JPH0225842B2 - - Google Patents

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JPH0225842B2
JPH0225842B2 JP19077481A JP19077481A JPH0225842B2 JP H0225842 B2 JPH0225842 B2 JP H0225842B2 JP 19077481 A JP19077481 A JP 19077481A JP 19077481 A JP19077481 A JP 19077481A JP H0225842 B2 JPH0225842 B2 JP H0225842B2
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JP
Japan
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basic aluminum
fibrous
aluminum sulfate
aqueous solution
general formula
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Kazuya Takada
Shigeyuki Tooyama
Yoshihiko Numata
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Tokuyama Corp
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Tokuyama Corp
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Publication date
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Priority to CA000402855A priority patent/CA1185767A/en
Priority to FR828208523A priority patent/FR2505809B1/en
Publication of JPS5895612A publication Critical patent/JPS5895612A/en
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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、新規な性状を有する塩基性硫酸アル
ミニウム及びその製造方法に関し、従来まつたく
知られていない繊維状形状を有する塩基性硫酸ア
ルミニウム及びその製造方法を提供する。 従来、繊維状のアルミナとしては、第1表に示
すものが知られている
The present invention relates to basic aluminum sulfate having novel properties and a method for producing the same, and provides a basic aluminum sulfate having a previously unknown fibrous shape and a method for producing the same. Conventionally, as fibrous alumina, those shown in Table 1 are known.

【表】【table】

【表】 これらはどれも紡糸によつて製造されるため、
長さは数センチメートル以上のものが得られる
が、直径はせいぜい2−3ミクロンが限度であつ
て、1ミクロン以下の極細のものは作り得なかつ
た。 これに対し、本発明の繊維状塩基性硫酸アルミ
ニウムは溶液から直接に反応生成するため、直径
が一般に0.1〜0.5ミクロン程度と極めて細いこと
が特徴である。しかも繊維長は一般に5〜150ミ
クロンであり、アスペクト比は数百に達する。 その組成は、一般式 Al(OH)a(SO4b・nH2O ……(A) (但し、a+2b=3、2.32a<2.44、0.28<b
0.34、On10)で表わされる。 なお、上記の一般式(A)を求めるには、まず塩基
性硫酸アルミニウムを充分に洗浄した後、必要に
応じ適当な手段を用いて乾燥させ重量を測定す
る。次に、これを酸に溶解せしめ、例えばキレー
ト滴定法等の化学分析により、Al及びSO4を定量
する。するとbの値が算出できるので、しかる後
にa+2b=3の条件を満たすべくaの値を定め
る。この様な手段を用いる理由は、OHの定量が
困難であり、また、一般式は電気的中性を保つよ
うに係数を定めることが通例だからである。さ
て、以上のようにしてa及びbの値を求めると、
Al(OH)a(SO4bの式量が計算できる。この値に
試料中のAl濃度を掛けたものを初めに測定した
試料重量から差し引いたものがnH2Oに相当する
から、簡単な計算によつてnを決定できる。 なお、一般にnの値は該塩基性硫酸アルミニウ
ムの乾燥状態によつてかなり変動する。例えば、
水洗後未だ水が浮く位の状態ではn=10〜8、水
が浮かなくなつた状態でn=7〜6となる。ま
た、水洗後更にエタノールで洗浄するとn=2程
度、エタノール洗浄後60℃で12時間乾燥するとn
=1前後になる。更に乾燥温度を高くし、かつ乾
燥時間を長くすればnの値は次第に小さくなり、
150℃で2時間乾燥するとnはほぼ0となる。 このnH2Oで表わされる水は、後述するように
本発明の繊維状塩基性硫酸アルミニウムのX線回
折図形がブロードなため、これを結晶水と断定す
るには至つていない。しかし、比較例2に示す角
柱状塩基性硫酸アルミニウムの乾燥に伴なう結晶
性の変化を検討した結果から類推して、本発明の
繊維状塩基性硫酸アルミニウムの場合も、nH2O
は単なる付着水ではなく、沸石水類似の結晶水の
一種ではないかと考えている。 上記(A)式で示される塩基性硫酸アルミニウムの
形状は、一般に直径が0.1〜0.5ミクロン、長さが
5〜150ミクロンの繊維状であり、一部これらが
複合して束の様になつた形状を含んでいることも
ある。 この様な本発明の繊維状塩基性硫酸アルミニウ
ムは、CuK〓線を用いた粉末X線回折に於いて、
2θ角が7〜9゜、18〜20゜の附近に弱いブロードな
回折ピークを認めるのみで、X線的には非常に結
晶性の低いものである。しかし、例えば水に懸濁
させた試料を偏光顕微鏡下で観察すると偏光板の
方位に依つて消光することから、本発明の繊維状
塩基性硫酸アルミニウムは本質的には結晶性のも
のであると考えられる。恐らく、本発明の繊維状
塩基性硫酸アルミニウムは非常に細かい結晶性の
繊維素が集合したものであり、この繊維素が極め
て小さいためにX線回折図形がブロードになつて
いるのであろう。 本発明の繊維状塩基性硫酸アルミニウムは、加
熱焼成すると従来の水酸化アルミニウムと同様に
脱水され、アルミナに変化する。しかし、繊維状
の形状はそのまま維持される。即ち、1000℃に焼
成すれば繊維状γ−アルミナが、また1200℃に焼
成すれば繊維状α−アルミナが得られる。但し、
α化以前の繊維の強度はあまり大きくないので、
焼成操作等の際に形状を壊すような外力を与えな
いように注意を要する。 以上の様な諸特性を有する本発明の繊維状塩基
性硫酸アルミニウムは、例えば一般式 Al(OH)cXd ……(B) (但し、Xは一価の陰イオンを示し、c+d=
3、0.5c1.9)で表わされる塩基性アルミニ
ウム塩溶液に可溶性の硫酸塩を、SO4/Alのモル
比が(3−c)/2の値となるまでの添加時間T
(単位:時間)がT<−14c+28を満足するような
添加速度で、好ましくはT<−14c+28及びT
1.40の2つの式を同時に満足するような添加速度
で添加することにより製造することができる。 上記(B)式で示される塩基性アルミニウム塩は
種々の方法によつて製造することができるが、最
も好ましい方法は一価の陰イオンのアルミニウム
塩、例えば塩化アルミニウム、硝酸アルミニウ
ム、臭化アルミニウム、沃化アルミニウム、クエ
ン酸アルミニウム、酢酸アルミニウム等、好まし
くは塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、就中
塩化アルミニウムの水溶液にアルカリを添加する
方法である。アルカリとしては、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、アンモニア等が用いられ
る。アルカリは溶液中のOH/Alのモル比が0.5
〜1.9、好ましくは1.0〜1.7の範囲になるように添
加するのが良い。上記範囲の下限未満では、次の
操作で可溶性の硫酸塩を添加して得られる繊維状
塩基性硫酸アルミニウムの収率が低くなる。上限
を越えると、繊維状塩基性硫酸アルミニウムの生
成の際に角柱状の形状をなし、組成も異なる塩基
性硫酸アルミニウムが副生するようになるので好
ましくない。アルカリの添加は、ゲル化しないよ
うに撹拌下に徐々に行なうのが好ましい。アルカ
リの添加速度を速くすると局部的にPHが高くな
り、一部沈澱を生じることがある。若しそのよう
な沈澱が生じた場合は、撹拌を充分な時間をかけ
て行なうと沈澱は再分散し、均一溶液となる。更
に、沈澱を生じない場合においても、溶液のPHを
安定化させるために適当な時間かけて撹拌を継続
しておくのが望ましい。なお、塩基性アルミニウ
ム塩溶液は、好ましくは上述の様に水溶液である
が、これにアルコール、アセトン等の有機溶剤が
混合されていても良い。 このようにして得られた塩基性アルミニウム塩
溶液に可溶性の硫酸塩、例えば硫酸ナトリウム、
硫酸カリウム、硫酸アンモニウム等を、一般には
