JPS62207705A - 結晶質りん酸アルミニウム及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は結晶質りん酸アルミニウム及びその製造方法に
関し、窯業原料、ノンアルカリガラス原料、触媒及び５
ｉｎ２（水晶）に代わる表面弾性波用の圧電材料原料等
に適用できる優れた結晶質りん酸アルミニウムを提供す
ることを目的とするものである。

更に詳しくは、比表面積ｔｏｏ／／ｇ以上、平均粒子径
２０μ以下の分子式ＡＩＰＯ，・１．８７Ｈ２Ｏである
結晶質りん酸アルミニウムに関する。

（従来の技術） 従来、オルソりん酸アルミニウム（ＡＩＰＯ，）の製造
方法としては、水酸化アルミニウム又はαアルミナ　と
りん酸を＾１２（ｈ／ｈＯｓ”ｌになるように混合し、
３００℃以上で電気炉で加熱を行う方法（焼成法）、又
はりん酸ソーダやりん酸アンモニウム等のりん酸塩水溶
液を硫酸アルミニウム等のアルミニウム正塩の水溶液に
徐々に加え、生成した沈殿を水洗乾燥させることにより
無定形のりん酸アルミニウムを得る方法（複分解法）等
が知られている。

焼成法は、同−液不均−反応であり、マクロ的なオルソ
りん酸アルミニウムの組成物を得る方法である。　この
方法は原料が３００℃以上の焼成によりトリポリりん酸
アルミニウム、メタりん酸アルミニウム等の結晶相をへ
てオルソリん酸アルミニウムとなるために、焼成物はガ
ラス状で得られ、機械的に粉砕を行う必要があり、微粒
子は得難いばかりでなく、不純物が混入するという問題
がある。

また、複分解法はりん酸アルミニウムの沈殿を生成する
ときに、りん酸ソーダを含有する一種の複塩組成物とな
りやすく、水洗による除去が困難であり、不純物混入の
原因となる。

更に、無定形の沈殿物で得られ、それを結晶化するため
には１０００℃以上の高温処理が必要であり、焼成を行
うことにより、硬い塊状凝集体が生成する。　そのため
、微粒子を得るためには強い粉砕を必要とし、こ、れも
また不純物混入の原因となる。

また複分解法で、Ｆ、ｄ’Ｙｖｏｉｒｅはりん酸にアル
ミナを強制的に溶解させ、分解することにより得られる
沈殿から、各種のオルソりん酸アルミニウムの複合水和
物を得ているが、水和物の組成が不安定であり、単一組
成のオルソりん酸アルミニウム水和物は得られなかった
。　（Ｆ、ｄ’Ｙｖｏｉｒｅ、Ｂｕｌｌ、Ｓｏｃ、Ｃｈ
ｉ＊、Ｆｒａｎｃｅ、Ｎｏ、３７２（１９６１））更に
、近年水晶単結晶の代替となるオルソりん酸アルミニウ
ムの表面弾性波用圧電材料の研究開発が盛んであり、Ａ
ｌＰＯ４の水熱単結晶育成法もさることながら、高純度
なＡＩＰＯ，が要望されている。また光学ガラス用原料
としても鉄などの不純物を含まないオルソりん酸アルミ
ニウムが必要であり、触媒としてはオルソりん酸アルミ
ニウムの固体酸強度を利用するため、活性度が高く比表
面積の大きな、また高純度なものが要望されている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者らはこのような現状に鑑み、不純物量が少なく
、またＡｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５モル比＝１である単一化合
物結晶構造を有するオルソりん酸アルミニウムであり、
更に２０μ以下の超微粒子で、高い比表面積を有する結
晶質オルソりん酸アルミニウムを得べく、鋭意研究を重
ねた結果、比表面積が高く、２０μ以下の超微粒子から
なり、製法上不純物の混入のない結晶質オルソりん酸ア
ルミニウムを見出し、本発明を完成したものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち本発明は、結晶質りん酸アルミニウム及びその製造
方法であり、本第１の発明は、比表面積＋００ｉ／ｇ以
上、平均粒子径２０μ以下の分子式ＡＩＰＯ，・１．６
７Ｈ２０である結晶質りん酸アルミニウムに間し、また
本第２の発明は、りん酸アルミニウム溶液と塩基性アル
ミニウム塩溶液を混合しゲル化した後、５０℃以上の温
度で加温することからなる比表面積１００　ｉ　／ｇ以
上、平均粒子径２０μ以下の分子式Ａ　Ｉ　ＰＯ４・１
．６７Ｈ２０である結晶質りん酸アルミニウムの製造方
法に関する。

