JPS5939365B2 - アルミナ水和物の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルキルアルミニウム化合物を加水分解して
アルミナ水和物を製造するにあたり、アルキルアルミニ
ウム化合物蒸気と水蒸気とを気相接触させて加水分解し
、分散性に優れた５０〜５００オングストロ一ム程度の
微細寸法を有するアルミナ水和物を製造する方法に関す
る。

従来一般に微細なアルミナを得る方法として硫酸アルミ
ニウムなどのようなアルミニウム塩類を加熱分解する方
法が知られている。

また、アルミニウムトリクロライド蒸気を酸素を含有す
る気体と混合しこれを燃焼する方法も米国特許２８２３
９８２号明細書により知られている。

上記のいずれの方法によっても分散性に優れた超微粒子
アルミナを得ることが出来るが、このようにして得たア
ルミナ中には硫酸根および塩素が多量に残留する欠点が
ある。

アルキルアルミニウム化合物が水と反応してアルミナ水
和物を生成することは、公知であり、例えばトリアルキ
ルアルミニウム化合物は、水と次式（１）のように反応
する。

この反応は激しい発熱を伴なうために通常ヘキサン、ヘ
プタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン等の芳
香族炭化水素等の有機溶媒の存在下に実施される。

このような方法で得られたアルミナ水和物は、粒子が凝
集し粗大となる。

また、トリアルコキシアルミニウム化合物を該化合物に
対して不活性な有機溶媒の存在下に水で部分的加水分解
を行ないポリアルコキシアルミノキサンとなし、次いで
更に水を加えて完全に加水分解し粉末状アルミナ水和物
を製造することは米国特許３０５６７２５号明細書によ
って知られている。

しかし該方法で得られたアルミナ水和物は、粒子の多く
が凝集しており分散性に優れたアルミナ水和物は、得ら
れない。

また、アルキルアルミニウム化合物の蒸気を酸素と水素
の混合炎により加水分解して超微粒子アルミナを製造す
る方法が知られており、またアルキルアルミニウム化合
物の蒸気を特定条件下で酸素により直接酸化し超微粒子
アルミナを製造する方法も知られているが、両者とも経
済的に有利な方法とは言えない。

このような事情により本発明者らは、工業的に有利で且
つ簡単に高純度物を得ることが出来る超微粒子アルミナ
水和物を製造すべく研究を進めた結果、アルキルアルミ
ニウム化合物蒸気を、水蒸気により気相接触加水分解す
ることにより、分散性に優れた、約５０〜５００オング
ストロームの微細寸法を有する水和物を製造し得ること
を見い出した。

本発明により得られるアルミナ水和物は、そのままで公
知の用途例えばアルミナゾル原料、プラスチック分散剤
、各種洗剤の増量剤等の分野に好適に使用でき、また公
知の方法で焼成して、例えば単結晶、宝石、化粧品、歯
ミガキ等の分野に好適に使用し得る。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

本発明に於いて用いられるアルキルアルミニウム化合物
は、次式（２）の一般式により表わされるもので、 （式中Ｒ１は水素原子または炭素数５迄のアルキル基、
Ｒ２およびＲ３は炭素数５迄のＲ１と同一か又は異るア
ルキル基）例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチ
ルアルミニウム、トリノルマルプロピルアルミニウム、
トリノルマルブチルアルミニウム、トリイソブチルアル
ミニウム、トリペンチルアルミニウム等のトリアルキル
アルミニウム類、ジエチルアルミニウムハイドライド、
ジノルマルプロピルアルミニウムハイドライド、ジイソ
ブチルアルミニウムハイドライド等のジアルキルアルミ
ニウムハイドライド類等のアルキルアルミニウム化合物
又はこれらの混合物が一般に使用される。