水溶液にして、SO4/Alのモル比が(3−c)/
2(但し、cは一般式(B)における符号)の値より
大きくなるように添加するのがよい。就中、(3
−c)/2の値よりも10%以上大きくなるように
添加することが望ましい。このようにすることに
よつて、得られる繊維状の塩基性硫酸アルミニウ
ムの濾過性が向上し、該塩基性硫酸アルミニウム
の沈澱の分離洗浄が容易になる。SO4/Alのモル
比が(3−c)/2の値以下の場合は、繊維状粒
子の発達が不充分で、不定形の粒子が副生し、濾
過性が悪化することがある。 更にまた重要なことは、可溶性の硫酸塩を添加
する際に、SO4/Alのモル比が(3−c)/2の
値となるまでの添加時間T(単位:時間)がT<
−14c+28を満足するような添加速度で、好まし
くはT<−14c+28及びT1.40の2つの式を同
時に満足するような添加速度で添加を行なうこと
である。T<1.40の場合は、放射状粒子が副生す
ることがあり、繊維状のみを特に選択的に得る上
で、T1.40の範囲で実施することが望ましい。
なお、ここでSO4/Alのモル比が(3−c)/2
の値となるまでとは、SO4/Alのモル比が(3−
c)/2の値と同等或いはそれより大きくなるよ
うに硫酸塩を添加することが必須である意味では
ない。SO4/Alのモル比が(3−c)/2の値未
満となる程度しか硫酸塩を添加しない場合にも、
仮にSO4/Alのモル比が(3−c)/2の値にな
るまで添加するとすれば、その値になるまでの添
加時間TがT<−14c+28を満足するような添加
速度で、好ましくはT<−14c+28及びT1.40
の2つの式を同時に満足するような添加速度で添
加を行なえば良いとの意味である。 この様な式で画される範囲に添加時間Tをとる
ことによつて繊維状の塩基性硫酸アルミニウムが
効率的に得られることは、従来の一般的な技術知
識からは予期されない処であつて、本発明者によ
つて実験の繰り返しによる統計的結果として初め
て見出されたものである。なお、この範囲外の境
界近傍においては、繊維状のものが効率的に得ら
れないだけでなく、繊維状のものの他に、角柱状
或いは放射状等の塩基性硫酸アルミニウムが得ら
れ、これらが混在したものとなる。 また、上記範囲内に於いては、c(一般式(B)に
おける符号)の値が大きくなる程、一般に収率が
向上する傾向がみられる。 また、可溶性の硫酸塩を添加する際の塩基性ア
ルミニウム塩溶液の温度についても、50℃未満、
更に好ましくは40℃以下、かつ10℃以上、好まし
くは20℃以上で行なうのが良い。この温度条件を
満足させることにより、本発明の目的とする塩基
性硫酸アルミニウムが効率良く得られる。液温が
上記の上限温度より高いと繊維状の形状が崩れ、
球状の微細な粒子が生じ、逆に下限温度より低い
と放射状粒子が生じる傾向がある。しかし、硫酸
塩の全量を添加し終えた後は、液温が低くなつて
も、あまり影響されない。 さて、上述の条件に従い、塩基性アルミニウム
塩溶液に可溶性の硫酸塩を添加する。硫酸塩を添
加し始めてしばらくすると初めゾル様に濁り始
め、次第に濁りが増して最終的には乳白色の懸濁
液となる。この乳白色の懸濁液を静置すると、白
色沈澱と上澄みに沈降分離する。 この白色沈澱物が本発明の繊維状塩基性硫酸ア
ルミニウムであるが、これを分離するには公知の
遠心分離或いは濾過等の手段が採用される。必要
に応じて水または/およびアルコール等の有機溶
媒で洗浄した後乾燥すれば、塩が取り除かれ、純
粋な繊維状塩基性硫酸アルミニウムが得られる。 繊維状塩基性硫酸アルミニウムを乾燥せず、懸
濁スラリーのまま保存する必要のある時は非水溶
媒中に分散させておくのが望ましい。繊維状塩基
性硫酸アルミニウムを水中あるいは母液中に長時
間懸濁させておくと、繊維状の形状が変化し、角
柱状や四面体状の粒子が生じる傾向があるからで
ある。繊維状塩基性硫酸アルミニウムをヘキサン
等の非水溶媒中に分散させるには、例えば繊維状
塩基性硫酸アルミニウムの水懸濁液にアニオン界
面活性剤を添加して繊維状粒子の表面を親油化
し、非水溶媒で抽出する方法等が用いられる。 尚、以上の一連の操作は、通常常温において行
なわれる。 本発明の繊維状塩基性硫酸アルミニウムは、従
来公知の塩基性硫酸アルミニウム或いは水酸化ア
ルミニウムの利用分野において有効に用いられる
ばかりでなく、上述した特異な性状により、全く
新しい用途分野をも拓くものである。例えば、シ
ート状にして、耐熱、耐薬品性のフイルター或い
はフイルター状の触媒担体等に用いることができ
る。シートは、本発明の繊維状塩基性硫酸アルミ
ニウムまたはこれを焼成してなる繊維状アルミナ
の懸濁スラリーを濾過するなどの方法により容易
に作製することができる。また、繊維強化複合材
料、即ち繊維強化金属(FRM)や繊維強化プラ
スチツク(FRP)等の製造に用いれば、繊維径
が極めて小さくアスペクト比が大きいことから、
従来のアルミナ繊維よりも遥かに大きい補強効果
が得られる。更に、アルミナが熱伝導率の大きい
物質であることから、補強だけでなく、熱伝導性
の改良にも極めて効果的である。 本発明の繊維状塩基性硫酸アルミニウムは短繊
維であるが、これを公知の方法によつて紡糸する
ならば、長繊維とすることもできる。その際、繊
維状粒子であるため、通常のアルミナ粉体を紡糸
するよりも紡糸がし易く、また強度も大きくな
る。 更に、形状異方性を利用し、配向性アルミナ焼
結体の原料、或いは配向性焼結体を製造する際の
配向促進材に用いることができるなど、本発明の
工業的価値は多大である。 以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を説明
するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。 実施例 1 ガラス製ビーカーにN/2−AlCl3水溶液400
mlを入れてマグネテイツク・スターラーで撹拌し
ておき、これにN/2−NaOH水溶液200mlをマ
イクロ・チユーブ・ポンプを用いて1ml/分の速
度で添加した。 この時、強アルカリであることから、局所的に
PHが高くなる不均一反応となり、少量のゲル状沈
澱が生じた。そこで、N/2−NaOHの添加終
了後、そのまま12時間撹拌を続けた。こうするこ
とにより、少量のゲル状沈澱は再分散して、理論
的に、一般式Al(OH)1.50Cl1.50で表わされる組成
の無色透明の塩基性塩化アルミニウム水溶液が得
られた。この溶液のPHは3.86であつた。 尚、上記の反応も、以下に述べる反応も、共に
液温は20℃で行なつた。 上記の塩基性塩化アルミニウム水溶液600mlを
撹拌しつつ、N/4−Na2SO4水溶液520mlを、
マイクロ・チユーブ・ポンプを用いて、2.0ml/
分の速度で添加した。 N/4−Na2SO4水溶液を添加し始めて約1時
間20分後から沈澱を生じ始め、4時間20分後全量
を添加し終わつた時には乳白色になつていて、撹
拌を止めて静置すると白色沈澱と上澄みに分かれ
た。 この乳白色の懸濁液を光学顕微鏡で調べたとこ
ろ、第1図に示すように平均長さ50μm程度の繊
維状の粒子が無数に生じていることが確認でき
た。 上記の方法によつて得られた繊維状粒子の懸濁
液を更に約3時間撹拌し続けた後、No.5Cの濾紙
を用いて吸引濾過を行ない、沈澱を濾別した。濾
過ケーキはシート状で嵩が低く、表面には細かい
縮緬じわが生じていた。 続いて濾過ケーキを約500mlの蒸溜水で洗浄し、
更にエタノールを用いて洗浄を行ない、最後に60
℃で24時間乾燥を行なつて繊維状塩基性硫酸アル
ミニウムのシート状物3.57gを得た。得られた白
色のシートを走査型電子顕微鏡で調べたところ、
繊維状粒子が重なり合い、あたかも不織布の如き
状態になつていることが確認できた。繊維状粒子
の大きさは、幅0.1〜0.3μm、長さ40〜70μmの範
囲にほぼ収まつていた。倍率2000倍で撮影した走
査型電子顕微鏡写真を第2図に示した。 また、化学分析の結果、上記シート状乾燥ケー
キ中には、Alが24.2%、SO4が25.4%含まれてい
ることが判つた。 これにより、本実施例で得られた塩基性硫酸ア
ルミニウムの組成は、一般式 Al(OH)2.40(SO40.30・0.85H2Oで表わされる
ものであると考えられる。 尚、洗浄が不充分な為かNaが約100ppm検出さ
れたが、他の金属元素の含有量はいずれも
100ppm以下であつた。 収率は、Alの回収率として、48%と計算され
た。 また、CuKα線(40KV、120mA)を用いて粉
末X線回折を行なつた結果を第6図及び第7図に
示す。 第6図は、濾過ケーキを蒸溜水で洗浄しただけ
の湿つた状態、第7図は、エタノール洗浄後60℃
で12時間乾燥した時点での夫々の試料について測
定したものである。これらにみられるように、乾
燥物では殆んどピークらしきものが認められず、
湿つた状態でも2θ角が7〜9゜、18〜20゜の附近に
弱いブロードな回折ピークを認めるのみである。 なお、第8図は、Al板について同条件で測定
したものであり、これと比較しても本発明の繊維
状塩基性硫酸アルミニウムの回折ピークのブロー
ドの程度が理解される。 また、柴田化学器械工業製の迅速表面積測定装
置SA−1000を用いて比表面積を測定したところ、
エタノール洗浄後60℃で24時間乾燥した試料で
は、21m2/gであつた。この比表面積の値から、
本実施例で得られた幅0.1〜0.3μmの繊維状粒子
は、太さ55mμ程の極く細い繊維素の集合したも
のではないかと推察された。 更に、本実施例で得られた繊維状塩基性硫酸ア
ルミニウムを電気炉で焼成すると、1000℃ではγ
−Al2O3、1200℃ではα−Al2O3に変わることが、
粉末X線回折図より確かめられた。走査型電子顕
微鏡観察の結果、1000℃で30分間焼成してγ−
