JPH01503056A - Clay mineral surface treatment method and reactive intermediate produced by the method - Google Patents

Clay mineral surface treatment method and reactive intermediate produced by the method

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JPH01503056A
JPH01503056A JP50287587A JP50287587A JPH01503056A JP H01503056 A JPH01503056 A JP H01503056A JP 50287587 A JP50287587 A JP 50287587A JP 50287587 A JP50287587 A JP 50287587A JP H01503056 A JPH01503056 A JP H01503056A
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ダナウェイ,ウェイマン エイチ.
サリナス,ジョージ イー.
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イー.シー.シー.アメリカ インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 クレーミネラルの表面処理方法及び該 法によ 生産される 応性中間体 lユ食實員 本発明は一般にアルミノ珪酸塩等のような珪酸質ミネラルを含む珪酸塩及び珪素 !組成物に関し、より詳細にはその引き続く官能基化を可能にする新規で並はず れた性質を有する中間体を生産するためにこのタイプの物質を塩素化するための 方法に関する。[Detailed description of the invention] Clay mineral surface treatment method and applicable Reactive intermediates produced by lyu food staff The present invention generally relates to silicates and silicon containing siliceous minerals such as aluminosilicates, etc. ! Novel and extraordinary inventions regarding the composition and more particularly its subsequent functionalization. for the chlorination of substances of this type to produce intermediates with specific properties. Regarding the method.

種々の工業的及び他の用途のための塩化物を生産する目的のために、珪酸塩、珪 素質ミネラル等を、特にガス状塩素を含むハロゲン化物で処理することが長い間 知られている0例えばクレーは一般的に、本質的に含水アルミノ珪酸塩であるミ ネラルから形成された微粒子状の玉状物質である。塩素化段階を含み比較的に非 常な高温で実施されるクレーからのアルミニウムの回収のために多くのプロセス が利用されてきている。これらのプロセスは通常塩化アルミニウムを生成し、こ れは更に反応して最終的に所望のアルミニウムを生成する。Silicates, silicates, for the purpose of producing chlorides for various industrial and other uses. For a long time, basic minerals have been treated with halides, especially those containing gaseous chlorine. For example, clays are generally composed of minerals that are essentially hydrated aluminosilicates. It is a fine particle-like ball-like substance formed from neral. Contains a chlorination step and is relatively non-containing. Many processes for the recovery of aluminum from clay are carried out at constantly high temperatures. has been used. These processes typically produce aluminum chloride, which This is further reacted to finally produce the desired aluminum.

他の場合には、珪酸塩又は珪素質物質又はミネラルの塩素との高温反応が光学ガ ラスのための水酸化物の存在しないシリカの生産に利用されてきている0本発明 に関係する他の従来技術は次の通りである。In other cases, high-temperature reactions of silicates or siliceous materials or minerals with chlorine may cause optical damage. The present invention has been utilized for the production of hydroxide-free silica for lath. Other related prior art techniques are as follows.

ムーアらの米国特許第3.236.606号では、熱塩素を含有するガス状化合 物が、燃料と空気が存在し温度が600から1200’cのオーダーである反応 器中のクレーの漂白に利用されている。No. 3,236,606 to Moore et al., a gaseous compound containing hot chlorine A reaction in which a substance is present in the presence of fuel and air and whose temperature is on the order of 600 to 1200'C It is used to bleach the clay inside the vessel.

英国特許明細書第894.383号は、カオリンクレーを衝撃加熱しその後それ を700℃から900℃で塩素処理により漂白することを教示している。British Patent Specification No. 894.383 discloses impact heating of kaolin clay and then It teaches bleaching by chlorine treatment at 700°C to 900°C.

ノルドベルブの米国特許第2.141.444号は、カオリン、カオリナイト、 ボーキサイト、ダイアスポア等の高アルミナ含有物質から、該物質を900から 1150℃の温度で炭素と塩素の存在下において加熱することにより鉄を除去す る工程における前記炭素及び塩素の使用を開示している。Nordbelb's U.S. Patent No. 2.141.444 covers kaolin, kaolinite, From high alumina-containing materials such as bauxite and diaspore, the material is Iron is removed by heating in the presence of carbon and chlorine at a temperature of 1150°C. discloses the use of said carbon and chlorine in the process of

ホールの米国特許第1.405.115号は、塩化アルミニウム及び二酸化硫黄 を生成するために、アルミナ、硫黄及び塩素を十分な温度で接触させることによ る塩化アルミニウムの製造を教示している。Hall U.S. Pat. No. 1.405.115 discloses aluminum chloride and sulfur dioxide. by bringing alumina, sulfur and chlorine into contact at a sufficient temperature to produce teaches the production of aluminum chloride.

ホールの米国特許第1.422.568号は、加熱チャンバ中に塩素と硫黄蒸気 の雰囲気を維持し、その中に粉末化アルミニウム化合物を噴射することから成る 塩化アルミニウムの製造方法を教示している。Hall U.S. Pat. No. 1.422.568 discloses that chlorine and sulfur vapors are present in a heating chamber. consisting of maintaining an atmosphere of and injecting a powdered aluminum compound into it A method for producing aluminum chloride is taught.

