JP2938103B2

JP2938103B2 - トリポリリン酸二水素アルミニウム型層間化合物

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Publication number: JP2938103B2
Application number: JP1290413A
Authority: JP
Inventors: 雅朗奥田
Original assignee: TEIKA KK
Current assignee: TEIKA KK
Priority date: 1989-11-08
Filing date: 1989-11-08
Publication date: 1999-08-23
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JPH03153508A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はトリポリリン酸二水素アルミニウム型層間化
合物に関する。

本発明のトリポリリン酸二水素アルミニウム型層間化
合物は、トリポリリン酸二水素アルミニウムに基づく大
きな固体酸性、イオン交換能などの機能と、モノ−ｎ−
アルキルアミンが層間に含まれることによる層間距離の
大きさとにより、吸着剤、防錆顔料、触媒、触媒担体、
電極材料、光学材料、無機イオン交換体、ガス分離剤、
セラミック材料などとして好適に使用される物質であ
る。

〔従来の技術〕

リン酸ジルコニウムの層間距離を広げることや、多孔
質粘土材料（スメクタイト型鉱物）の層間距離を広げる
ことは、従来からも提案されている（例えば、特開平１
−160813号公報、特公昭62−411683号公報など）。

しかし、トリポリリン酸二水素アルミニウムの層間距
離を広げることについては、いまだ報告されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記トリポリリン酸二水素アルミニウムは、大きな固
体酸性、イオン交換能などを有していて、吸着剤、防錆
顔料などに使用されているが、このトリポリリン酸二水
素アルミニウムの層間距離を広げることによって、より
大きな分子量のものを吸着できるようになるなど、より
有用な吸着剤や防錆顔料として使用することができると
考えられる。

したがって、本発明は、トリポリリン酸二水素アルミ
ニウムの層間距離を広げた新規なトリポリリン酸二水素
アルミニウム型層間化合物を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、トリポリリン酸二水素アルミニウムの層間
にモノ−ｎ−アルキルアミンを含ますことによって、ト
リポリリン酸二水素アルミニウムの層間距離を広げ、上
記目的を達成したものである。

すなわち、本発明は、層間にモノ−ｎ−アルキルアミ
ンを含むことを特徴とするトリポリリン酸二水素アルミ
ニウム型層間化合物に関する。

本発明に用いられるトリポリリン酸二水素アルミニウ
ムは、化学式AlH₂P₃O₁₀・2H₂Oで表される物質であり、
例えば、日本特許第856,386号の方法によって製造する
ことができる。すなわち、アルミニウムまたはアルミニ
ウム含有物質とリン含有物質とをP₂O₅/Al₂O₃のモル比が
１〜６になるように配合した混合物を60〜450℃で加熱
して、脱水結晶化させることによって得られる。

そして、上記のアルミニウムまたはアルミニウム含有
物質としては、例えば、α−、β−、γ−、δ−、θ
−、ρ−、ξ−、χ−、η−、κ−タイプなどの各種ア
ルミナ、ハイドラルジライド、バイアライト、ダイアス
ポアー、ベーマイト型などの各種水酸化アルミニウム、
金属アルミニウム、あるいは各種アルミニウム塩などが
用いられる。

また、リン含有物質としては、例えば、リン酸、リン
酸アンモニウム、五酸化リン、オキシロハロゲン化リン
などが用いられる。

これらの原料は、純度の高いものほど好ましいが、純
度は特に限定されるものではなく、目的とするトリポリ
リン酸二水素アルミニウムの用途に応じて適したものを
選べばよく、通常は工業用酸化アルミニウムや工業用70
〜85％リン酸などが使用される。

本発明のトリポリリン酸二水素アルミニウム型層間化
合物においては、トリポリリン酸二水素アルミニウムの
層間距離をモノ−ｎ−アルキルアミンで広げているが、
これは、モノ−ｎ−アルキルアミンで層間距離を広げた
場合、トリポリリン酸二水素アルミニウムが本来有して
いた固体酸性、イオン交換能などの特性をほとんど損な
うことがないからである。

