子の独立性がより促進されるためである。しかしながらスラリー温度が過度に高いと、解膠粒度が小さくなり過ぎて、後工程での濾過洗浄が困難になる。したがってスラリー温度を上記範囲内にすることが好ましい。 When adding sodium gluconate, the temperature of the slurry is preferably maintained at 10 to 50 ° C, more preferably 30 to 40 ° C. The higher the slurry temperature when sodium gluconate is added, the smaller the deflocculation particle size of the obtained pseudo-boehmite powder. This is because the masking reaction between sodium gluconate and Al 2 O 3 minutes still dissolved in the slurry is facilitated, and the independence of the primary particles is further promoted. However, if the slurry temperature is excessively high, the deflocculated particle size becomes too small, and it becomes difficult to perform filtration cleaning in a subsequent step. Therefore, it is preferable to keep the slurry temperature within the above range.

本発明を、以下の実施例を用いて更に詳細に説明する。しかしながら本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[実験例1]
実験例1では、高速回転せん断撹拌機を用いてベーマイト分散物を作製し、その評価を行った。
[Experimental Example 1]
In Experimental Example 1, a boehmite dispersion was prepared using a high-speed rotary shear stirrer and evaluated.

(1)ベーマイト分散物の作製
<準備工程>
原料溶液としてアルミン酸ナトリウム(アルミン酸ソーダ)溶液と硫酸アルミニウム(硫酸バンド)溶液をそれぞれ準備した。アルミン酸ナトリウム溶液は、ナトリウム濃度がNaO換算で150g/L、アルミニウム濃度がAl換算で150g/Lであった。また硫酸アルミニウム溶液は、アルミニウム濃度がAl換算で8.0質量%であった。
(1) Preparation of boehmite dispersion <Preparation step>
Sodium aluminate (sodium aluminate) solution and aluminum sulfate (sulfate band) solution were prepared as raw material solutions, respectively. The sodium aluminate solution had a sodium concentration of 150 g / L in terms of Na 2 O and an aluminum concentration of 150 g / L in terms of Al 2 O 3. The aluminum sulfate solution had an aluminum concentration of 8.0% by mass in terms of Al 2 O 3.

<スラリー化工程>
次に準備したアルミン酸ナトリウム溶液を反応装置に導入して、20℃以下の低温条件で中和反応させた。反応の際に、高速回転せん断撹拌機を用いた高速せん断処理を溶液(スラリー)に施した。高速回転せん断撹拌機として、ディゾルバー撹拌機を備えたバッフル反応器を用いた。この反応装置は反応槽(φ100mm)と回転可能なディゾルバー翼(φ50mm、幅15mm)とを備えていた。反応槽は側壁下部に4枚の邪魔板(高さ30mm、幅23mm)が固定して設けられるとともに、下部導入口を設けていた。ディゾルバー翼と邪魔板との間のクリアランスは2mmであった。
<Slurry process>
Next, the prepared sodium aluminate solution was introduced into the reactor and neutralized under low temperature conditions of 20 ° C. or lower. At the time of the reaction, the solution (slurry) was subjected to a high-speed shearing treatment using a high-speed rotary shearing stirrer. A baffle reactor equipped with a dissolver stirrer was used as the high-speed rotary shear stirrer. This reactor was equipped with a reaction vessel (φ100 mm) and a rotatable dissolver blade (φ50 mm, width 15 mm). The reaction tank was provided with four obstruction plates (height 30 mm, width 23 mm) fixed to the lower part of the side wall, and was provided with a lower introduction port. The clearance between the dissolver wing and the baffle plate was 2 mm.