トスの米国特許第3.615.359号は、炭素と塩化マンガンが存在する還元 条件下のアルミナの変換による三塩化アルミニウムとマンガンの生成を含むアル ミニウムの製造プロセスを教示し、該反応はその温度が入口で190℃、出口で 1400℃である第1の反応ゾーン中で起こり、次いで前記マンガンを前記三塩 化アルミニウムと反応させることにより、三塩化アルミニウムを約1400℃ま での温度で反応させて前記三塩化アルミニウムをアルミニウムに還元する。Toth U.S. Pat. No. 3,615,359 describes a reduction process in which carbon and manganese chloride are present. Aluminum trichloride and manganese formation by conversion of alumina under conditions The reaction temperature is 190℃ at the inlet and 190℃ at the outlet. takes place in a first reaction zone at 1400° C. and then converts the manganese into the trisalt. By reacting with aluminum chloride, aluminum trichloride can be heated to about 1400℃. The aluminum trichloride is reduced to aluminum by reaction at a temperature of .

ウィルホットの米国特許第4,073,872号は、カオリナイト等を含むボー キサイトやアルミノ珪酸塩のようなアルミニウム含有ミネラルから育価物である アルミニウムを回収するためのプロセスを開示している。該アルミニウム含有ミ ネラルは炭素とともに塩素化されて塩化アルミニラ↓が回収される。該プロセス は、アルミニウム含有ミネラルと固体の乾留可能な有機物との十分な混合物を加 熱して前記有機物を乾留し、かつ前記乾留ステップからの固体残渣を塩素化する ことを含んでいる0反応温度は1500℃までとすることができるが、乾留温度 より僅かに低い温度例えば500℃から800℃の範囲とすることが好ましい。Wilhot, US Pat. It is a valuable product derived from aluminum-containing minerals such as xite and aluminosilicate. Discloses a process for recovering aluminum. The aluminum-containing aluminum Neral is chlorinated together with carbon and alumina chloride↓ is recovered. the process Adds a sufficient mixture of aluminum-containing minerals and solid carbonizable organic matter. heating to carbonize the organic matter and chlorinate the solid residue from the carbonization step. The reaction temperature can be up to 1500℃, but the carbonization temperature Preferably, the temperature is slightly lower, for example in the range of 500°C to 800°C.

ウィンドハムらの米国特許第4.082.233号は、クレーをカーボクロリネ ート化して塩化アルミニウムと塩化珪素を生成する方法につき述べている。該ク レーは初めに固体炭素質還元剤で焼成して反応物質を形成する。硫黄含有物質の 存在下でのカーボクロリネーシッンは約400℃から約1000℃の範囲内の温 度で実施される。U.S. Pat. No. 4,082,233 to Windham et al. This article describes a method for producing aluminum chloride and silicon chloride. The The ray is first calcined with a solid carbonaceous reducing agent to form a reactant. of sulfur-containing substances Carbochlorination in the presence of temperatures in the range of about 400°C to about 1000°C It will be carried out at the same time.

ウィンドハムらの米国特許第4.083.927号は、予め焼成されたクレー〇 カーボクロリネーションのより以上の改良に関するものである。カーポクロリネ ーシッンの間の反応混合物は600℃から950℃の温度範囲内にあり、それに 約0.3から2.5容量%の塩化硼素が添加された乾燥塩素を使用する。U.S. Pat. No. 4,083,927 to Windham et al. This invention relates to further improvements in carbochlorination. capo chlorine - reaction mixture is in the temperature range of 600°C to 950°C; Dry chlorine to which about 0.3 to 2.5 volume percent boron chloride is added is used.

マーチンらの米国特許第4,096,234号は、クレーを、塩素化剤、還元剤 、アルカリ金属化合物触媒及び塩化珪素から成る混合物との接触により塩素化す ることにより前記クレーから塩化アルミニウムを生産することが開示されている 。該塩素化プロセスは、550℃から650℃の温度で流動床中で行われる。U.S. Pat. No. 4,096,234 to Martin et al. uses clay as a chlorinating agent and as a reducing agent. , chlorinated by contact with a mixture consisting of an alkali metal compound catalyst and silicon chloride. It is disclosed that aluminum chloride is produced from the clay by . The chlorination process is carried out in a fluidized bed at a temperature of 550°C to 650°C.

ウィンドハムらの米国特許第4.139.602号は、カオリナイト鉱石中でシ リカよりもアルミナを優先的に塩素化して塩化アルミニウムを生産することに関 するものである。該プロセスはカーボクロリネーシッンを利用するものであり、 カオリンクレーをまず乾燥し、粉砕し、500℃から1000℃の温度範囲内で 焼成する。該カーボクロリネーシランは600℃から1000℃の温度範囲内で 実施される。U.S. Pat. No. 4,139,602 to Windham et al. Regarding the production of aluminum chloride by preferentially chlorinating alumina over lyca. It is something to do. The process utilizes carbochlorination, Kaolin clay is first dried, crushed, and heated within a temperature range of 500℃ to 1000℃. Fire. The carbochlorine silane is heated within a temperature range of 600°C to 1000°C. Implemented.