（作　用） 本発明の結晶質りん酸アルミニウムを得る方法について
詳述すると、本発明で用いるりん酸アルミニウム溶液は
、一般に用いられるＡＩ（Ｈ２ＰＯ，）３て示される溶
液（３ＡＩ２０３／Ｐ２Ｏ５モル比＝菖）でよいが、３
Ａｈ（ｈ／ＰｔＯｓモル比を予め任意の割合に調整した
溶液でもよい。

しかし、該モル比を過度に高めると溶液は不安定となり
、無定形の沈殿やセスキりん酸アルミニウムを生成する
ことより好ましくない、　また、安定化剤として予め酸
を添加したりん酸アルミニウムも使用できる。

次に塩基性アルミニウム塩溶液に関しては、塩基性塩化
アルミニウム、塩基性硝酸アルミニウム、塩基性乳酸ア
ルミニウム、塩基性グリコール酸アルミニウム、塩基性
サリチル酸アルミニウム、塩基性シュウ酸アルミニウム
等の水溶性の各種塩基性アルミニウム塩を例示できるが
、これらに限定するものではない。

本発明に於て使用するりん酸液及び塩基性アルミニウム
液の濃度については、用いる原料の種類、生成物の使用
目的によっても異なるが、生成するオルソりん酸アルミ
ニウム（ＡＩＰＯ□）として概ね３５重量％以下となる
濃度で使用する。

またりん酸アルミニウム溶液と塩基性アルミニウム塩溶
液の使用割合に関して云えば、両者の混合溶液中での割
合が、Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５モル比＝０．８〜１．２の
範囲となるように、且つ生成するＡＩＰＯ，量に対して
副生される酸が１価酸として０．２以上！。７モル未満
となるような混合比で使用する。

このことを更に具体的に説明すると、先ずｌ）第一りん
酸アルミニウムと塩基性塩化アルミニウム塩溶液を混合
する場合、 ＡＩ（８２ＰＯ，）ｘ＋Ａｈ（ＯＨ）ｓｃｌ→３ＡＩＰ
ｏ−＋ｆｌｃｌとなり、生成するＡＩＰＯ，１モルに対
して、副生ずる塩酸は！／３モルである。

２）第一りん酸アルミニウム溶液と硝酸アルミニウム正
塩溶液を混合する場合（参考例）、ＡＩ（８２Ｐ０４）
１＋２ＡＩ（Ｎ０３）３→３ＡＩＰＯ，＋６８ＮＯ３と
なり、生成するＡＩＰＯ，１モルに対して、副生ずる硝
酸は２モルである。

これらのことから、本発明では生成するＡｌＰＯ４量に
対して副生される酸が１価酸として０．２以上１．７モ
ル未満となるようりん酸アルミニウム溶液と塩基性アル
ミニウム塩溶液を混合する。

またこの場合に、りん酸アルミニウムに、安定化のため
予め加えられた酸は、混合後、副生酸とみなす。

即ち、０．２モル未満では、水溶性の透明溶液の混合が
困難であり、りん酸アルミニウム溶液または塩基性アル
ミニウム溶液の各れか一方、または両方に不均一な白濁
を含み、生成する結晶質りん酸アルミニウム中に簾定形
物が多くなることより好ましくない。

また１、７モル以上では、結晶質のりん酸アルミニウム
が一部生成するのみで収率が低下し、原料の多くは母液
中に残留するため、経済的に好ましくない。

次に、添加順序に関しては特に限定するものではないが
、発明者らの経験によると、りん酸アルミニウム溶液に
塩基性アルミニウム塩溶液を加えることにより、通常平
均粒子径が多少大きくなる傾向にある。

りん酸アルミニウム溶液と塩基性アルミニウム塩溶液と
の反応により、溶液は直ちにゲルを生成する。

本発明ではこの場合に特に熟成等の工程を要せず、この
ゲルを次の加温処理工程に供することができる。

加温処理は５０℃以上で行うが、この場合に温度と処理
時閉は相反する関係にあり、９５℃では２０時間以上１
８０℃では４時閉以上という関係となる。　また５０℃
を下回ると本発明の結晶質りん酸アルミニウムを得るこ
とができない。

尚、加温処理は、特段、ゲルの生成後に行うことを要せ
ず、予めりん酸アルミニウム溶液と塩基性アルミニウム
塩溶液を加熱しながら反応を行ってもよい、　加温処理
の進行と共に、本発明の結晶質りん酸アルミニウムが、
ゲルに比べて沈降性の良い沈降物として得られる。