Al2O3に変わつた後も、繊維状の形状は殆ど壊れ
ないことが判つた。更に、1200℃に30分間焼成し
てα−Al2O3に変えると、繊維状粒子の表面に凹
凸が生じるが、それでも粒子全体としての繊維状
の形態は保たれていることが判つた。 尚、この時の比表面積は、γ−Al2O3で70m2
g、α−Al2O3で19m2/gであつた。 実施例 2 ガラス製ビーカーにN/2−AlCl3水溶液400
mlを入れてマグネテイツク・スターラーで撹拌し
ておき、これにN/2−NH4OH水溶液200mlを、
マイクロ・チユーブ・ポンプを用いて1ml/分の
速度で添加した。 添加終了後、更に約1時間撹拌したものは無色
透明の均一溶液で、この時のPHは3.77であつた。 こうして得た塩基性塩化アルミニウムは、理論
的には、一般式Al(OH)1.50Cl1.50で表わされる組
成になつていると考えられる。尚、上記の反応
も、以下に述べる反応も、共に液温は30℃にして
行なつた。 上記の塩基性塩化アルミニウム水溶液600mlを
撹拌しつつ、N/4−Na2SO4水溶液520mlを、
マイクロ・チユーブ・ポンプを用いて、2.2ml/
分の速度で添加した。 N/4−Na2SO4を添加し始めて約1時間15分
後から沈澱を生じ始め、4時間後全量を添加し終
わつた時には乳白色になつていた。 この乳白色の懸濁液を光学顕微鏡で調べたとこ
ろ、平均長さ70μm程度の繊維状の粒子が無数に
生じていることが確認できた。 上記の方法によつて得られた繊維状粒子の懸濁
液を、実施例1と同様の方法で濾過・洗浄および
乾燥し、繊維状塩基性硫酸アルミニウムのシート
状物3.60gを得た。 化学分析の結果、上記白色シート状物中には
Alが24.3%、SO4が25.7%含まれていることが判
つた。 これにより、本実施例で得られた塩基性硫酸ア
ルミニウムの組成は、一般式 Al(OH)2.40(SO40.30・0.81H2Oで表わされる
ものであると考えられる。 収率は、Alの回収率として、49%と計算され
た。 この繊維状塩基性硫酸アルミニウムについて、
実施例1と同様の方法により性状を調べたとこ
ろ、繊維状粒子の長さが50〜100μmの範囲にあ
ることの他は、実施例1で得られた繊維状塩基性
硫酸アルミニウムと同様の性状を有することが判
つた。 実施例 3 ガラス製ビーカーにN/2−AlCl3水溶液400
mlを入れてマグネテイツク・スターラーで撹拌し
ておき、これにN/2−NaOH水溶液213mlを、
マイクロ・チユーブ・ポンプを用いて1ml/分の
速度で添加した。 添加終了後、更に12時間撹拌したものは無色透
明の均一溶液で、この時のPHは3.59であつた。 こうして得た塩基性塩化アルミニウムは、理論
的には、一般式Al(OH)1.60Cl1.40で表わされる組
成になつていると考えられる。尚、上記の反応
も、以下に述べる反応も、共に液温は30℃にして
行なつた。 上記の塩基性塩化アルミニウム水溶液613mlを
撹拌しつつ、N/4−Na2SO4水溶液500mlを、
マイクロ・チユーブ・ポンプを用いて、2.1ml/
分の速度で添加したところ、実施例1と同様の繊
維状塩基性硫酸アルミニウムが得られた。 実施例1と同様に、洗浄後60℃で24時間乾燥し
た場合の収量は4.02gであつた。 化学分析の結果、上記繊維状塩基性硫酸アルミ
ニウム中には、Alが23.7%、SO4が25.5%含まれ
ていることが判つた。 これにより、本実施例で得られた塩基性硫酸ア
ルミニウムの組成は、一般式 Al(OH)2.40(SO40.30・0.95H2Oで表わされる
ものであると考えられる。 収率は、Alの回収率として、53%と計算され
た。 この繊維状塩基性硫酸アルミニウムについて、
実施例1と同様の方法により性状を調べたとこ
ろ、実施例1で得られた繊維状塩基性硫酸アルミ
ニウムと同様の性状を有することが判つた。 実施例 4 ガラス製ビーカーにN/2−Al(NO33水溶液
400mlを入れてマグネテイツク・スターラーで撹
拌しておき、これにN/2−NH4OH水溶液133
mlを、マイクロ・チユーブ・ポンプを用いて1
ml/分の速度で添加した。 添加終了後、更に約1時間撹拌したものは無色
透明の均一溶液で、この時のPHは3.70であつた。 こうして得た塩基性塩化アルミニウムは、理論
的には、一般式Al(OH)1.00(NO32.00で表わされ
る組成になつていると考えられる。尚、上記の反
応も、以下の反応も、共に液温は25℃にして行な
つた。 上記の塩基性硝酸アルミニウム水溶液533mlを
撹拌しつつ、N/4−Na2SO4水溶液700mlを、
マイクロ・チユーブ・ポンプを用いて、1.9ml/
分の速度で添加したところ、実施例1と同様の性
状を有する繊維状塩基性硫酸アルミニウムが得ら
れた。 実施例1と同様に、洗浄後60℃で24時間乾燥し
た場合の収量は1.93g、収率はAlの回収率として
26%であつた。 化学分析の結果、上記繊維状塩基性硫酸アルミ
ニウムは、一般式Al(OH)2.40(SO40.30
0.92H2Oで表わされる組成を有することが判つ
た。 実施例 5 ガラス製ビーカーにN/2−AlCl3水溶液400
mlを入れてマグネテイツク・スターラーで撹拌し
ておき、これにN/2−KOH水溶液80mlを、マ
イクロ・チユーブ・ポンプを用いて1ml/分の速
度で添加した。 添加終了後、更に12時間撹拌したものは無色透
明の均一溶液で、この時のPHは3.60であつた。 こうして得た塩基性塩化アルミニウムは、理論
的には、一般式Al(OH)0.60Cl2.40で表わされる組
成になつていると考えられる。尚、上記の反応
も、以下の反応も、共に液温は20℃にして行なつ
た。 上記の塩基性塩化アルミニウム水溶液480mlを
撹拌しつつ、N/4−Na2SO4水溶液850mlを、
マイクロ・チユーブ・ポンプを用いて、1.8ml/
分の速度で添加したところ、実施例1と同様の性
状を有する繊維状塩基性硫酸アルミニウムが得ら
れた。 実施例1と同様に、洗浄後60℃で24時間乾燥し
た場合の収量は0.29g、収率はAlの回収率として
3.8%であつた。 化学分析の結果、上記繊維状硫酸アルミニウム
は、一般式Al(OH)2.38(SO40.31・0.99H2Oで表
わされる組成を有することが判つた。 実施例 6 実施例1に於いてN/4−NaSO4水溶液の代
わりにN/4−(NH42SO4水溶液を用いる以外
は全く同一条件で実験操作を行なつた。 ここでも実施例1と同様の性状を有する繊維状
硫酸アルミニウムが得られた。 実施例1と同様に、洗浄後60℃で24時間乾燥し
た場合の収量は3.56g、収率はAlの回収率として
47%であつた。 化学分析の結果、上記繊維状硫酸アルミニウム
は、一般式Al(OH)2.42(SO40.29・0.92H2Oで表
わされる組成を有することが判つた。 実施例 7 実施例1と同じ条件で得た塩基性塩化アルミニ
ウム水溶液600mlを撹拌しつつ、N/4−
Na2SO4水溶液260mlを、マイクロ・チユーブ・
ポンプを用いて2.0ml/分の速度で添加した。 ここで得られた乳白色の懸濁液を更に5時間撹
拌し続けた後、No.5Cの濾紙を用いて吸収濾過を
行ない、沈澱を濾別した後、実施例1と同様の方
法で洗浄・乾燥を行なつた。 その際、実施例1の場合に較べて濾過性が悪い
ため、濾過・洗浄の操作には長時間を要した。 得られた白色のシートは実施例1の場合に較べ
てしなやかさがなく、走査型電子顕微鏡で調べた
ところ、繊維状粒子の外形が少し崩れており、一
部融合したようになつていることが判つた。倍率
2000倍で撮影した走査型電子顕微鏡写真を第3図
に示した。 実施例 8 実施例1において、N/4−Na2SO4水溶液を
添加する際の塩基性塩化アルミニウム水溶液の温
度を50℃に保ち、それ以外は全く同一条件で実験
操作を行なつた。 ここでも肉眼的には実施例1とほぼ同様の乳白
色の懸濁液が得られたが、この懸濁液を光学顕微
鏡で調べたところ、繊維状の粒子が得られるが、
その多くは繊維状の形態が多少崩れており、直径
0.1〜0.2μm位の小さい球状粒子が無数に生成し
ていた。 また、実施例1と同様の方法で走査型電子顕微
鏡による観察を行なつたところ、長さ10μm前後
の短かめの繊維状粒子と径0.2μm位の球状粒子と
が混在していることが確認できた。倍率2000倍で
撮影した走査型電子顕微鏡写真を第4図に示し
た。 実施例 9 実施例1において、N/4−Na2SO4水溶液を
添加する際の塩基性塩化アルミニウム水溶液の温
度を10℃に保ち、それ以外は全く同一条件で実験
操作を行なつた。 10℃に於ける塩基性塩化アルミニウム水溶液の
PHは4.15であつた。 ここでも肉眼的には実施例1とほぼ同様の乳白
色の懸濁液が得られたが、この懸濁液を光学顕微
鏡で調べたところ、平均長さ40μm程度の繊維状
粒子と共に、直径20〜30μmの放射状の形態を有
する粒子が生成していた。 実施例 10 実施例1において、N/4−Na2SO4水溶液の
添加速度を6ml/分とし、それ以外は全く同一条
件で実験操作を行なつた。 520mlのN/4−Na2SO4水溶液を添加し終え
るまでの時間は、1時間25分であつた。 ここでも、肉眼的には実施例1とほぼ同様の乳
白色の懸濁液が得られた。この懸濁液を光学顕微
鏡で調べたところ、実施例1で見られたと同様の
繊維状の粒子が生じているが、それと共に、直径
50μm程度のウニの様な放射状の形態を有する粒
子が生成していることが判つた。 また、実施例1と同様の方法で走査型電子顕微
鏡による観察を行なつたところ、一部の繊維状粒
子の一端が融合して、放射状の態をなしているこ
とが確認できた。倍率2000倍で撮影した走査型電
子顕微鏡写真を第5図に示した。 実施例 11 実施例5において、N/4−Na2SO4水溶液の