マーチンの米国特許第4,213.943号は、2段階塩素化プロセスにより、 酸化アルミニウムと酸化珪素を含有するクレーがら塩化アルミニウムを生産する 方法を開示している。Martin U.S. Pat. No. 4,213.943 discloses that a two-step chlorination process Produce aluminum chloride from clay containing aluminum oxide and silicon oxide The method is disclosed.

デルの米国特許第4,244,935号は、450℃から650℃の温度範囲で 実施されるコーキングステップを利用して、金属と酸素を含有する物質の粒子を 塩素化し、引き続き700℃と1000℃の間で実施される加熱ステップが続く 方法を開示している。Dell's U.S. Patent No. 4,244,935 describes The coking step carried out is used to remove particles of metal and oxygen-containing substances. chlorination, followed by a heating step carried out between 700°C and 1000°C The method is disclosed.

レイノルズらの米国特許第4.288,414号は、添加された酸素の存在下の 酸化雰囲気中で約650℃から900℃の温度で珪素質物質を塩素化し、次いで 一酸化炭素の還元雰囲気巾約600℃から850℃の温度で前記ステップからの 残渣を塩素で塩素化することを含んで成る、鉄、前記珪素質物質及びチタンを含 む石炭又はボーキサイトと関連するクレーからアルミニウムを回収するプロセス を開示している。US Pat. No. 4,288,414 to Reynolds et al. Chlorinate the siliceous material at a temperature of about 650°C to 900°C in an oxidizing atmosphere, then from the previous step in a carbon monoxide reducing atmosphere at a temperature of about 600°C to 850°C. chlorinating the residue with chlorine, containing iron, said siliceous material and titanium. process for recovering aluminum from clay associated with coal or bauxite is disclosed.

ダンの米国特許第4.355,007号は、ボーキサイトやクレーのような有価 物であるアルミニウムを含む物質を塩素化する2段階プロセスを開示している。Dunn's U.S. Patent No. 4,355,007 describes the A two-step process for chlorinating aluminum-containing materials is disclosed.

該物質を脱水し、次いで約1200°に未満の温度(約1100°にの温度が典 型的である)で塩素と炭素の存在下塩素化を行い、酸素を導入し、その後非ガス 状生成物を約1300°Kを越える温度で塩素と炭素の存在下で塩素化する。The material is dehydrated and then heated to a temperature of less than about 1200° (temperatures of about 1100° are typical). Chlorination is carried out in the presence of chlorine and carbon (typically), oxygen is introduced, and then the non-gas The product is chlorinated in the presence of chlorine and carbon at temperatures above about 1300°K.

ダン・ジュニアの米国特許第4.355.008号及び第4.363,789号 は、塩素化を通して有価物であるアルミニウムを有する物質からアルミニウムを 生産する経路に塩素化が含存されるという点において、ダン・ジュニアの米国特 許第4,355.007号に類僚している。Dunn Jr. U.S. Patents 4.355.008 and 4.363,789 is the process by which aluminum is removed from substances containing valuable aluminum through chlorination. Dunn Jr.'s US specialty in that the production route involves chlorination. It is similar to No. 4,355.007.

カオリンクレーの場合、これらのアルミノ珪酸塩を有機物質と組み合わせること により新規な性質と用途を有する生成物を配合できることが長い間知られている 。しかしながらこの方面の任意の有用な発展は前記ミネラル/有機物界面におけ る利用できる共有結合の欠乏のため制限される傾向がある。過去において、この 困難性はを機チタン酸塩、有機珪酸塩、アルミノジルコン酸塩等のような種々の カンプリング剤の使用を通しての前記カオリナイトの表面改質により部分的に解 決されてきた。In the case of kaolin clay, combining these aluminosilicates with organic substances It has long been known that products with novel properties and uses can be formulated by . However, any useful developments in this direction may occur at the mineral/organic interface. tend to be limited due to the lack of available covalent bonds. In the past, this Difficulties arise when processing various materials such as titanates, organosilicates, aluminozirconates etc. Partially solved by surface modification of the kaolinite through the use of camping agents. It has been decided.