すなわち、トリポリリン酸二水素アルミニウムの層間
距離を広げるために、モノ−ｎ−アルキルアミン以外に
も、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、希
土類酸化物などをトリポリリン酸二水素アルミニウムの
層間に含ませることも考え得るが、これらによる場合
は、トリポリリン酸二水素アルミニウムの元の結晶形が
失われ、トリポリリン酸二水素アルミニウムの特性が失
われることになる。

モノ−ｎ−アルキルアミンがトリポリリン酸二水素ア
ルミニウムの層間に入り込む態様は、層間吸着によるも
のと考えられるが、このモノ−ｎ−アルキルアミンでト
リポリリン酸二水素アルミニウムの層間距離を広げる場
合には、モノ−ｎ−アルキルアミンの炭素数によってト
リポリリン酸二水素アルミニウムの層間距離を変えるこ
とができ、使用目的に応じ、適した層間距離を持つトリ
ポリリン酸二水素アルミニウム型層間化合物を得ること
ができる。

上記モノ−ｎ−アルキルアミンは、一般式R₁NH₂（R₁
は炭素数１〜30のアルキル基）で表示され、その好まし
い具体例としては、例えば、モノメチルアミン、モノエ
チルアミン、モノプロピルアミン、モノブチルアミン、
ｎ−アミノペンタン、モノヘキシルアミン、モノヘプチ
ルアミン、モノオクチルアミン、モノノニルアミン、モ
ノデシルアミン、モノウンデシルアミン、モノラウリル
アミン、モノトリデシアミン、モノミリスチルアミン、
モノペンタデシルアミン、モノヘセチルアミン、モノプ
タデシルアミン、モノステアリルアミンなどが挙げられ
る。

これらのモノ−ｎ−アルキルアミンをトリポリリン酸
二水素アルミニウムの層間に含ませてトリポリリン酸二
水素アルミニウム型層間化合物を製造する方法として
は、液相法と気相法が挙げられる。

液相法は、媒体として水あるいはメタノール、エタノ
ールなどのアルコール類、メチルエチルケトン、ジメチ
ルケトンなどのケトン類、酢酸メチル、酢酸エチルなど
の酢酸エステル類、ベンゼン、クロロホルムなどの有機
溶剤の単独または２種以上の混合溶剤を使用し、モノ−
ｎ−アルキルアミンをこれらの溶剤中に溶剤中に0.05〜
20N、好ましくは、0.1〜10Nの濃度に溶解し、このモノ
−ｎ−アルキルアミンの溶液にトリポリリン酸二水素ア
ルミニウムを分散させて、トリポリリン酸二水素アルミ
ニウムとモノ−ｎ−アルキルアミンとを反応させる方法
である。

上記の分散方法としては、バッチ式、連続式のいずれ
もが採用可能であり、反応装置によっては、通常の撹
拌、混合、スタティックミキサーによる混合、剪断混
合、あるいはそれらの混合撹拌手段を適宜組み合わせて
使用し、モノ−ｎ−アルキルアミンをトリポリリン酸二
水素アルミニウムに反応させればよい。

また、トリポリリン酸二水素アルミニウムとモノ−ｎ
−アルキルアミンとを反応させるための処理方法とし
て、上記のトリポリリン酸二水素アルミニウム分散モノ
−ｎ−アルキルアミン溶液を超音波処理すると、反応を
完結させるための処理時間を短縮することが可能であ
る。この超音波処理は、通常、発振周波数16〜50kHz程
度で行われる。

また、トリポリリン酸二水素アルミニウムスラリーに
モノ−ｎ−アルキルアミンを添加し、上記と同様の処理
をしてもよい。

これらの処理後、得られたスラリーを濾過、乾燥、粉
砕することにより、モノ−ｎ−アルキルアミンによって
層間距離が広げられたトリポリリン酸二水素アルミニウ
ム、つまり、トリポリリン酸二水素アルミニウム型層間
化合物が得られる。得られた物質が層間にモノ−ｎ−ア
ルキルアミンを含むトリポリリン酸二水素アルミニウム
型層間化合物であることは、得られた物質のＸ線回折を
行うことによって確認することができる。