添加速度を5.4ml/分とし、それ以外は全く同一
条件で実験操作を行なつたところ、実施例1と同
様な性状を有する繊維状塩基性硫酸アルミニウム
が得られた。 実施例1と同様に、洗浄後60℃で24時間乾燥し
た場合の収量は0.28g、収率はAlの回収率として
3.6%であつた。 化学分析の結果、上記繊維状塩基性硫酸アルミ
ニウムは、一般式Al(OH)2.32(SO40.34
0.98H2Oで表される組成を有することが判つた。 実施例 12 実施例4において、N/4−Na2SO4水溶液を
添加速度を0.8ml/分とし、それ以外は全く同一
条件で実験操作を行なつたところ、実施例1と同
様な性状を有する繊維状塩基性硫酸アルミニウム
が得られた。 実施例1と同様に、洗浄後60℃で24時間乾燥し
た場合の収量は2.09g、収率はAlの回収率として
28%であつた。 化学分析の結果、上記繊維状塩基性硫酸アルミ
ニウムは、一般式Al(OH)2.43(SO40.285
0.90H2Oで表される組成を有することが判つた。 比較例 1 ガラス製ビーカーにN/2−AlCl3水溶液400
mlを入れてマグネテイツク・スターラーで撹拌し
ておき、これにN/2−NH4OH水溶液60mlを、
マイクロ・チユーブ・ポンプを用いて1ml/分の
速度で添加した。 添加終了後、更に約1時間撹拌したものは無色
透明の均一溶液で、この時のPHは3.66であつた。 こうして得た塩基性塩化アルミニウムは、理論
的には、一般式Al(OH)0.45Cl2.55で表わされる組
成になつていると考えられる。 上記の塩基性塩化アルミニウム水溶液460mlを
撹拌しつつ、N/4−Na2SO4水溶液900mlを、
マイクロ・チユーブ・ポンプを用いて3.4ml/分
の速度で添加したが、全量を添加し終えた後も、
何ら沈澱の生成は認められなかつた。 そこで、更にN/4−Na2SO4水溶液を加えて
みたが、変化はなく、実施例に示した様な繊維状
塩基性硫酸アルミニウムを得ることはできなかつ
た。 尚、上記の反応は、すべて液温を25℃にして行
なつた。 比較例 2 実施例1において、N/4−Na2SO4の添加速
度を0.4ml/分とし、それ以外は全く同一条件で
実験操作を行なつた。 ここでも肉眼的には実施例1とほぼ同様の乳白
色の懸濁液が得られたが、この懸濁液を光学顕微
鏡で調べたところ、平均幅3μm、長さ30μm位の
角柱状の粒子が無数に生じており、実施例1でみ
られた様な繊維状粒子は生成していないことが判
つた。 この角柱状粒子の懸濁液を、実施例1と同様の
方法で濾過・洗浄および乾燥し、角柱状塩基性硫
酸アルミニウムの白色粉体3.61gを得た。 化学分析の結果、上記白色粉体中にはAlが24.9
%、SO4が22.2%含まれていることが判つた。 これにより、本比較例で得られた角柱状の塩基
性硫酸アルミニウムの組成は、一般式Al(OH)2.5
(SO40.25・0.83H2Oで表わされ、性状、組成共
に実施例で得られる繊維状塩基性硫酸アルミニウ
ムとは異なるものであることが判つた。 比較例 3 ガラス製ビーカーにN/2−AlCl3水溶液400
mlを入れてマグネテイツク・スターラーで撹拌し
ておき、これにN/2−NH4OH水溶液260mlを、
マイクロ・チユーブ・ポンプを用いて1ml/分の
速度で添加した。 添加終了後、更に1時間撹拌したものは無色透
明の均一溶液で、この時のPHは4.10であつた。 こうして得た塩基性塩化アルミニウムは、理論
的には、一般式Al(OH)1.90Cl1.05で表わされる組
成になつていると考えられる。 尚、上記の反応も、以下に述べる反応も、共に
液温は25℃で行なつた。 上記の塩基性塩化アルミニウム水溶液660mlを
撹拌しつつ、N/4−(NH42SO4水溶液360ml
を、マイクロ・チユーブ・ポンプを用いて、0.93
ml/分の速度で添加した。 ここでも肉眼的には実施例1とほぼ同様の乳白
色の懸濁液が得られたが、この懸濁液を光学顕微
鏡で調べたところ、平均幅3μm、長さ20μm位の
角柱状の粒子が無数に生じており、実施例1でみ
られた様な繊維状粒子は生成していないことが判
つた。 この角柱状粒子の懸濁液を、実施例1と同様の
方法で濾過・洗浄および乾燥し、角柱状塩基性硫
酸アルミニウムの白色粉体5.50gを得た。 化学分析の結果、上記白色粉体中にはAlが24.6
%、SO4が22.3%含まれていることが判つた。 これにより、本比較例で得られた角柱状の塩基
性硫酸アルミニウムの組成は、一般式Al(OH)2.5
(SO40.25・0.90H2Oで表わされ性状、組成共に
実施例で得られる繊維状塩基性硫酸アルミニウム
とは異なるものであることが判つた。 なお、上記の実施例1〜12及び比較例1〜3に
おいて、塩基性アルミニウム塩溶液への可溶性硫
酸塩の添加速度は、SO4/Alのモル比が(3−
C)/2(但し、Cは塩基性アルミニウム塩の一
般式Al(OH)cXdにおける符号)の値となるまで
の添加時間Tが第2表に示す値となる添加速度で
あつた。
[Table] All of these are manufactured by spinning, so
Although lengths of several centimeters or more can be obtained, diameters are limited to 2 to 3 microns at most, and extremely thin ones of 1 micron or less cannot be produced. On the other hand, the fibrous basic aluminum sulfate of the present invention is produced directly from a solution by reaction, and therefore is characterized by an extremely thin diameter of generally about 0.1 to 0.5 microns. Moreover, the fiber length is generally 5 to 150 microns, and the aspect ratio reaches several hundred. Its composition has the general formula Al(OH) a (SO 4 ) b・nH 2 O...(A) (where a+2b=3, 2.32a<2.44, 0.28<b
0.34, On10). In addition, in order to obtain the above general formula (A), first, basic aluminum sulfate is thoroughly washed, then dried using an appropriate means as necessary, and the weight is measured. Next, this is dissolved in acid, and Al and SO 4 are determined by chemical analysis such as chelate titration. Since the value of b can then be calculated, the value of a is then determined to satisfy the condition of a+2b=3. The reason for using such a method is that it is difficult to quantify OH, and it is customary to set the coefficients in a general formula so as to maintain electrical neutrality. Now, if we calculate the values of a and b as above, we get
The formula weight of Al(OH) a (SO 4 ) b can be calculated. Since this value multiplied by the Al concentration in the sample and subtracted from the initially measured sample weight corresponds to nH 2 O, n can be determined by simple calculation. In general, the value of n varies considerably depending on the drying state of the basic aluminum sulfate. for example,
When the water is still floating after washing, n=10 to 8, and when the water is no longer floating, n=7 to 6. In addition, if you wash with water and then wash with ethanol, n=2, and if you dry it for 12 hours at 60℃ after washing with ethanol, n
= around 1. If the drying temperature is further increased and the drying time is lengthened, the value of n will gradually become smaller.