まず140mLのアルミン酸ナトリウム溶液を反応槽に入れて、ディゾルバー翼を5130rpmの回転数で回転させた。このときの速度勾配は11000秒−1であった。そして反応槽の下部導入口から110mLの硫酸アルミニウム溶液をpH10.5〜11.5の範囲になるように徐々に添加して中和反応を完了させた。反応の際に溶液温度を15℃に維持した。中和反応は、ローラーポンプを用いてpH10.5〜11.5の範囲になるまで硫酸アルミニウムを徐々に添加することで行った。この時、pHは約14から徐々に下降して中和反応が進み、pH12を下回ったあたりから擬ベーマイトが析出し始めた。先述したように、pHが11.0超の領域でAl分の溶解度が著しく高いため、それまでに析出した擬ベーマイトは溶解度の都合ですぐに再溶解した。pH10.5〜pH11.5の範囲まで中和したところで、反応を完了とした。この反応により中和物を含有するスラリーを得た。 First, 140 mL of sodium aluminate solution was placed in a reaction vessel, and the dissolver blade was rotated at a rotation speed of 5130 rpm. The velocity gradient at this time was 11000 seconds -1 . Then, 110 mL of aluminum sulfate solution was gradually added from the lower inlet of the reaction vessel so as to have a pH in the range of 10.5 to 11.5 to complete the neutralization reaction. The solution temperature was maintained at 15 ° C. during the reaction. The neutralization reaction was carried out by gradually adding aluminum sulfate using a roller pump until the pH was in the range of 10.5 to 11.5. At this time, the pH gradually decreased from about 14, the neutralization reaction proceeded, and pseudoboehmite began to precipitate from around the pH below 12. As described above, since the solubility of Al 2 O 3 minutes is extremely high in the region where the pH exceeds 11.0, the pseudo-boehmite precipitated so far was immediately redissolved due to the convenience of solubility. The reaction was completed when neutralized to the range of pH 10.5 to pH 11.5. This reaction gave a slurry containing a neutralized product.

<解膠工程>
得られたスラリーを遠心分離機で固液分離及び洗浄し、水分値80〜95%のスラリーを得た。次いでこのスラリーに解膠処理を施した。具体的にはスラリーを撹拌しながら、これに希釈硝酸を添加してpHを3.5に維持した。これにより擬ベーマイト粉末が水溶液中に解膠(分散)したベーマイト分散物を得た。
<Glue process>
The obtained slurry was solid-liquid separated and washed with a centrifuge to obtain a slurry having a water content of 80 to 95%. The slurry was then subjected to a degluing treatment. Specifically, while stirring the slurry, diluted nitric acid was added thereto to maintain the pH at 3.5. As a result, a boehmite dispersion in which the pseudo-boehmite powder was deflated (dispersed) in an aqueous solution was obtained.

(2)評価
実験例1で得られたベーマイト分散物について、以下に示す評価を行った。
(2) Evaluation The following evaluation was performed on the boehmite dispersion obtained in Experimental Example 1.

<解膠粒度>
ベーマイト分散物の解膠粒度を動的光散乱法により求めた。具体的には、5gのベーマイト分散物を純水100gで希釈し、これを25g測りとって50ccの容器に入れて、マグネチックスターラーを用いて十分に撹拌した。次にベーマイト分散物を入れた容器を粒子径・ゼータ電位・分子量測定装置(Malvern Panalytical社、ゼータサイザー)にセットして粒子サイズを測定した。この際、測定条件として、分散溶媒:純水、温度:25℃を入力した。
<Glue particle size>
The unglazed particle size of the boehmite dispersion was determined by a dynamic light scattering method. Specifically, 5 g of the boehmite dispersion was diluted with 100 g of pure water, 25 g of this was weighed and placed in a 50 cc container, and the mixture was sufficiently stirred using a magnetic stirrer. Next, the container containing the boehmite dispersion was set in a particle size / zeta potential / molecular weight measuring device (Malvern Panasonic, Zeta Sizar) to measure the particle size. At this time, the dispersion solvent: pure water and the temperature: 25 ° C. were input as the measurement conditions.