一方、気相法では、モノ−ｎ−アルキルアミンの蒸気
雰囲気中にトリポリリン酸二水素アルミニウムを放置
し、モノ−ｎ−アルキルアミンをトリポリリン酸二水素
アルミニウムの層間に吸着させればよく、それによっ
て、トリポリリン酸二水素アルミニウム型層間化合物を
得ることができる。

上記のようにして得られるトリポリリン酸二水素アル
ミニウム型層間化合物は、トリポリリン酸二水素アルミ
ニウムに基づく大きな固体酸性、イオン交換能を有し、
また層間距離が広がったことにより、従来では層間内に
入り込めなかった大きな分子が層間に入り込めるように
なって、例えば、分子量の大きな悪臭物質を吸着できる
など、吸着剤としての有用性が通常のトリポリリン酸二
水素アルミニウムよりも向上し、また溶剤に対する分散
性が向上して防錆顔料としての応用性がより広くなるな
ど、吸着剤、防錆顔料、触媒、触媒担体、電極材料、光
学材料、無機イオン交換体、ガス分離剤、セラミック材
料などとして好適に使用される。

本発明のトリポリリン酸二水素アルミニウム型層間化
合物を吸着剤として用いる場合、その形態としては、吸
着剤に通常採用されている形態、例えば、粉末状、ペレ
ット状、あるいは水または有機溶剤に分散または溶解さ
せた液状の吸着剤など、各種の形態を採用することがで
きる。また、樹脂製の包装材料を作製にあたって粉末状
のものを樹脂に練り込み、吸着能を有する包装材料を作
製するための吸着剤としても使用することができる。

また、本発明のトリポリリン酸二水素アルミニウム型
層間化合物を防錆顔料として用いる場合、層間距離が広
がったことによって有機溶剤への分散性が向上し、水系
の防錆塗料のみならず、有機溶剤系の防錆塗料も調製す
ることができる。

〔実施例〕

つぎに実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する
が、本発明はそれらの実施例のみに限定されるものでは
ない。

実施例１炭素数が１〜16の11種類のモノ−ｎ−アルキルアミ
ン、つまり、メチルアミン、エチルアミン、プロピルア
ミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミ
ン、オクチルアミン、デシルアミン、ラウリルアミン、
ミリスチルアミンセチルアミンを用い、それぞれベンゼ
ンに濃度が0.1Nになるように溶解し、このモノ−ｎ−ア
ルキルアミン、ベンゼン溶液100mlにトリポリリン酸二
水素アルミニウム（層間距離:7.90Å）を5g加えて、撹
拌し分散させてスラリー化し、このスラリーに超音波を
５時間照射して処理した。超音波の照射は、発振周波数
28kHzで行い、処理温度は25℃である。この超音波処理
後、濾過、脱水、乾燥、粉砕して層間にモノ−ｎ−アル
キルアミンを含むトリポリリン酸二水素アルミニウム型
層間化合物を得た。

上記のようにして得られたトリポリリン酸二水素アル
ミニウム型層間化合物の層間距離をＸ線回折法により測
定した結果を第１図に示す。

第１図において、横軸はトリポリリン酸二水素アルミ
ニムの層間に含ませたモノ−ｎ−アルキルアミンの炭素
数であり、縦軸は層間距離であるが、この第１図に示す
ように、モノ−ｎ−アルキルアミンの炭素数が大きくな
るにつれて層間距離がほぼ直線的に大きくなっている。

つぎに、上記のようにして得られた層間距離が15.65
Åのトリポリリン酸二水素アルミニウム型層間化合物
（層間にブチルアミンを含ませたトリポリリン酸二水素
アルミニウム型層間化合物）と層間距離が23.40Åのト
リポリリン酸二水素アルミニウム型層間化合物（層間に
オクチルアミンを含ませたトリポリリン酸二水素アルミ
ニウム型層間化合物）とトリポリリン酸二水素アルミニ
ウムを用いて、吸着試験を行った。その結果を後記の吸
着試験の項における第１表に示す。

また、上記層間距離が23.40Åのトリポリリン酸二水
素アルミニウム型層間化合物と層間距離が31.15Åのト
リポリリン酸二水素アルミニウム型層間化合物（層間に
ラウリルアミンを含ませたトリポリリン酸二水素アルミ
ニウム型層間化合物）とトリポリリン酸二水素アルミニ
ウムを用い、防錆塗料を調製して、有機溶剤に対する分
散性を調べた。その結果を後記の分散性試験の項におけ
る第２表に示す。