When dried at 150°C for 2 hours, n becomes almost 0. This water represented by nH 2 O has a broad X-ray diffraction pattern of the fibrous basic aluminum sulfate of the present invention, as will be described later, so it has not yet been concluded that this is water of crystallization. However, by analogy with the results of examining the change in crystallinity accompanying drying of the prismatic basic aluminum sulfate shown in Comparative Example 2, the fibrous basic aluminum sulfate of the present invention also has nH 2 O
We believe that this is not just adhered water, but a type of crystalline water similar to zeolite water. The shape of basic aluminum sulfate represented by formula (A) above is generally fibrous with a diameter of 0.1 to 0.5 microns and a length of 5 to 150 microns, and some of these are composited into bundles. It may also include shape. In powder X-ray diffraction using CuK rays, the fibrous basic aluminum sulfate of the present invention has the following properties:
Only weak and broad diffraction peaks are observed around 2θ angles of 7 to 9 degrees and 18 to 20 degrees, and the crystallinity is extremely low in terms of X-rays. However, for example, when a sample suspended in water is observed under a polarizing microscope, the light is quenched depending on the orientation of the polarizing plate, which suggests that the fibrous basic aluminum sulfate of the present invention is essentially crystalline. Conceivable. Presumably, the fibrous basic aluminum sulfate of the present invention is a collection of very fine crystalline cellulose, and the X-ray diffraction pattern is broad because the cellulose is extremely small. When the fibrous basic aluminum sulfate of the present invention is heated and calcined, it is dehydrated and converted into alumina in the same way as conventional aluminum hydroxide. However, the fibrous shape remains intact. That is, fibrous γ-alumina can be obtained by firing at 1000°C, and fibrous α-alumina can be obtained by firing at 1200°C. however,
The strength of the fiber before gelatinization is not very high, so
Care must be taken not to apply external force that would destroy the shape during firing operations, etc. The fibrous basic aluminum sulfate of the present invention having the above-mentioned properties has, for example, the general formula Al( OH ) c
3. Addition time T of sulfate soluble in the basic aluminum salt solution represented by 0.5c1.9) until the molar ratio of SO 4 /Al reaches the value of (3-c)/2.
(unit: time) at an addition rate that satisfies T<-14c+28, preferably T<-14c+28 and T
It can be produced by adding at a rate that satisfies the two equations of 1.40 at the same time. The basic aluminum salt represented by the above formula (B) can be produced by various methods, but the most preferred method is to produce an aluminum salt of a monovalent anion, such as aluminum chloride, aluminum nitrate, aluminum bromide, This is a method of adding an alkali to an aqueous solution of aluminum iodide, aluminum citrate, aluminum acetate, etc., preferably aluminum chloride, aluminum nitrate, especially aluminum chloride. As the alkali, sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, etc. are used. Alkali has an OH/Al molar ratio of 0.5 in the solution.
It is good to add it so that it is in the range of 1.9 to 1.9, preferably 1.0 to 1.7. If it is less than the lower limit of the above range, the yield of fibrous basic aluminum sulfate obtained by adding a soluble sulfate in the next operation will be low. If the upper limit is exceeded, basic aluminum sulfate having a prismatic shape and a different composition will be produced as a by-product during the production of fibrous basic aluminum sulfate, which is not preferable. It is preferable to add the alkali gradually while stirring to avoid gelation. If the alkali addition rate is increased, the pH will locally increase and some precipitation may occur. If such a precipitate occurs, stirring for a sufficient period of time will redisperse the precipitate and form a homogeneous solution. Furthermore, even if no precipitation occurs, it is desirable to continue stirring for an appropriate amount of time in order to stabilize the pH of the solution. The basic aluminum salt solution is preferably an aqueous solution as described above, but an organic solvent such as alcohol or acetone may be mixed therein. Soluble sulfates in the basic aluminum salt solution thus obtained, such as sodium sulfate,
Generally, potassium sulfate, ammonium sulfate, etc. are made into an aqueous solution, and the molar ratio of SO 4 /Al is (3-c)/
2 (where c is the sign in general formula (B)). Especially (3
-c)/2 It is desirable to add 10% or more greater than the value. By doing so, the filterability of the obtained fibrous basic aluminum sulfate is improved, and the precipitate of the basic aluminum sulfate can be easily separated and washed. When the molar ratio of SO 4 /Al is less than the value of (3-c)/2, the development of fibrous particles is insufficient, amorphous particles are produced as by-products, and filtration performance may deteriorate. What is also important is that when adding soluble sulfate, the addition time T (unit: hours) until the molar ratio of SO 4 /Al reaches the value of (3-c)/2 is T<
The addition should be carried out at an addition rate that satisfies -14c+28, preferably at a rate that simultaneously satisfies the two equations: T<-14c+28 and T1.40. If T<1.40, radial particles may be produced as a by-product, and in order to selectively obtain only fibrous particles, it is desirable to carry out the process within the range of T1.40.