従って例えば、パパロスの米国特許第3.227.675号には、その表面が有 機官能基性シランで改質されたカオリンクレーが記載されている。典型的なこの ような試薬は例えばメタクリロキシプロピルトリメトキシシランである。このよ うに改質されたカオリンクレーは天然及び合成ゴム等の充填剤として都合良く使 用される。この特許の中では、このように改質された生成物は、ポリ°マー、エ ラストマー及び樹脂用の充填剤として有用である新規なピグメントの合成用の中 間体として機能できることも指摘されている。この結果は、前記カオリンの改質 に使用されるシランがジー又はポリ−官能基性であり、シランのただ1つの官能 基が前記クレーに結合し、他の反応性基を更に反応させるために残しているため 、得られるのである。Thus, for example, Papalos U.S. Pat. No. 3,227,675, whose surface Kaolin clays modified with organofunctional silanes are described. This typical Such a reagent is, for example, methacryloxypropyltrimethoxysilane. This way Kaolin clay modified by sea urchin can be conveniently used as a filler in natural and synthetic rubbers, etc. used. In this patent, products modified in this way are defined as polymers, medium for the synthesis of novel pigments useful as fillers for lastomers and resins. It has also been pointed out that it can function as an interstitial body. This result indicates that the above-mentioned modification of kaolin If the silane used is di- or poly-functional, only one functional Because the group binds to the clay and leaves other reactive groups for further reaction , can be obtained.

このタイプの他の参照文献は、イアニセリの米国特許第3,290.165号及 びイアニセリの米国特許第3,567.680を含んでいる。Other references of this type include Ianniselli U.S. Pat. No. 3,290.165 and and Iannicelli U.S. Pat. No. 3,567.680.

しかしながら、有機シランの使用によるカオリンクレーのようなアルミノ珪酸塩 の改質は複雑で高価なプロセスである。他のもののうち前記有機シラン自身の価 格は非常に高い、更に、利用した特定の有機シランにかかわらず生ずる生成物は 更に官能基化を行う限られた能力しか有していない。However, aluminosilicates such as kaolin clay due to the use of organosilanes modification is a complex and expensive process. Among other things, the value of the organosilane itself Furthermore, regardless of the specific organosilane utilized, the resulting products are Furthermore, it has limited ability to carry out functionalization.

これまで述べたことに従って、本発明の目的は、存機基等との引き続く官能基化 を顕著に可能にする反応性塩化物中間体を形成するためのクレーミネラルの表面 の活性化を可能にする比較的簡単で安価でかつ効果的なプロセスを提供すること であると認識されるであろう。In accordance with what has been said, it is an object of the present invention to The surface of clay minerals to form reactive chloride intermediates that markedly enable To provide a relatively simple, inexpensive and effective process that enables the activation of will be recognized as such.

本発明の他の目的は、クレーミネラルのような反応性珪素質物質をガス状3iC jnと反応させてその表面を活性化し、これにより反応性塩化物中間体を形成す る方法を提供することであり、該方法は、カオリングループ、モンモリロナイト グループ、イライトグループ等のようなタイプのクレーの多数のタイプを含む物 質のような非常に広範囲な物質に対して実施することができる。Another object of the invention is to convert reactive siliceous materials, such as clay minerals, into gaseous 3iC. jn to activate its surface, thereby forming a reactive chloride intermediate. The object of the present invention is to provide a method for forming kaolin loops, montmorillonite, Objects containing multiple types of clays such as groups, illite groups, etc. It can be performed on a very wide range of substances such as

見肌生監! 本発明によると、前述の目的及び以下の明細書の説明で明らかにあるであろう他 の目的が、実質的に乾燥した粒子状の組成物をガス状のS i Cj aと反応 させてその表面を活性化し、これにより反応性塩化物中間体を形成することを含 んで成り、かつさなければ出発物質を実質的に変化させてしまうであろう温度よ り低い温度で前記反応を行うようにした、カオリン、ベントナイト等のクレーミ ネラルを塩素化して高反応性中間体を生成する方法により達成される。Supervising the live performance! According to the invention, the foregoing objectives and others that will become apparent from the following description of the specification The purpose of is to react a substantially dry particulate composition with a gaseous S i C j a activating its surface, thereby forming a reactive chloride intermediate. and at temperatures that would otherwise substantially alter the starting materials. Creme materials such as kaolin and bentonite are used to carry out the above reaction at lower temperatures. This is accomplished by chlorinating neral to produce a highly reactive intermediate.

該反応は前記5iCjaの沸点(56℃)より高(約300℃より低い温度、好 ましくは約60℃から150℃の範囲で行われる。これらの温度は、出発物質が 化学的又は物理的に変化してそれらの基本的な性質を失ってしまう温度より低く なっている0例えば含水カオリンクレーの場合には、これらの温度は実質的な揮 発、脱水、及び/又は結晶構造の変化が起こる温度より低くなっている。従って このような含水クレーを本発明により処理しても、それは焼成カオリンには変化 せず、従ってその低摩耗性は末法により悪影響を及ぼされることはない。The reaction is carried out at a temperature above the boiling point (56°C) of the 5iCja (below about 300°C, preferably Preferably, the temperature is about 60°C to 150°C. These temperatures indicate that the starting material below the temperature at which they change chemically or physically and lose their basic properties For example, in the case of hydrous kaolin clay, these temperatures are The temperature is below that at which oxidation, dehydration, and/or changes in crystal structure occur. Therefore Even if such hydrated clay is treated according to the present invention, it will not change into calcined kaolin. and therefore its low abrasion properties are not adversely affected by the finishing process.