(3)評価結果
ベーマイト分散物について粒子サイズの分布を図6に示す。また中和反応終了後の溶液pHと解膠粒度の関係を図7に示す。ここで解膠粒度は、粒子サイズ分布において散乱強度が最大となる粒子サイズのことである。図6及び図7に示されるように、pH11.0近傍で解膠粒度が最小となり、その前後で解膠粒度が急激に増大していた。このことからpHが10.5〜11.5の範囲内で解膠粒度が小さくなることが分かった。
(3) Evaluation result The distribution of particle size of the boehmite dispersion is shown in FIG. The relationship between the solution pH and the gelatinization particle size after the completion of the neutralization reaction is shown in FIG. Here, the defibration particle size is the particle size at which the scattering intensity is maximized in the particle size distribution. As shown in FIGS. 6 and 7, the deflocculation particle size became the minimum near pH 11.0, and the deflocculation particle size increased sharply before and after that. From this, it was found that the deflocculated particle size became smaller when the pH was in the range of 10.5 to 11.5.

溶液pHを11.4として作製されたベーマイト分散物の粒子サイズ分布を図8に示す。このベーマイト分散物は、解膠粒度が60〜70nmと小さく、かつ粒子サイズが均一であった。 The particle size distribution of the boehmite dispersion prepared with the solution pH at 11.4 is shown in FIG. This boehmite dispersion had a small glutinous particle size of 60 to 70 nm and a uniform particle size.

[実験例2]
実験例2では、一般的な反応装置(低速回転せん断撹拌機)を用いて希釈原料溶液からベーマイト分散物を作製し、その評価を行った。
[Experimental Example 2]
In Experimental Example 2, a boehmite dispersion was prepared from a diluted raw material solution using a general reactor (low-speed rotary shear stirrer) and evaluated.

(1)ベーマイト分散物の作製
純水で6倍希釈した原料溶液(アルミン酸ナトリウム溶液、硫酸アルミニウム溶液)を用いた。またスラリー化工程の際に、一般的な反応槽と撹拌翼とを備えた反応装置を用いて低速条件下で中和反応を行った。反応温度を5.5℃、中和反応終了後の溶液pHを11.2、撹拌速度を600rpmとした。それ以外は実験例1と同様にしてベーマイト分散物を作製した。
(1) Preparation of boehmite dispersion A raw material solution (sodium aluminate solution, aluminum sulfate solution) diluted 6-fold with pure water was used. Further, during the slurrying step, a neutralization reaction was carried out under low speed conditions using a reaction apparatus equipped with a general reaction vessel and a stirring blade. The reaction temperature was 5.5 ° C., the pH of the solution after the completion of the neutralization reaction was 11.2, and the stirring speed was 600 rpm. A boehmite dispersion was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except for the above.

(2)評価
得られたベーマイト分散物について解膠粒度の測定を実験例1と同様にして行った。
(2) Evaluation The deflocculation particle size of the obtained boehmite dispersion was measured in the same manner as in Experimental Example 1.

(3)評価結果
ベーマイト分散物の粒子サイズ分布を図9に示す。このベーマイト分散物は、解膠粒度が100nm以下と小さく、かつ粒子サイズが均一であった。この結果は実験例1で得られた結果とほぼ同じである。したがって一般的な反応装置を用いても、解膠粒度の小さいベーマイト分散物が得られることが分かった。
(3) Evaluation result The particle size distribution of the boehmite dispersion is shown in FIG. This boehmite dispersion had a small thawing particle size of 100 nm or less and a uniform particle size. This result is almost the same as the result obtained in Experimental Example 1. Therefore, it was found that a boehmite dispersion having a small gelatinization particle size can be obtained even by using a general reactor.

[実験例3]
実験例3ではベーマイト分散物を作製する際にグルコン酸ナトリウムを添加し、その影響を調べた。
[Experimental Example 3]
In Experimental Example 3, sodium gluconate was added when preparing the boehmite dispersion, and its effect was investigated.

(1)ベーマイト分散物の作製
<準備工程>
原料溶液としてアルミン酸ナトリウム溶液と硫酸アルミニウム溶液とを準備した。アルミン酸ナトリウム溶液と硫酸アルミニウム溶液は実験例1で用いたものと同じものを用いた。
(1) Preparation of boehmite dispersion <Preparation step>
Sodium aluminate solution and aluminum sulfate solution were prepared as raw material solutions. The sodium aluminate solution and the aluminum sulfate solution used were the same as those used in Experimental Example 1.