Note that here the molar ratio of SO 4 /Al is (3-c)/2
Until the SO 4 /Al molar ratio reaches (3-
It does not mean that it is essential to add sulfate to a value equal to or greater than c)/2. Even when sulfate is added only to the extent that the molar ratio of SO 4 /Al is less than the value of (3-c)/2,
If it is added until the molar ratio of SO 4 /Al reaches a value of (3-c)/2, it is preferable to add at a rate such that the addition time T until reaching that value satisfies T<-14c+28. is T<-14c+28 and T1.40
This means that the addition should be made at a rate that simultaneously satisfies the following two equations. The fact that fibrous basic aluminum sulfate can be efficiently obtained by setting the addition time T within the range defined by such a formula is unexpected from conventional general technical knowledge. This was first discovered by the inventor as a statistical result of repeated experiments. In addition, near the boundary outside this range, not only fibrous materials cannot be obtained efficiently, but also prismatic or radial basic aluminum sulfate is obtained in addition to fibrous materials, and these are mixed. It becomes what it is. Furthermore, within the above range, there is a tendency that the yield generally improves as the value of c (sign in general formula (B)) increases. Also, regarding the temperature of the basic aluminum salt solution when adding soluble sulfate, the temperature should be lower than 50℃,
More preferably, the temperature is 40°C or lower and 10°C or higher, preferably 20°C or higher. By satisfying this temperature condition, basic aluminum sulfate, which is the object of the present invention, can be efficiently obtained. If the liquid temperature is higher than the above upper limit temperature, the fibrous shape will collapse,
Fine spherical particles are produced, and conversely, when the temperature is lower than the lower limit temperature, radial particles tend to be produced. However, after the entire amount of sulfate has been added, even if the liquid temperature becomes low, it is not affected much. Now, according to the conditions described above, a soluble sulfate salt is added to the basic aluminum salt solution. Shortly after starting to add the sulfate, it first begins to become cloudy like a sol, and then the cloudiness gradually increases until it finally becomes a milky white suspension. When this milky white suspension is allowed to stand still, it separates into a white precipitate and a supernatant. This white precipitate is the fibrous basic aluminum sulfate of the present invention, and known means such as centrifugation or filtration can be used to separate it. If necessary, the product is washed with water and/or an organic solvent such as alcohol, and then dried to remove the salt and obtain pure fibrous basic aluminum sulfate. When it is necessary to preserve the fibrous basic aluminum sulfate as a suspended slurry without drying it, it is desirable to disperse it in a non-aqueous solvent. This is because if fibrous basic aluminum sulfate is suspended in water or in a mother liquor for a long time, the fibrous shape tends to change, producing prismatic or tetrahedral particles. In order to disperse fibrous basic aluminum sulfate in a non-aqueous solvent such as hexane, for example, an anionic surfactant is added to an aqueous suspension of fibrous basic aluminum sulfate to make the surface of the fibrous particles lipophilic. , a method of extraction with a non-aqueous solvent, etc. are used. Incidentally, the above series of operations are usually performed at room temperature. The fibrous basic aluminum sulfate of the present invention can not only be effectively used in the field of application of conventionally known basic aluminum sulfate or aluminum hydroxide, but also open up completely new fields of application due to the above-mentioned unique properties. be. For example, it can be made into a sheet and used as a heat-resistant and chemical-resistant filter or a filter-like catalyst carrier. The sheet can be easily produced by a method such as filtering a suspension slurry of the fibrous basic aluminum sulfate of the present invention or fibrous alumina obtained by firing the same. In addition, when used in the production of fiber-reinforced composite materials, such as fiber-reinforced metals (FRM) and fiber-reinforced plastics (FRP), because the fiber diameter is extremely small and the aspect ratio is large,
A far greater reinforcing effect than conventional alumina fibers can be obtained. Furthermore, since alumina is a material with high thermal conductivity, it is extremely effective not only for reinforcement but also for improving thermal conductivity. Although the fibrous basic aluminum sulfate of the present invention is a short fiber, it can also be made into a long fiber by spinning it by a known method. At that time, since it is a fibrous particle, it is easier to spin than ordinary alumina powder and has greater strength. Furthermore, the present invention has great industrial value, as it can be used as a raw material for oriented alumina sintered bodies or as an orientation promoting material when producing oriented sintered bodies by utilizing shape anisotropy. . The present invention will be described below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. Example 1 N/2-AlCl 3 aqueous solution 400ml in a glass beaker
ml and stirred with a magnetic stirrer, and 200 ml of N/2-NaOH aqueous solution was added thereto at a rate of 1 ml/min using a micro tube pump. At this time, since it is a strong alkali, it is locally
A heterogeneous reaction resulted in a high pH, and a small amount of gel-like precipitate was generated. Therefore, after the addition of N/2-NaOH was completed, stirring was continued for 12 hours. By doing so, a small amount of gel-like precipitate was redispersed, and a colorless and transparent basic aluminum chloride aqueous solution having a composition represented by the general formula Al(OH) 1.50 Cl 1.50 was theoretically obtained. The pH of this solution was 3.86. Incidentally, both the above reaction and the reaction described below were carried out at a liquid temperature of 20°C. While stirring 600 ml of the above basic aluminum chloride aqueous solution, 520 ml of N/4-Na 2 SO 4 aqueous solution was added.
2.0ml/using micro tube pump
It was added at a rate of 1 minute. Approximately 1 hour and 20 minutes after the addition of the N/4-Na 2 SO 4 aqueous solution, precipitation began to occur, and by the time the entire amount had been added 4 hours and 20 minutes later, it had become milky white, and when stirring was stopped and the mixture was allowed to stand still. It was separated into a white precipitate and a supernatant. When this milky white suspension was examined using an optical microscope, it was confirmed that numerous fibrous particles with an average length of about 50 μm were formed as shown in FIG. After continuing to stir the fibrous particle suspension obtained by the above method for about 3 hours, suction filtration was performed using No. 5C filter paper to separate the precipitate. The filter cake was sheet-like and had low bulk, and fine crepe wrinkles were formed on the surface. Next, wash the filter cake with about 500 ml of distilled water,
Further washing is performed using ethanol, and finally 60
Drying was carried out at .degree. C. for 24 hours to obtain 3.57 g of a sheet of fibrous basic aluminum sulfate. When the resulting white sheet was examined with a scanning electron microscope, it was found that
It was confirmed that the fibrous particles overlapped each other, making it look like a non-woven fabric. The size of the fibrous particles was approximately within the range of 0.1 to 0.3 μm in width and 40 to 70 μm in length. A scanning electron micrograph taken at 2000x magnification is shown in Figure 2. Further, as a result of chemical analysis, it was found that the sheet-like dry cake contained 24.2% Al and 25.4% SO 4 . From this, it is thought that the composition of the basic aluminum sulfate obtained in this example is represented by the general formula Al(OH) 2.40 (SO 4 ) 0.30 ·0.85H 2 O. In addition, approximately 100 ppm of Na was detected, probably due to insufficient cleaning, but the content of other metal elements was low.
It was less than 100ppm. The yield was calculated to be 48% as the recovery rate of Al. Further, the results of powder X-ray diffraction using CuKα radiation (40 KV, 120 mA) are shown in FIGS. 6 and 7. Figure 6 shows the filter cake in a damp state after washing with distilled water, and Figure 7 shows the filter cake at 60°C after washing with ethanol.
The measurements were taken on each sample after it had been dried for 12 hours. As can be seen in these figures, almost no peak-like peaks were observed in the dry matter;
Even in a wet state, only weak broad diffraction peaks are observed around 2θ angles of 7 to 9 degrees and 18 to 20 degrees. Incidentally, FIG. 8 shows the results obtained by measuring an Al plate under the same conditions, and even when compared with this, the degree of broadening of the diffraction peak of the fibrous basic aluminum sulfate of the present invention can be understood. In addition, the specific surface area was measured using a rapid surface area measuring device SA-1000 manufactured by Shibata Kagaku Kaikai Kogyo.
The sample dried at 60°C for 24 hours after washing with ethanol had an area of 21 m 2 /g. From this value of specific surface area,
It was inferred that the fibrous particles with a width of 0.1 to 0.3 μm obtained in this example were an aggregation of extremely thin cellulose with a thickness of about 55 μm. Furthermore, when the fibrous basic aluminum sulfate obtained in this example was fired in an electric furnace, at 1000°C, γ
-Al 2 O 3 changes to α-Al 2 O 3 at 1200℃,
This was confirmed from a powder X-ray diffraction pattern. As a result of scanning electron microscopy, γ-
It was found that even after changing to Al 2 O 3 , the fibrous shape remained almost unbroken. Furthermore, it was found that when the fibrous particles were converted to α-Al 2 O 3 by firing at 1200° C. for 30 minutes, the surface of the fibrous particles became uneven, but the fibrous morphology of the particles as a whole was still maintained. The specific surface area at this time is 70m 2 /
g, α-Al 2 O 3 was 19 m 2 /g. Example 2 N/2-AlCl 3 aqueous solution 400ml in a glass beaker
ml and stir with a magnetic stirrer, add 200 ml of N/2-NH 4 OH aqueous solution,
Addition was made using a microtube pump at a rate of 1 ml/min. After the addition was completed, the mixture was stirred for about 1 hour to obtain a colorless and transparent homogeneous solution, and the pH at this time was 3.77. The basic aluminum chloride thus obtained is theoretically thought to have a composition represented by the general formula Al(OH) 1.50 Cl 1.50 . Incidentally, both the above reaction and the reaction described below were carried out at a liquid temperature of 30°C. While stirring 600 ml of the above basic aluminum chloride aqueous solution, 520 ml of N/4-Na 2 SO 4 aqueous solution was added.
Using a micro tube pump, 2.2ml/
It was added at a rate of 1 minute. Approximately 1 hour and 15 minutes after the addition of N/4-Na 2 SO 4 began, precipitation began to occur, and by the time the entire amount had been added 4 hours later, the mixture had become milky white. When this milky white suspension was examined using an optical microscope, it was confirmed that countless fibrous particles with an average length of about 70 μm were formed. The suspension of fibrous particles obtained by the above method was filtered, washed and dried in the same manner as in Example 1 to obtain 3.60 g of a sheet of fibrous basic aluminum sulfate. As a result of chemical analysis, the above white sheet-like substance contains
It was found that it contained 24.3% Al and 25.7% SO 4 . From this, it is thought that the composition of the basic aluminum sulfate obtained in this example is represented by the general formula Al(OH) 2.40 (SO 4 ) 0.30 ·0.81H 2 O. The yield was calculated to be 49% as a recovery rate of Al. Regarding this fibrous basic aluminum sulfate,
When the properties were examined using the same method as in Example 1, the properties were similar to those of the fibrous basic aluminum sulfate obtained in Example 1, except that the length of the fibrous particles was in the range of 50 to 100 μm. It was found that it has Example 3 N/2-AlCl 3 aqueous solution 400ml in a glass beaker
ml and stir with a magnetic stirrer, add 213 ml of N/2-NaOH aqueous solution,
Addition was made using a microtube pump at a rate of 1 ml/min. After the addition was completed, the mixture was stirred for an additional 12 hours, resulting in a colorless and transparent homogeneous solution with a pH of 3.59. The basic aluminum chloride thus obtained is theoretically thought to have a composition represented by the general formula Al(OH) 1.60 Cl 1.40 . Incidentally, both the above reaction and the reaction described below were carried out at a liquid temperature of 30°C. While stirring 613 ml of the above basic aluminum chloride aqueous solution, 500 ml of N/4-Na 2 SO 4 aqueous solution was added.