該反応は、前記粒子状物質とガス状反応物間の緊密な接触が可能な任意の装置内 で行うことができる。これらは高剪断混合機のような機械的混合機を含む、同様 に該反応は、前記ガス状成分が好適な拡散プレートを上向きに通過して処理され るべき粒子状物質の流動床中へ入るようにされた流動床反応器中で行うことがで きる。混合の前に温めた窒素やアルゴン等の乾燥不活性ガスをSi Cj! a のキ中リアとして使用することができる。典型的な反応時間は、約1分(又はそ れ未満)から約15分である。The reaction can be carried out in any apparatus that allows intimate contact between the particulate matter and the gaseous reactants. It can be done with These include mechanical mixers such as high shear mixers, as well as The reaction is carried out by passing the gaseous components upward through a suitable diffusion plate. It can be carried out in a fluidized bed reactor in which the particulate matter to be treated is introduced into the fluidized bed. Wear. Before mixing, heat a dry inert gas such as nitrogen or argon to SiCj! a Can be used as a middle rear. Typical reaction time is about 1 minute (or less) It takes about 15 minutes from

前記反応で使用されるS i CII aの量は、出発物質の表面積特性と使用 できる反応サイトに従って変化する0例えばカオリンクレーの場合には、該5i Cja量は、前記出発物質100g当たり約1から5ミリ当量の塩素が提供でき る量とすることが好ましい、しかし、少なくとも前記出発物質中の全ての利用で きる−0及び−H基と完全に反応するために適切な化学量論量までのより多量の 5iCjaを反応させることもできる。The amount of SiCIIa used in the reaction depends on the surface area characteristics of the starting materials and the amount used. For example, in the case of kaolin clay, the 5i The amount of Cja can provide about 1 to 5 milliequivalents of chlorine per 100 g of the starting material. Preferably, however, at least all uses in the starting materials are -0 and -H groups up to the appropriate stoichiometric amount to completely react with the -0 and -H groups. 5iCja can also be reacted.

種々のクレーミネラルを本発明方法で処理することができる。従つて例えばハロ イサイト、イライト、カオリナイト、モンモリロナイト及びポリゴルスカイトグ ループのクレーを本発明により容易に処理することができる。A variety of clay minerals can be treated with the method of the present invention. Therefore, for example, halo Isite, illite, kaolinite, montmorillonite and polygorskitog Loop clays can be easily treated according to the present invention.

本方法の使用により調製された中間体は高反応性であり、実質量の湿気が存在す ると加水分解により分解する。この理由のため、一度前記中間体を調製したとき はそしてそれを使用するまでは、それらは実質的に乾燥した状態に維持しなけれ ばならず、これは乾燥した不活性なブランケットつまり窒素のような乾燥した不 活性ガス雰囲気下にこのような中間体を保持することにより好ましく達成される 。The intermediates prepared by use of this method are highly reactive and require the presence of substantial amounts of moisture. It decomposes by hydrolysis. For this reason, once the said intermediate has been prepared, and until it is used, they must be kept substantially dry. This is usually a dry inert blanket, i.e. a dry inert blanket such as nitrogen. Preferably achieved by keeping such intermediates under an active gas atmosphere .

塩素化された中間体の官能基化はそれを好適な反応条件下で有機金属化合物のよ うな活性なを機基を有する化合物と接触させるといった種々の方法により達成す ることができる。該反応は、気相中、液相中又は不活性なをtll溶媒を含む系 中で前記官能基化試薬とともに行うことができる。これらの反応は、多くの場合 、例えば前記中間体を前記試薬と単に混合したりするといった種々の技術により 行うことができる。Functionalization of the chlorinated intermediate renders it as an organometallic compound under suitable reaction conditions. This can be achieved by a variety of methods, such as contacting compounds with active groups such as can be done. The reaction can be carried out in the gas phase, in the liquid phase or in a system containing an inert solvent. It can be carried out together with the above-mentioned functionalization reagents in These reactions are often , by various techniques such as simply mixing the intermediate with the reagent. It can be carried out.

非常に多数の基例えばアルキル、アリル、了り−ル、メルカプト、アミン等を前 記中間体を官能基化するために使用することができる。A large number of groups such as alkyl, allyl, aryl, mercapto, amine, etc. These intermediates can be used to functionalize them.

本出願人は特定の仮説に束縛されることを望まないが、本発明の起こり得る反応 は次の通りである。Although applicants do not wish to be bound by any particular hypothesis, the possible reactions of the present invention is as follows.

例えばカオリンクレー等のように、本発明の実施に使用される出発物質はその表 面層に存在する酸化物及び水酸基つまり一〇及び−〇H基を有している。四塩化 珪素は従ってこれらの珪酸塩と反応して非常に安定な5i−O3i(シロキサン )結合を形成する。前記反応は3種類の異なった経路で起こる。Starting materials used in the practice of this invention, such as kaolin clay, etc. It has oxide and hydroxyl groups, i.e., 10 and -0H groups, present in the surface layer. Tetrachloride Silicon therefore reacts with these silicates to form very stable 5i-O3i (siloxanes). ) form a bond. The reaction occurs in three different routes.