〔吸着試験〕

容量３の匂袋（におい袋）に、上記層間距離が15.6
5Åのトリポリリン酸二水素アルミニウム型層間化合物
（試料Ａ）、層間距離が23.40Åのトリポリリン酸二水
素アルミニウム型層間化合物（試料Ｂ）およびトリポリ
リン酸二水素アルミニウム（試料Ｘ）をそれぞれ0.5gず
つ入れ、そこに102ppmのトリメチルアミン標準ガス（N₂
ベース、製鉄化学株式会社製）を３入れた。これを室
温下に放置し、経時的に匂袋中のトリメチルアミン濃度
を測定した。その結果を吸着率に換算して第１表に示
す。

第１表に示すように、試料Ａ（つまり、層間距離が、
15.65Åのトリポリリン酸二水素アルミニウム型層間化
合物）および試料Ｂ（つまり、層間距離が23.40Åのト
リポリリン酸二水素アルミニウム型層間化合物）は試料
Ｘ（つまり、トリポリリン酸二水素アルミニウム）に比
べて、吸着率が100％に達するまでの時間が短く、本発
明のトリポリリン酸二水素アルミニウム型層間化合物が
通常のトリポリリン酸二水素アルミニウムに比べて、吸
着剤として優れていることが明らかにされた。

〔分散性試験〕

前記層間距離が23.40Åのトリポリリン酸二水素アル
ミニウム型層間化合物（試料Ｂ）、層間距離が31.15Å
のトリポリリン酸二水素アルミニウム型層間化合物（試
料Ｃ）およびトリポリリン酸二水素アルミニウム（試料
Ｘ）を用い、それぞれ下記の配合および分散条件で塗料
化を行い、分散粒子の経時的な粒径変化を調べることに
よって、その分散性を評価した。その結果を第２表に示
す。なお、第２表中の分散粒子の粒径はつぶゲージによ
って測定したものであり、配合量は重量部によるもので
ある。

イ、配合試料 24.5部酸化チタン ※１ 44.5部エポキシ樹脂ワニス ※２ 60.0部溶剤 ※３ 60.0部 189.0部（注）※1:テイカ社製JR−602 （商品名） ※2:シエル化学社製エピコート1007 （商品名）、固形分濃度50％に調整 ※3:酢酸セロソルブ／キシレン／メチルエチルケ
トン＝1/1/1の混合溶剤ロ、分散条件使用装置：サンドグラインドミル回転数 :1800rpm ディスク:5cm（直径）ビーズ：アルミナ径2mm ビーカー容量:200ml 第２表に示すように、試料Ｂ（つまり、層間距離が2
3.40Åのトリポリリン酸二水素アルミニウム型層間化合
物）および試料Ｃ（つまり、層間距離が31.15Åのトリ
ポリリン酸二水素アルミニウム型層間化合物）は、試料
Ｘ（つまり、トリポリリン酸二水素アルミニウム）に比
べて、同じ分散時間で比較した場合の粒径が常に小さ
く、本発明のトリポリリン酸二水素アルミニウム型層間
化合物が通常のトリポリリン酸二水素アルミニウムに比
べて、分散性が優れていることが明らかにされた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のトリポリリン酸二水素
アルミニウム型層間化合物は、分子量の大きいものに対
する吸着力が大きく、また有機溶剤に対する分散性が優
れていて、吸着材や防錆顔料として好適に使用すること
ができる。また、その大きな固体酸性、イオン交換能、
層間距離の大きさなどの特性を利用して、触媒、触媒担
体、電極材料、光学材料、無機イオン交換体、ガス分離
剤、セラミック材料などにも使用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトリポリリン酸二水素アルミニウム型
層間化合物のモノ−ｎ−アルキルアミンの炭素数と層間
距離との関係を示す図である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０９Ｄ 5/08 Ｃ０９Ｄ 5/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】層間にモノ−ｎ−アルキルアミンを含むこ
とを特徴とするトリポリリン酸二水素アルミニウム型層
間化合物。