Using a micro tube pump, 2.1ml/
The same fibrous basic aluminum sulfate as in Example 1 was obtained. As in Example 1, the yield was 4.02 g when dried at 60° C. for 24 hours after washing. As a result of chemical analysis, it was found that the fibrous basic aluminum sulfate contained 23.7% Al and 25.5% SO 4 . From this, it is thought that the composition of the basic aluminum sulfate obtained in this example is represented by the general formula Al(OH) 2.40 (SO 4 ) 0.30 ·0.95H 2 O. The yield was calculated to be 53% as the recovery rate of Al. Regarding this fibrous basic aluminum sulfate,
When the properties were examined by the same method as in Example 1, it was found that it had the same properties as the fibrous basic aluminum sulfate obtained in Example 1. Example 4 N/2-Al(NO 3 ) 3 aqueous solution in a glass beaker
Add 400 ml of N/2-NH 4 OH aqueous solution 133 to this and stir with a magnetic stirrer.
1 ml using a micro tube pump
Addition was made at a rate of ml/min. After the addition was completed, the mixture was stirred for about 1 hour to obtain a colorless and transparent homogeneous solution, with a pH of 3.70. The basic aluminum chloride thus obtained is theoretically thought to have a composition represented by the general formula Al(OH) 1.00 (NO 3 ) 2.00 . Incidentally, both the above reaction and the following reaction were carried out at a liquid temperature of 25°C. While stirring 533 ml of the above basic aluminum nitrate aqueous solution, 700 ml of N/4-Na 2 SO 4 aqueous solution was added.
Using a micro tube pump, 1.9ml/
When the mixture was added at a rate of 1.5 min, fibrous basic aluminum sulfate having properties similar to those of Example 1 was obtained. As in Example 1, the yield was 1.93 g when dried at 60°C for 24 hours after washing, and the yield was expressed as the recovery rate of Al.
It was 26%. As a result of chemical analysis, the above fibrous basic aluminum sulfate has the general formula Al(OH) 2.40 (SO 4 ) 0.30 .
It was found that it had a composition expressed by 0.92H 2 O. Example 5 N/2-AlCl 3 aqueous solution 400ml in a glass beaker
ml and stirred with a magnetic stirrer, and 80 ml of N/2-KOH aqueous solution was added thereto at a rate of 1 ml/min using a micro tube pump. After the addition was complete, the solution was stirred for an additional 12 hours, resulting in a colorless and transparent homogeneous solution with a pH of 3.60. The basic aluminum chloride thus obtained is theoretically thought to have a composition represented by the general formula Al(OH) 0.60 Cl 2.40 . Incidentally, both the above reaction and the following reaction were carried out at a liquid temperature of 20°C. While stirring 480 ml of the above basic aluminum chloride aqueous solution, 850 ml of N/4-Na 2 SO 4 aqueous solution was added.
Using a micro tube pump, 1.8ml/
When the mixture was added at a rate of 1.5 min, fibrous basic aluminum sulfate having properties similar to those of Example 1 was obtained. As in Example 1, the yield is 0.29 g when dried at 60°C for 24 hours after washing, and the yield is expressed as the recovery rate of Al.
It was 3.8%. As a result of chemical analysis, it was found that the fibrous aluminum sulfate had a composition represented by the general formula Al(OH) 2.38 (SO 4 ) 0.31 ·0.99H 2 O. Example 6 Experimental operations were carried out under exactly the same conditions as in Example 1 except that an aqueous N/4-(NH 4 ) 2 SO 4 solution was used instead of an aqueous N/4-NaSO 4 solution. Also here, fibrous aluminum sulfate having properties similar to those in Example 1 was obtained. As in Example 1, the yield when dried at 60°C for 24 hours after washing was 3.56 g, and the yield was expressed as the recovery rate of Al.
It was 47%. As a result of chemical analysis, it was found that the fibrous aluminum sulfate had a composition represented by the general formula Al(OH) 2.42 (SO 4 ) 0.29 ·0.92H 2 O. Example 7 While stirring 600 ml of basic aluminum chloride aqueous solution obtained under the same conditions as Example 1, N/4-
Add 260 ml of Na 2 SO 4 aqueous solution to a micro tube.
Addition was made using a pump at a rate of 2.0 ml/min. After continuing to stir the milky white suspension obtained here for another 5 hours, absorption filtration was performed using No. 5C filter paper, the precipitate was filtered out, and the precipitate was washed and washed in the same manner as in Example 1. I did drying. At that time, since the filterability was poorer than in Example 1, the filtering and washing operations required a long time. The obtained white sheet was less flexible than that in Example 1, and when examined with a scanning electron microscope, it was found that the outer shape of the fibrous particles was slightly distorted, and some of them appeared to be fused. I found out. magnification
A scanning electron micrograph taken at 2000x is shown in Figure 3. Example 8 In Example 1, the temperature of the basic aluminum chloride aqueous solution was maintained at 50° C. when adding the N/4-Na 2 SO 4 aqueous solution, and the experimental operation was performed under exactly the same conditions other than that. Macroscopically, a milky white suspension similar to that in Example 1 was obtained here as well, but when this suspension was examined with an optical microscope, fibrous particles were obtained.
Most of them have a somewhat distorted fibrous morphology, and the diameter
Countless small spherical particles of about 0.1 to 0.2 μm were produced. Furthermore, when observation was performed using a scanning electron microscope in the same manner as in Example 1, it was confirmed that short fibrous particles with a length of about 10 μm and spherical particles with a diameter of about 0.2 μm were mixed. Ta. A scanning electron micrograph taken at 2000x magnification is shown in Figure 4. Example 9 In Example 1, the temperature of the basic aluminum chloride aqueous solution was maintained at 10° C. when adding the N/4-Na 2 SO 4 aqueous solution, and the experimental operation was carried out under exactly the same conditions except for that. of basic aluminum chloride aqueous solution at 10℃
The pH was 4.15. Macroscopically, a milky-white suspension similar to that in Example 1 was obtained, but when this suspension was examined with an optical microscope, it was found that the suspension contained fibrous particles with an average length of about 40 μm and diameters of 20 to 20 μm. Particles with a radial morphology of 30 μm were generated. Example 10 In Example 1, the experimental operation was carried out under exactly the same conditions except that the addition rate of the N/4-Na 2 SO 4 aqueous solution was 6 ml/min. It took 1 hour and 25 minutes to complete the addition of 520 ml of N/4-Na 2 SO 4 aqueous solution. Here, too, a milky white suspension that was macroscopically similar to that in Example 1 was obtained. When this suspension was examined with an optical microscope, it was found that fibrous particles similar to those seen in Example 1 were formed, but with a diameter of
It was found that particles with a radial shape similar to sea urchins of about 50 μm were generated. Further, when observation was carried out using a scanning electron microscope in the same manner as in Example 1, it was confirmed that one end of some of the fibrous particles was fused to form a radial shape. A scanning electron micrograph taken at 2000x magnification is shown in Figure 5. Example 11 In Example 5, the addition rate of the N/4-Na 2 SO 4 aqueous solution was set to 5.4 ml/min, and the experimental operation was carried out under the same conditions except that, the same properties as in Example 1 were obtained. A fibrous basic aluminum sulfate was obtained. As in Example 1, the yield is 0.28 g when dried at 60°C for 24 hours after washing, and the yield is expressed as the recovery rate of Al.
It was 3.6%. As a result of chemical analysis, the above fibrous basic aluminum sulfate has the general formula Al(OH) 2.32 (SO 4 ) 0.34 .
It was found that it had a composition expressed by 0.98H 2 O. Example 12 In Example 4, an experiment was carried out under the same conditions except that the N/4-Na 2 SO 4 aqueous solution was added at a rate of 0.8 ml/min, and the same properties as in Example 1 were obtained. A fibrous basic aluminum sulfate was obtained. As in Example 1, the yield was 2.09 g when dried at 60°C for 24 hours after washing, and the yield was expressed as the recovery rate of Al.