1) =5i−Ql + C1−3i−C1s = H3i−0−5iCh +  HCI 丁これらの全ての反応は、非常に強力な中間体でありかつ活性有機基 を含有する化合物と反応して新規安定化合物を形成することのできる表面塩素化 珪素を生成する。1) = 5i-Ql + C1-3i-C1s = H3i-0-5iCh + HCI All these reactions are very strong intermediates and active organic groups. surface chlorination that can react with compounds containing Generates silicon.

該安定な塩素化された中間体は、官能基性化合物例えばアルミニウムアルキルの ような金属アルキルと反応させると請求核置換を行う、珪素−塩素結合の結合エ ネルギは珪素−炭素結合のエネルギより大きいが、ハロゲン化物結合は有機−金 属反応体の有機残基と反応して珪素−炭素結合を形成する。前記珪素−塩素結合 はより極性の高い結合であり、珪素上での核的攻撃又は塩素上での親電子的攻撃 を許容し、これによりそれを非常に反応性に冨みかつ攻撃を受け易くする。前記 珪素−炭素結合は非常に極性の高い結合ではなく、従って非常に安定な結合であ り、それは前記反応において好ましい。The stable chlorinated intermediate is a functional compound such as an aluminum alkyl. A silicon-chlorine bond which undergoes nuclear substitution when reacted with a metal alkyl such as energy is greater than that of silicon-carbon bonds, but halide bonds are Reacts with organic residues of genus reactants to form silicon-carbon bonds. The silicon-chlorine bond is a more polar bond, resulting in a nuclear attack on silicon or an electrophilic attack on chlorine. , thereby making it highly reactive and vulnerable to attack. Said Silicon-carbon bonds are not very polar bonds and are therefore very stable bonds. , it is preferred in the above reaction.

子ましい のi″■ 本発明を一連の実施例により例示するが、該実施例は本発明の実施の単なる例で あってそれを限定するものと考えるべきではない。childish i″■ The invention is illustrated by a series of examples, which are merely examples of the practice of the invention. It should not be thought of as limiting.

叉丘五上 この実施例では、5種類の異なった50gのサンプルを本発明に従って四塩化珪 素と反応させた。該サンプルはそれぞれ、+11 粒子の88重量%が2マイク ロメートルESD未満であるような粒径分布を有する空気フロートされたカオリ ンクレー、このサンプルのB、E、T、表面積は10.8trr/gであった。Five ridges In this example, five different 50 g samples were prepared using silicon tetrachloride according to the present invention. reacted with the raw material. The samples each contained 88% by weight of the +11 particles with 2 mics. air-floated kaolin with a particle size distribution that is less than the romometer ESD The B, E, and T surface areas of this sample were 10.8 trr/g.

(2)高光散乱特性を示しそして特に充填剤として又祇の被覆用ピグメントとし ても使用される比較的微細な粒径の焼成カオリンクレー製品であるジッージア州 アトランタのアングローアメリカン・クレイズ・コーポレーシヨンのジ・アルフ ァテックス(登録商標)製品。(2) It exhibits high light scattering properties and can be used especially as a filler and as a coating pigment. Gygia is a calcined kaolin clay product with relatively fine particle size that is also used in The Alf of Anglo-American Craze Corporation in Atlanta ATEX® products.

+31 100.5 n?/gのB、E、T、表面積を有するジョーシア州のベ ントナイト。+31 100.5 n? /g of B, E, T, surface area of Georgia. tonite.

(4) 更に分級することなく単に混練しデグリソトされた比較的微細な粗カオ リンクレー、生成した物質は86重量%が2マイクロメートル未満であり、79 重量%が1マイクロメートルであり、かつ23.5td/gのB、E、T、表面 積を有していた。及び、+51 粗クレーとして当初粒子の90重量%が2マイ クロメートルESD未満の粒径分布を有するカオリンクレーであり、該物質を更 に分級して95重量%の1マイクロメートルESD未満のフラクションの細かい フラクションと粗いフラクションにした。 24.5rrr/gのB。(4) Relatively fine coarse cocoa that is simply kneaded and degrissed without further classification Linkley, the material produced was 86% by weight less than 2 micrometers, 79 % by weight is 1 micrometer and 23.5 td/g B, E, T, surface It had a product. +51 As coarse clay, 90% by weight of the initial particles are 2 mil. is a kaolin clay with a particle size distribution below the chromium ESD; A fine fraction of less than 1 micrometer ESD of 95% by weight fractions and coarse fractions. B of 24.5rrr/g.

E、T、表面積を有する細か′いフラクションを本実施例で使用した。A fine fraction with a surface area of E, T was used in this example.

を含んでいた。It contained.