本発明の実施方法としては、まず上記のアルキルアルミ
ニウム化合物を５０〜２００℃の温度範囲に加熱し、例
えば窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスにより同
伴輸送して、アルキルアルミニウム化合物蒸気と不活性
ガスとの混合ガスを作り出し次いで水蒸気と気相接触さ
せて加水分解を行なう。

加水分解反応温度は、すくなくともアルキルアルミニウ
ム化合物及び水蒸気が気相状態で存在し、アルキルアル
ミニウム化合物の熱分解が、激しく生じない温度範囲が
好ましく、具体的には、１００〜５００℃の温度範囲で
ある。

而して経済的に行なうためには１５０〜２５０℃の温度
範囲が好適に使用される。

また反応系内の圧力は、加圧及び常圧下でも製造し得る
が、経済的に有利な方法として減圧下で行なうことが好
ましい。

具体的な好適条件としては７００〜３００ｉｍＨｇの圧
力範囲が経済的に行なえる。

また供給される水蒸気の量は、アルキルアルミニウム化
合物１モルに対して２モル以上：好ましくは３モル以上
とされる。

水蒸気の量が２モル未満では、完全な加水分解には、不
充分な水蒸気の量であり、未越解の有機基が残存するこ
とになる。

加水分解され、生成したアルミナ水和物、水素、および
メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、ペン
タン等の遊離パラフィンは、余剰水蒸気および不活性ガ
スと共に気体輸送され、アルミナ水和物は捕集器内で粉
体として捕集される。

この場合、捕集器内の温度は、少なくとも水蒸気の飽和
温度以下にすることが好ましく、水蒸気の飽和温度以下
の温度となる場合は、水滴の発生に伴ないアルミナ水和
物は、水滴中に分散しコロイド状アルミナ分散液（アル
ミナゾル）となり、再度乾燥したアルミナ水和物は、粒
子が著しく凝集して粗粒を生成する。

第１図に示す装置は、本発明を実施する上において好ま
しい装置の１例を概略説明図で示したものである。

アルキルアルミニウム化合物を原料槽１に入れ、例えば
５０〜２００℃に加熱し、導管３より原料槽１へ不活性
ガスを送入する。

また水槽２へ純水を入れて加熱しそのまま蒸気を発生さ
せるか、または導管３より水槽３へ不活性ガスを送入し
て同伴輸送する。

アルキルアルミニウム化合物蒸気及び不活性ガスは、加
熱器４を通し過熱状態で反応器５へ導入される。

また水蒸気は、加熱器６を通し過熱状態で反応器５へ導
入される。

この場合加熱器４でのアルキルアルミニウム化合物の昇
温は、アルキルアルミニウム化合物の熱分解を生じない
温度が好ましい。

また、加熱器６での水蒸気および不活性ガスの加熱によ
り、加水分解温度を変更することが出来るが、反応器内
へ導入されたアルキルアルミニウム化合物が、激しく熱
分解が起こらない温度範囲が好ましい。

反応器５に於いてアルキルアルミニウム蒸気を水蒸気に
より加水分解してアルミナ水和物を生成させる。

ブロワ−８で吸引を行ない、系内圧力を調整すると共に
生成したアルミナ水和物を、気体輸送し、捕集器７に粉
体として捕集する。

以下に本発明方法の実施例を掲げる。

実施例 １ 第１図に示す装置を用意し原料槽１にトリエチルアルミ
ニウムを１００ｇ入れ、導管３より窒素ガスを１．６１
７ｍ１ｎの速度で流し、原料槽１を加熱し１３０℃とし
た。