このものは、比表面積が１００　ｄ　／Ｊ１以上、平均
粒子径が２０μ以下の分子式ＡｌＰＯ４・１．６７ＬＯ
からなる結晶質構造を有するりん酸アルミニウムである
。

従フてその用途としては、水晶の代＃ＡＩＰＯ。

単結晶（圧電体）の原料、光学ガラス用原料、ノンアル
カリガラス原料、水ガラスの硬化剤、製紙用添加剤、セ
ラミック塗料材料、歯科鋳造用埋没剤、軸薬、碍子、耐
弗酸用ガラス、防錆顔料、固体酸触媒としてクラッキン
グ、脱水反応、異性化反応、重合反応、脱水業反応、水
添反応等の触媒、窒化珪素、炭化珪素、及び窒化アルミ
の焼結助剤、プラスチック等の難燃、改質添加剤等、数
多くの用途を例示することができるが、別設これらに限
定されるものではない。

（実施例） 以下に本発明の実施例を掲げ更に説明を行う。

尚、％は特にことわらない限り全て重量％を示す。

実＊Ｎ１ ３　Ａ　ｌ　２０３７　Ｐ　２０　ｓモル比】の第一り
ん酸アルミニウム溶液（ＡＩ□０３２％＞　ｌ０００ｇ
と乳酸／ＡＬ２０３モル比１．７の塩基性乳酸アルミニ
ウム溶Ｍ（Ａ１２０．４％）ＩＯｏｏｇを混合し、ゲル
化させた後、水浴上で９０℃３ＯＮ閘加温した。

得られた沈降物をろ過、水洗し、１００℃で乾燥させた
。

また比較例として３Ａｌ　２０．／Ｐ２Ｏ５モル比ｌの
第一りん酸アルミニウム溶液（Ａ１２０ｉ　２％）　１
０００ｇとＭＭアルミニウム正塩溶液（Ａ１２０３４％
）ＩＯｏｏｇを混合し、ゲル化させた後、水浴上で９０
℃３０時閏加温時閉。得られた沈降物をろ過水法し、１
００℃で乾燥させた。

これらの沈降物のＸ線回折、比表面積、粒子径、収率を
測定し、その結果を第１表に示した実施例２〜７ 第２表に記載の各種組成のりん酸アルミニウム溶液（Ａ
ｌ２Ｏ，２％〉と塩基性塩化アルミニウム溶液（Ａｌ２
Ｏ，ｊ％）の所定量を混合し、ゲル化させた後、マント
ルヒーターで１００℃沸騰状態で２４時間の加温を行っ
た。

得られた沈降物をろ過、水洗し、１００℃で乾燥させた
。　これらの結果を第３表に示した。

実施例８〜９ ３ＡｈＣｈ／Ｐ２Ｏ５モル比１のりん酸アルミニウム水
溶液（Ａ１２０３１％）ｌｏｏｏｇにＡｌ２（ＯＨ）、
、Ｃ１で示される塩基性塩化アルミニウム水溶液（Ａ１
２０３２％）２０００８を混合し、ゲル化させた。

これを水浴上９５℃で加温し、本発明の結晶質りん酸ア
ルミニウムを得た。

また前記と同様にして得たゲルｔ４Ｌ容積のす一トクし
−ブに入れ、攪はん下１８０℃で加温し、本発明の結晶
質りん酸アルミニウムを得た。

尚、加温処理の途中で各所定時間ごとにサンプリングを
行い、水洗、乾燥しＸ線回折による分析を行った。

また比較例として、前記と同一組成のゲルを４０℃の恒
温器に入れ、スターターで密閘攪はんし、同様に各所定
時間ごとのＸ線回折をみた。

これらの結果を第４表に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、分子式ＡＩＰＯ，・１．６７Ｈ２０である本
発明の結晶質りん酸アルミニウムのＸ線回折図、第２図
は、分子式ＡｌＰＯ４・１．６７Ｈ２０である本発明の
結晶質りん酸アルミニウムの１万倍の電子顕微鏡写真で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）比表面積１００ｍ＾２／ｇ以上、平均粒子径２０
   μ以下の分子式ＡｌＰＯ＿４・１．６７Ｈ＿２Ｏである
   結晶質りん酸アルミニウム。
2. （２）りん酸アルミニウム溶液と塩基性アルミニウム塩
   溶液を混合しゲル化した後、５０℃以上の温度で加温す
   ることからなる比表面積１００ｍ＾２／ｇ以上、平均粒
   子径２０μ以下の分子式ＡｌＰＯ＿４・１．６７Ｈ＿２
   Ｏである結晶質りん酸アルミニウムの製造方法。