上記5種類のサンプルのそれぞれを当初150℃のオーブン中で30分から1時 間の間乾燥した。該サンプルを次いで100℃に予熱されその温度が容器中で比 較的一定に維持されたワリングブレンダ容器に移した。この容器をアルゴンでパ ージして雰囲気がアルゴンの不活性ブランケットとなることを確保した。Each of the above five types of samples was initially placed in an oven at 150°C for 30 minutes to 1 hour. Dry for a while. The sample was then preheated to 100°C and its temperature was compared in the container. Transferred to a Waring blender vessel where it was kept relatively constant. Purge this container with argon. to ensure that the atmosphere was an inert blanket of argon.

四塩化珪素を清浄で乾燥したダドリのバブラを通して吹き込み、テフロン(登録 商標)チューブを介してプレンダジャーへ通した。Blow silicon tetrachloride through a clean, dry Dadri bubbler and use a Teflon (registered Trademark) tube into the Prendager.

該ブレンダは65℃の水浴中に保持した。前記ブレンダを動作させながら、前記 四塩化珪素をキャリアとしてのアルゴンとともに導入した。各サンプルについて 、予備測定した異なった量の5iC14を、特定のサンプルの量に対する塩素の 所望の当量数を与えるために好適となるように使用した。四塩化珪素の量は0. 2から2−1の間で変化させた。前記四塩化珪素からの蒸気は前記アルゴン雰囲 気中に滲み出し、前記ブレンダは更にある時間追加動作させた。生ずるクレーサ ンプルを依然としてアルゴン下で移し、スペシフインクィオンメータて塩素含有 量を試験した。The blender was kept in a 65°C water bath. While operating the blender, Silicon tetrachloride was introduced with argon as a carrier. About each sample , predetermined different amounts of 5iC14 were added to the chlorine concentration for a particular sample amount. It was used as appropriate to give the desired number of equivalents. The amount of silicon tetrachloride is 0. It was varied between 2 and 2-1. The vapor from the silicon tetrachloride is in the argon atmosphere. The blender was run for an additional period of time. The resulting cresa Transfer the sample still under argon and use a specifin ion meter to determine the chlorine content. The amount was tested.

上述のサンプルはサンプル100g当たり次のミリ当量(M、E。The samples mentioned above have the following milliequivalents (M, E) per 100 g of sample.

Q、)で表された塩素含有量を有することが見出された。It was found to have a chlorine content expressed as Q,).

U−上 前記実施例からの空気フロートクレーサンプル(1)を次いでアルゴン下で処理 することにより官能基化した。特に、前記空気フロートサンプルの実施例1に従 った処理から生ずる前記サンプルの50gを清浄で乾燥したブレンダ容器中に位 置させた。アルミニウムアルキル、特に1.5ml量のトリーN−ブチル−アル ミニウムを前記サンプルに添加した。混合を5分間継続した6次いで該サンプル をオーブン中で乾燥し、試験を行った。U-Top The air float clay sample (1) from the previous example was then treated under argon. It was functionalized by In particular, according to Example 1 of said air float sample. Place 50 g of the sample resulting from the above treatment into a clean and dry blender container. I made him put it there. Aluminum alkyl, especially tri-N-butyl-alkyl in an amount of 1.5 ml Minium was added to the sample. Mixing was continued for 5 minutes, then the sample was dried in an oven and tested.

生ずる官能基化された生成物は出発のカオリンクレーとは顕著に異なった性質を 有していることが見出された。特に、未処理カオリンクレー出発物質とともに前 記官能基化された生成物を湿潤性試験による評価を受けさせた。この湿潤性試験 は、既知量の水をビーカー中に入れ、次いで該ビーカー中の水の上に既知量のサ ンプルをどのようなタイプの攪拌もしないまま注ぎ、そして該クレーが水の表面 の下へ沈む時間を測定することから成るものである。このような湿潤性試験を受 けさせたところ、前記生成物はその性質が疎水性であることが見出された。前記 出発物質が湿潤するのに15秒のみを要したのに対し、前記官能基化された物質 は氷表面の下へ沈むのに113秒を要した。更に48時間後でも前記新規物質の 主要部分は分離された粒子としてE濁状態に維持され、一方前記出発物質は約3 5分以内に完全に沈降した。更に該生成物は10秒未満でヘキサン中に湿潤する ように極度な親有機性を示したのに対し、通常のカオリンクレーはヘキサンのよ うな有l!溶媒による湿潤の傾向を殆ど又は完全に示さない。The resulting functionalized product has significantly different properties than the starting kaolin clay. It was found that it has. In particular, with the untreated kaolin clay starting material The functionalized product was evaluated by a wettability test. This wettability test Place a known amount of water in a beaker, then place a known amount of saline on top of the water in the beaker. Pour the sample without any type of agitation and let the clay rise to the surface of the water. It consists of measuring the time it takes for the object to sink to the bottom. After undergoing such a wettability test, When analyzed, the product was found to be hydrophobic in nature. Said The starting material required only 15 seconds to wet, whereas the functionalized material It took 113 seconds to sink below the ice surface. Furthermore, even after 48 hours, the new substance The main part remains in the E turbid state as separated particles, while the starting material is about 3 Complete sedimentation occurred within 5 minutes. Furthermore, the product wets in hexane in less than 10 seconds. In contrast, ordinary kaolin clay showed extreme organophilicity like hexane. Unaari! Shows little or no tendency to wetting by solvents.