It was 28%. As a result of chemical analysis, the above fibrous basic aluminum sulfate has the general formula Al(OH) 2.43 (SO 4 ) 0.285 .
It was found that it had a composition expressed as 0.90H 2 O. Comparative example 1 N/2-AlCl 3 aqueous solution 400% in a glass beaker
ml and stir with a magnetic stirrer, add 60 ml of N/2-NH 4 OH aqueous solution,
Addition was made using a microtube pump at a rate of 1 ml/min. After the addition was completed, the mixture was stirred for about 1 hour to obtain a colorless and transparent homogeneous solution, and the pH at this time was 3.66. The basic aluminum chloride thus obtained is theoretically thought to have a composition represented by the general formula Al(OH) 0.45 Cl 2.55 . While stirring 460 ml of the above basic aluminum chloride aqueous solution, 900 ml of N/4-Na 2 SO 4 aqueous solution was added.
It was added at a rate of 3.4 ml/min using a micro tube pump, but even after the entire amount was added,
No formation of any precipitate was observed. Therefore, an attempt was made to further add an aqueous N/4-Na 2 SO 4 solution, but there was no change, and it was not possible to obtain fibrous basic aluminum sulfate as shown in the Examples. All of the above reactions were carried out at a liquid temperature of 25°C. Comparative Example 2 In Example 1, the experimental operation was carried out under exactly the same conditions except that the addition rate of N/4-Na 2 SO 4 was 0.4 ml/min. Again, a milky-white suspension was obtained that was visually similar to Example 1, but when this suspension was examined with an optical microscope, prismatic particles with an average width of 3 μm and a length of about 30 μm were observed. It was found that fibrous particles such as those observed in Example 1 were not generated. This suspension of prismatic particles was filtered, washed and dried in the same manner as in Example 1 to obtain 3.61 g of white powder of prismatic basic aluminum sulfate. As a result of chemical analysis, the above white powder contained 24.9 Al.
%, and SO 4 was found to be contained at 22.2%. As a result, the composition of the prismatic basic aluminum sulfate obtained in this comparative example has the general formula Al(OH) 2.5
0 (SO 4 ) 0.25 ·0.83H 2 O, and was found to be different from the fibrous basic aluminum sulfate obtained in Examples in both properties and composition. Comparative Example 3 N/2-AlCl 3 aqueous solution 400% in a glass beaker
ml and stir with a magnetic stirrer, add 260 ml of N/2-NH 4 OH aqueous solution,
Addition was made using a microtube pump at a rate of 1 ml/min. After the addition was completed, the mixture was stirred for an additional hour to obtain a colorless and transparent homogeneous solution with a pH of 4.10. The basic aluminum chloride thus obtained is theoretically thought to have a composition represented by the general formula Al(OH) 1.90 Cl 1.05 . Incidentally, both the above reaction and the reaction described below were carried out at a liquid temperature of 25°C. While stirring 660 ml of the above basic aluminum chloride aqueous solution, 360 ml of N/4-(NH 4 ) 2 SO 4 aqueous solution was added.
using a micro tube pump, 0.93
Addition was made at a rate of ml/min. Again, a milky white suspension was obtained that was visually similar to Example 1, but when this suspension was examined with an optical microscope, prismatic particles with an average width of 3 μm and a length of about 20 μm were observed. It was found that fibrous particles such as those observed in Example 1 were not generated. This suspension of prismatic particles was filtered, washed and dried in the same manner as in Example 1 to obtain 5.50 g of white powder of prismatic basic aluminum sulfate. As a result of chemical analysis, the above white powder contained 24.6 Al.
It was found that it contained 22.3% of SO4 . As a result, the composition of the prismatic basic aluminum sulfate obtained in this comparative example has the general formula Al(OH) 2.5
0 (SO 4 ) 0.25 ·0.90H 2 O, and was found to be different from the fibrous basic aluminum sulfate obtained in the Examples in both properties and composition. In addition, in the above Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 3, the rate of addition of the soluble sulfate to the basic aluminum salt solution was such that the molar ratio of SO 4 /Al was (3-
The addition rate was such that the addition time T until reaching the value of C)/2 (where C is the sign in the general formula Al( OH ) c

【表】【table】

【表】【table】 【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の実施例1で得られた繊維状
塩基性硫酸アルミニウムの懸濁液の、光学顕微鏡
写真(倍率750倍)である。第2図乃至第5図は、
それぞれ本発明の実施例1、7、8及び10で得ら
れた塩基性硫酸アルミニウムの乾燥シート状物の
走査型電子顕微鏡写真(倍率2000倍)である。第
6図、第7図は、本発明の繊維状塩基性硫酸アル
ミニウムの夫々、湿潤、乾燥状態のX線回析図、
第8図はAl板のX線回析図である。
FIG. 1 is an optical micrograph (magnification: 750 times) of a suspension of fibrous basic aluminum sulfate obtained in Example 1 of the present invention. Figures 2 to 5 are
1 is a scanning electron micrograph (magnification: 2000 times) of a dried sheet of basic aluminum sulfate obtained in Examples 1, 7, 8, and 10 of the present invention, respectively. FIGS. 6 and 7 show the X-ray diffraction diagrams of the fibrous basic aluminum sulfate of the present invention in wet and dry states, respectively;
FIG. 8 is an X-ray diffraction diagram of the Al plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一般式Al(OH)a(SO4b・nH2O(但し、a+
2b=3、2.32a<2.44、0.28<b0.34、O
n10)で表わされる繊維状塩基性硫酸アルミニ
ウム。 2 一般式Al(OH)cXd(但し、Xは一価の陰イオ
ンを示し、c+d=3、0.5c1.9)で表わさ
れる塩基性アルミニウム塩溶液に、可溶性の硫酸
塩を、SO4/Alのモル比が(3−c)/2(但し、
cは塩基性アルミニウム塩の一般式Al(OH)cXd
における符号)の値となるまでの添加時間T(単
位:時間)がT<−14c+28を満足するような添
加速度で添加することを特徴とする、一般式Al
(OH)a(SO4b・nH2O(但し、a+2b=3、2.32
a<2.44、0.28<b0.34、On10)で表
わされる繊維状塩基性硫酸アルミニウムの製造方
法。 3 可溶性の硫酸塩を、SO4/Alのモル比が(3
−c)/2(但し、cは塩基性アルミニウム塩の
一般式Al(OH)cXdにおける符号)の値より大き
くなるように添加する、特許請求の範囲第2項記
載の製造方法。 4 添加時間T(単位:時間)が、T1.40をも
同時に満足するように可溶性の硫酸塩の添加を行
なう、特許請求の範囲第2項記載の製造方法。 5 可溶性の硫酸塩の添加を、10℃以上50℃未満
で行なう、特許請求の範囲第2項記載の製造方
法。 6 塩基性アルミニウム塩溶液が、一価陰イオン
のアルミニウム塩溶液にアルカリ溶液を、溶液中
のOH/Alのモル比が0.5〜1.9の範囲となる量添
加して得たものである、特許請求の範囲第2項記
載の製造方法。
[Claims] 1 General formula Al(OH) a (SO 4 ) b・nH 2 O (however, a+
2b=3, 2.32a<2.44, 0.28<b0.34, O
Fibrous basic aluminum sulfate represented by n10). 2 Soluble sulfate was added to a basic aluminum salt solution represented by the general formula Al ( OH ) c /Al molar ratio is (3-c)/2 (however,
c is the general formula of basic aluminum salt Al(OH) c X d
The general formula Al is characterized by being added at such an addition rate that the addition time T (unit: hours) until it reaches the value of (sign)
(OH) a (SO 4 ) b・nH 2 O (a+2b=3, 2.32
a<2.44, 0.28<b0.34, On10) A method for producing fibrous basic aluminum sulfate. 3 Soluble sulfate is added at a molar ratio of SO 4 /Al of (3
-c)/2 (where c is the sign in the general formula Al(OH) c X d of the basic aluminum salt). 4. The manufacturing method according to claim 2, wherein the soluble sulfate is added so that the addition time T (unit: hours) also satisfies T1.40. 5. The manufacturing method according to claim 2, wherein the addition of the soluble sulfate is carried out at a temperature of 10°C or higher and lower than 50°C. 6 A patent claim in which the basic aluminum salt solution is obtained by adding an alkaline solution to an aluminum salt solution of a monovalent anion in an amount such that the molar ratio of OH/Al in the solution is in the range of 0.5 to 1.9. The manufacturing method according to item 2.
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