<スラリー化工程>
次に準備したアルミン酸ナトリウム溶液と硫酸アルミニウム溶液とをホモジナイザーに導入した。アルミン酸ナトリウム溶液を23L/時間の流量で1時間導入した。また硫酸アルミニウム溶液を純水で21倍に希釈後、380L/時間の流量で1時間導入した。ホモジナイザーによる中和反応の際、溶液温度は9.4℃から17.4℃に変化した。
<Slurry process>
Next, the prepared sodium aluminate solution and aluminum sulfate solution were introduced into the homogenizer. Sodium aluminate solution was introduced at a flow rate of 23 L / hour for 1 hour. The aluminum sulfate solution was diluted 21-fold with pure water and then introduced at a flow rate of 380 L / hour for 1 hour. During the neutralization reaction with a homogenizer, the solution temperature changed from 9.4 ° C to 17.4 ° C.

中和反応後のスラリーを撹拌槽に入れた。撹拌槽として、その周囲にヒーターが設けられており内容物の加温が可能なものを用いた。グルコン酸ナトリウム247gと純水926gとをスラリーに加えて、3時間の撹拌を行った。撹拌の際にヒーターを作動させて、攪拌物(スラリー)の温度を室温から40℃まで変化させた。 The slurry after the neutralization reaction was placed in a stirring tank. As the stirring tank, a heater provided around the stirring tank capable of heating the contents was used. 247 g of sodium gluconate and 926 g of pure water were added to the slurry, and the mixture was stirred for 3 hours. The heater was operated during stirring to change the temperature of the stirred product (slurry) from room temperature to 40 ° C.

<解膠処理>
得られたスラリーに、実験例1と同様の手法で解膠処理を施して、擬ベーマイト粉末が水溶液中に分散したベーマイト分散物を得た。
<Glue processing>
The obtained slurry was subjected to a gelatinizing treatment in the same manner as in Experimental Example 1 to obtain a boehmite dispersion in which pseudo-boehmite powder was dispersed in an aqueous solution.

(2)評価
実験例3で得られたベーマイト分散物(擬ベーマイト粉末)について、以下に示す評価を行った。
(2) Evaluation The boehmite dispersion (pseudo-boehmite powder) obtained in Experimental Example 3 was evaluated as shown below.

<解膠粒度>
ベーマイト分散物の解膠粒度を測定した。測定は実験例1と同様の手法で行った。
<Glue particle size>
The unglazed particle size of the boehmite dispersion was measured. The measurement was performed by the same method as in Experimental Example 1.

<SEM観察>
走査電子電池顕微鏡(SEM)を用いてベーマイト分散物を観察した。観察は、走査電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクサイエンス、S−4700)を用いて行った。
<SEM observation>
The boehmite dispersion was observed using a scanning electron battery microscope (SEM). Observation was performed using a scanning electron microscope (Hitachi High-Tech Science Corporation, S-4700).

<成分分析>
ベーマイト分散物の成分分析を行った。まず、所望量の試料を四ホウ酸リチウム溶融剤とともにガラスビード法で溶融してガラスビード化した試料を作製した。得られた試料を蛍光X線分析装置(株式会社リガク、ZSX PrimusII)にセットした後に、蛍光X線強度を測定し、検量線を用いて各成分量を定量した。
<Component analysis>
The components of the boehmite dispersion were analyzed. First, a desired amount of sample was melted together with a lithium borate melting agent by a glass bead method to prepare a glass beaded sample. After setting the obtained sample in a fluorescent X-ray analyzer (Rigaku Co., Ltd., ZSX PrimusII), the fluorescent X-ray intensity was measured and the amount of each component was quantified using a calibration curve.

(3)評価結果
グルコン酸ナトリウム添加時のスラリー温度とベーマイト分散物の解膠粒度との関係を図10に示す。スラリー温度が高いほど解膠粒度が単調現象する傾向にあった。
(3) Evaluation Results FIG. 10 shows the relationship between the slurry temperature when sodium gluconate was added and the gelatinization particle size of the boehmite dispersion. The higher the slurry temperature, the more monotonous the defibration particle size tended to be.