窒素ガスに同伴したトリエチルアルミニウム蒸気と窒素
ガスの混合ガスの温度は、１１０℃であったので加熱器
４で加熱し１３０℃とした。

また水槽２に蒸留水２００ｇを入れ水槽２を加熱し６０
°Ｃとした。

導管３より窒素ガスを５ ｌ ／ｍｉｎの速度で水槽２
へ流した。

水蒸気と窒素ガスの混合ガスの温度は、５５°Ｃであっ
たので加熱器６で加熱し２００℃とした。

容器１および２から送られてくるトリエチルアルミニウ
ム蒸気及び水蒸気を反応器５で接触加水分解しアルミナ
水和物を生成させた。

系内を減圧に保つためにブロワ−８で吸引し系内圧力を
６６０ｍｍＨｇに保った。

捕集器７をわずかに保温してアルミナ水和物、遊離エタ
ン、余剰水蒸気、窒素ガスの温度が６０℃となるように
した。

トリエチルアルミニウム蒸気と水蒸気の接触と同時に捕
集器７に白色のアルミナ水和物が綿状に析出した。

２時間の反応の経過後捕集したアルミナ水和物の収得量
は２２．９であった。

またトリエチルアルミニウムの減少量は、３４．９であ
り、純水の消費量は９６．９であった。

製品物性を上記反応条件と共に第１表に示した。

第２図は、この方法で得られたアルミナ水和物の電子顕
微鏡による拡大図である。

第２図で示されるようにこの方法で得られたアルミナ水
和物は５０〜５００オングストロ一ム程度の微細寸法を
有し、粒径が整っており、凝集していないことがわかる
。

また、第３図はこの方法で得られたアルミナ水和物を９
００℃で３時間、空気中で焼成することによって得たア
ルミナの電子顕微鏡による拡大図である。

第３図で示されるように焼成することによっても粒子の
性質はかわっていない。

この実験によって収得したアルミナ水和物を水に分散さ
せ、通常の沈降天秤粒度測定器により凝集粒度分布を測
定した結果は、２μ以下が８７重量％、５μ以下が９８
重量％、１０μ以下が１００重量％であった。

また収得したアルミナ水和物５ｇを４００罰の水に分散
させ２４時間経過後目視により観察したが、分離現象は
生じなかった。

実施例 ２〜３ 実施例１と同様な装置でアルキルアルミニウム化合物の
種類を変えて行なった。

この実験によって得られた製品の物性と反応条件とを第
１表に併記した。

実施例 ４ 実施例１と同様な装置を用いてトリエチルアルミニウム
について反応条件を変更して行なった。

この実験によって得られた製品の物性と反応条件とを第
１表に併記した。

実施例 ５ 実施例１と同様な装置を用いてトリエチルアルミニウム
について反応条件を変更して行ない、得られた製品の物
性と反応条件とを第１表に示した。

この実験では、捕集器内の温度が、余剰水蒸気の飽和温
度以下となり、水滴の発生に伴ないアルミナ水和物は、
水滴中に分散しコロイド状アルミナ分散液となった。

従ってアルミナ水和物は分離したのち１３０℃の空気中
で乾燥し、製品物性の測定を行なった。

第１表から明らかなように、捕集器内の余剰水蒸気が飽
和温度以下となって水分の凝縮を起し、アルミナ水和物
が水中に分散したのち乾燥して得られたアルミナ水和物
は、著しく粗粒となり、ふたたび水に分散させた場合、
分散しにくいことがわかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造法を実施する上において好まし
い装置の１例を概略説明図で示したものである。 図中において、１：原料槽、２：水槽、３：窒素ガス導
管、４：加熱器、５：反応器、６：加熱器、７：捕集器
、８ニブロワー、９：流量計、１０：流量計、１１：圧
力計。 第２図は、本発明方法で得られたアルミナ水和物の電子
顕微鏡による拡大図であり、第３図は、本発明方法で得
られたアルミナ水和物を焼成して得たアルミナの電子顕
微鏡による拡大図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルキルアルミニウム化合物を加水分解してアルミ
   ナ水和物を製造するにあたり、アルキルアルミニウム化
   合物蒸気と水蒸気とを気相で接触させることを特徴とす
   るアルミナ水和物の製造方法。 ２ アルキルアルミニウム化合物蒸気と水蒸気との接触
   を１００〜５００℃の温度範囲で行なう特許請求の範囲
   １の方法。