本発明をその特定の実施例に関して述べてきたが、その変形が依然として本教示 の範囲内にあるような多数の変形が当業者にとって可能であることが本開示の観 点から理解できるであろう、従って本発明は広く解釈されるべきであり、ここに 添付した請求の範囲及びその精神によってのみ限定されるべきである。Although the invention has been described with respect to specific embodiments thereof, variations thereof may still be contemplated by the present teachings. It is the view of this disclosure that numerous variations are possible to those skilled in the art, such as within the scope of As may be understood from this point, the invention should therefore be broadly construed and hereby It is to be limited only by the scope and spirit of the appended claims.

国際調査報告international search report

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.実質的に乾燥した粒子状であるクレーミネラル出発組成物をガス状SiCl 4と反応させて該組成物の表面を活性化し、これにより反応性塩化物中間体を形 成することを含んで成り、前記反応を約300℃未満の温度で行うようにした、 前記クレーミネラル出発組成物を塩素化して前記反応性塩化物中間体を生産する ための方法。1. The clay mineral starting composition, which is substantially dry and particulate, is dissolved in gaseous SiCl. 4 to activate the surface of the composition, thereby forming reactive chloride intermediates. wherein said reaction is carried out at a temperature below about 300°C. chlorinating the clay mineral starting composition to produce the reactive chloride intermediate; method for. 2.前記反応を約56℃から300℃の温度で行う請求の範囲1に記載のプロセ ス。2. The process of claim 1, wherein said reaction is carried out at a temperature of about 56°C to 300°C. vinegar. 3.前記プロセスを約60°から150℃の範囲の温度で行う請求の範囲1に記 載のプロセス。3. Claim 1, wherein said process is carried out at a temperature in the range of about 60° to 150°C. process. 4.前記SiCl4を乾燥した不活性なガスキャリアと混合する請求の範囲1に 記載の方法。4. Claim 1, wherein the SiCl4 is mixed with a dry inert gas carrier. Method described. 5.前記反応を粒子状固体をガスと接触させるための装置中で行う請求の範囲1 に記載の方法。5. Claim 1: The reaction is carried out in an apparatus for contacting particulate solids with gas. The method described in. 6.前記物質がアルミノ珪酸塩を含んで成るものである請求の範囲1に記載の方 法。6. The method according to claim 1, wherein the substance comprises an aluminosilicate. Law. 7.前記ミネラルがカオリンを含んで成るものである請求の範囲1に記載の方法 。7. The method according to claim 1, wherein the mineral comprises kaolin. . 8.前記ミネラルがモンモリロナイトを含んで成るものである請求の範囲1に記 載の方法。8. Claim 1, wherein the mineral comprises montmorillonite. How to put it on. 9.前記物質がベントナイトを含んで成るものである請求の範囲8に記載の方法 。9. 9. The method of claim 8, wherein the material comprises bentonite. . 10.前記ミネラルがアルミノ珪酸塩を含んで成るものである請求の範囲3に記 載の方法。10. Claim 3, wherein the mineral comprises an aluminosilicate. How to put it on. 11.前記ミネラルがカオリンを含んで成るものである請求の範囲3に記載の方 法。11. The method according to claim 3, wherein the mineral comprises kaolin. Law. 12.前記ミネラルがモンモリロナイトを含んで成るものである請求の範囲3に 記載の方法。12. Claim 3, wherein the mineral comprises montmorillonite. Method described. 13.前記ミネラルがベントナイトを含んで成るものである請求の範囲3に記載 の方法。13. Claim 3, wherein the mineral comprises bentonite. the method of. 14.更に前記中間体を活性有機基で官能基化することを含む請求の範囲1に記 載の方法。14. Claim 1 further comprising functionalizing said intermediate with active organic groups. How to put it on. 15.更に前記中間体を活性有機基で官能基化することを含む請求の範囲3に記 載の方法。15. Claim 3 further comprising functionalizing said intermediate with active organic groups. How to put it on. 16.その表面がガス状SiCl4との反応により活性化されたクレーミネラル を含んで成る、反応性有機基による官能基化が可能な化学的反応性を有する塩素 含有中間体。16. A clay mineral whose surface has been activated by reaction with gaseous SiCl4 chemically reactive chlorine capable of functionalization with reactive organic groups comprising Containing intermediates. 17.前記クレーミネラルがカオリンである請求の範囲16に記載の生成物。17. 17. The product of claim 16, wherein the clay mineral is kaolin. 18.前記クレーミネラルがモンモリロナイトである請求の範囲16に記載の生 成物。18. The clay mineral according to claim 16, wherein the clay mineral is montmorillonite. A product. 19.前記クレーミネラルがベントナイトである請求の範囲18に記載の生成物 。19. 19. The product of claim 18, wherein the clay mineral is bentonite. .
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