グルコン酸ナトリウム添加時のスラリー温度を30℃にして作製したベーマイト分散物の粒子サイズ分布とSEM像のそれぞれを図11及び図12に示す。このベーマイト分散物は、解膠粒度が50nm以下と小さく、かつ粒子サイズが均一であった。またSEM像では分散した一次粒子が観察されるものの、凝集二次粒子は見られなかった。 The particle size distribution and SEM image of the boehmite dispersion prepared by setting the slurry temperature at the time of adding sodium gluconate to 30 ° C. are shown in FIGS. 11 and 12, respectively. This boehmite dispersion had a small thawing particle size of 50 nm or less and a uniform particle size. In the SEM image, dispersed primary particles were observed, but no aggregated secondary particles were observed.

グルコン酸ナトリウム添加時のスラリー温度を30℃にして作製したベーマイト分散物の成分分析結果を表1に示す。なお表1において分散物中の各成分の量を酸化物換算で示している。得られたベーマイト分散物は、不純物量が0.1質量%以下と極めて高純度であった。 Table 1 shows the component analysis results of the boehmite dispersion prepared by setting the slurry temperature at the time of adding sodium gluconate to 30 ° C. In Table 1, the amount of each component in the dispersion is shown in terms of oxide. The obtained boehmite dispersion had an extremely high purity with an impurity content of 0.1% by mass or less.

Figure 2021155234
Figure 2021155234

[実験例4]
実験例4ではベーマイト分散物を用いてアルミナ砥粒を作製し、その特性を評価した。
[Experimental Example 4]
In Experimental Example 4, alumina abrasive grains were prepared using a boehmite dispersion, and their characteristics were evaluated.

(1)アルミナ砥粒の作製
種種の解膠粒度をもつベーマイト分散物を原料に用いてアルミナ砥粒を作製した。具体的には、解膠処理したベーマイト分散物を100℃×6時間の条件で乾燥して、乾固物を得た。これを1300〜1500℃で焼成した後に、解砕及び整粒して、中心径がおよそ200〜400μmのアルミナ砥粒を得た。
(1) Preparation of Alumina Abrasive Grains Alumina abrasive grains were prepared using a boehmite dispersion having various types of defibrated particle size as a raw material. Specifically, the gelatinized dispersion was dried at 100 ° C. for 6 hours to obtain a dry product. This was fired at 1300 to 1500 ° C., then crushed and sized to obtain alumina abrasive grains having a center diameter of about 200 to 400 μm.

(2)評価
得られたアルミナ砥粒について、以下に示す評価を行った。
(2) Evaluation The obtained alumina abrasive grains were evaluated as shown below.

<BET比表面積>
アルミナ砥粒のBET比表面積を、自動比表面積測定装置(株式会社島津製作所、トライスター3000)を用いて測定した。
<BET specific surface area>
The BET specific surface area of the alumina abrasive grains was measured using an automatic specific surface area measuring device (Shimadzu Corporation, Tristar 3000).

<ヌープ硬度>
アルミナ砥粒のヌープ硬度を、硬度計(株式会社マツザワ、PMT−X7A)を用いて測定した。この際、ヌープ圧子を使用し、試験力100gf(980.7mN)の条件で測定を行った。
<Knoop hardness>
The Knoop hardness of the alumina abrasive grains was measured using a hardness tester (Matsuzawa Co., Ltd., PMT-X7A). At this time, a noup indenter was used, and the measurement was performed under the condition of a test force of 100 gf (980.7 mN).

(3)評価結果
アルミナ砥粒のBET比表面積とヌープ硬度のそれぞれを、図13及び図14に示す。ここで図13及び図14の横軸は、原料として用いたベーマイト分散物の解膠粒度を表す。
(3) Evaluation Results The BET specific surface area and Knoop hardness of the alumina abrasive grains are shown in FIGS. 13 and 14, respectively. Here, the horizontal axis of FIGS. 13 and 14 represents the gelatinization particle size of the boehmite dispersion used as a raw material.

図13及び図14に示されるように、ベーマイト分散物の解膠粒度100nm超で砥粒のBET比表面積及びヌープ硬度が大きく振れ始めた。このことから、ベーマイト分散物の解膠粒度100nmを境に、それ以上で最終製品の品質へ悪影響が出始めることが分かった。

As shown in FIGS. 13 and 14, the BET specific surface area and Knoop hardness of the abrasive grains began to fluctuate significantly when the unglazed particle size of the boehmite dispersion exceeded 100 nm. From this, it was found that the quality of the final product begins to be adversely affected above the deflocculation particle size of 100 nm of the boehmite dispersion.

Claims (10)

擬ベーマイト粉末を含むベーマイト分散物であって、
前記擬ベーマイト粉末の解膠粒度が100nm以下である、ベーマイト分散物。
A boehmite dispersion containing pseudo-boehmite powder
A boehmite dispersion having a gelatinization particle size of 100 nm or less of the pseudo-boehmite powder.
前記擬ベーマイト粉末の解膠粒度が50nm以下である、請求項1に記載のベーマイト分散物。 The boehmite dispersion according to claim 1, wherein the defibrated particle size of the pseudo-boehmite powder is 50 nm or less. グルコン酸ナトリウムをさらに含む、請求項1又は2に記載のベーマイト分散物。 The boehmite dispersion according to claim 1 or 2, further comprising sodium gluconate. 水をさらに含み、前記擬ベーマイト粉末が水中に分散している、請求項1〜3のいずれか一項に記載のベーマイト分散物。 The boehmite dispersion according to any one of claims 1 to 3, further comprising water and the pseudo-boehmite powder being dispersed in water. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のベーマイト分散物の製造方法であって、以下の工程;
一方又は両方がアルミニウムイオンを含有するアルカリ性水溶液及び酸性水溶液を準備する工程と、
前記アルカリ性水溶液と酸性水溶液とを混合して混合溶液とし、前記混合溶液に中和反応を起こさせて中和物を含有するスラリーにする工程と、
前記スラリーに酸を添加してpH4.0以下に維持する解膠処理を施す工程と、を備え、
前記中和反応の際にスラリーの温度を20℃以下且つpHを10.5〜11.5の範囲内に維持する、方法。
The method for producing a boehmite dispersion according to any one of claims 1 to 4, wherein the following steps;
A step of preparing an alkaline aqueous solution and an acidic aqueous solution in which one or both contain aluminum ions, and
A step of mixing the alkaline aqueous solution and the acidic aqueous solution to form a mixed solution, and causing a neutralization reaction in the mixed solution to form a slurry containing a neutralized product.
The slurry is provided with a step of adding an acid to the slurry to perform a degluing treatment to maintain the pH at 4.0 or less.
A method of maintaining the temperature of the slurry at 20 ° C. or lower and the pH within the range of 10.5 to 11.5 during the neutralization reaction.
前記アルカリ性水溶液がアルミン酸ナトリウム溶液であり、前記酸性水溶液が硫酸アルミニウム溶液である、請求項5に記載の方法。 The method according to claim 5, wherein the alkaline aqueous solution is a sodium aluminate solution, and the acidic aqueous solution is an aluminum sulfate solution. 前記中和反応で得られたスラリーに純水を加えて希釈する工程をさらに備える、請求項5又は6に記載の方法。 The method according to claim 5 or 6, further comprising a step of adding pure water to the slurry obtained by the neutralization reaction to dilute the slurry. 前記中和反応で得られたスラリーにグルコン酸ナトリウムを添加する工程をさらに備える、請求項5〜7のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 5 to 7, further comprising a step of adding sodium gluconate to the slurry obtained by the neutralization reaction. グルコン酸ナトリウムを添加する際にスラリーの温度を30〜40℃に維持する、請求項8に記載の方法。 The method of claim 8, wherein the temperature of the slurry is maintained at 30-40 ° C. when sodium gluconate is added. 前記中和反応の際にスラリーに高速せん断処理を施す、請求項5〜9のいずれか一項に記載の方法。
The method according to any one of claims 5 to 9, wherein the slurry is subjected to a high-speed shearing treatment during the neutralization reaction.
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