RU2766905C1 - Finely dispersed precipitated aluminum hydroxide and method for its production - Google Patents
Finely dispersed precipitated aluminum hydroxide and method for its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766905C1 RU2766905C1 RU2021136978A RU2021136978A RU2766905C1 RU 2766905 C1 RU2766905 C1 RU 2766905C1 RU 2021136978 A RU2021136978 A RU 2021136978A RU 2021136978 A RU2021136978 A RU 2021136978A RU 2766905 C1 RU2766905 C1 RU 2766905C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum hydroxide
- highly dispersed
- particle size
- particles
- agent
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/04—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
- C01F7/14—Aluminium oxide or hydroxide from alkali metal aluminates
- C01F7/141—Aluminium oxide or hydroxide from alkali metal aluminates from aqueous aluminate solutions by neutralisation with an acidic agent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/04—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
- C01F7/14—Aluminium oxide or hydroxide from alkali metal aluminates
- C01F7/144—Aluminium oxide or hydroxide from alkali metal aluminates from aqueous aluminate solutions by precipitation due to cooling, e.g. as part of the Bayer process
- C01F7/148—Separation of the obtained hydroxide, e.g. by filtration or dewatering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/34—Preparation of aluminium hydroxide by precipitation from solutions containing aluminium salts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к получению высокодисперсного осажденного гидроксида алюминия, используемого в качестве антипирена и наполнителя. The invention relates to the production of highly dispersed precipitated aluminum hydroxide used as a flame retardant and filler.
Уровень техникиState of the art
Известен способ получения мелкодисперсного тригидроксида (чаще называемого просто гидроксидом) алюминия (патент US 9038931, опубл. 23.02.2012), в котором предпочтительно влажный тригидроксид алюминия со средней крупностью 50-150 мкм подается в сушильно-размольную аппаратуру и подвергается истиранию в токе горячего воздуха. Предпочтительным размольным оборудованием являются системы ротор-статор с окружной (линейной скоростью) от 20 до 200 м/с. Среди недостатков данного способа можно отметить сравнительно большую крупность D50: 6-10 мкм и более широкое распределение частиц по размерам. Также при помоле происходит частичная механоактивация поверхности, что приводит к росту удельной поверхности и частичной дегидратации продукта, что негативно сказывается на его процессинговых и антипиренных свойствах. Получаемые частицы обладают высокой абразивностью и без дополнительной обработки склонны к обратной агломерации и укрупнению. A method is known for producing finely dispersed aluminum trihydroxide (more commonly referred to simply as hydroxide) aluminum (patent US 9038931, publ. 02/23/2012), in which preferably wet aluminum trihydroxide with an average size of 50-150 microns is fed into the drying-grinding apparatus and subjected to abrasion in a stream of hot air . Preferred grinding equipment are rotor-stator systems with peripheral (linear speed) from 20 to 200 m/s. Among the disadvantages of this method, one can note a relatively large size D50: 6-10 μm and a wider particle size distribution. Also, during grinding, a partial mechanical activation of the surface occurs, which leads to an increase in the specific surface area and partial dehydration of the product, which negatively affects its processing and flame retardant properties. The resulting particles are highly abrasive and, without additional processing, are prone to reverse agglomeration and enlargement.
Известны способы (патентная заявка US 5500480, опубл. 19.03.1996, патентная заявка US 4421876, опубл. 20.12.1983, патентная заявка US 5100641, опубл. 31.03.1992), в которых мелкодисперсный тригидроксид алюминия получают разложением алюминатного раствора с внесением классифицированной мелкой затравки или внесением предварительно измельченного байеровского тригидроксида в каустический раствор, не содержащий алюминия, в результате чего после длительной выдержки и разложения образуются кристаллы Al(OH)3 с непористой поверхностью и средним размером частиц от 5 - 25 мкм или ниже в зависимости от количества и размера исходной затравки. Known methods (patent application US 5500480, publ. 03/19/1996, patent application US 4421876, publ. 12/20/1983, patent application US 5100641, publ. seeding or adding pre-crushed Bayer trihydroxide to a caustic solution containing no aluminum, as a result of which, after long exposure and decomposition, Al (OH) 3 crystals are formed with a non-porous surface and an average particle size of 5 - 25 μm or less, depending on the amount and size initial seed.
Также известны похожие способы, например, по патенту EP 2032506, опубл. 11.03.2009, в котором получают указанным способом мелкодисперсный тригидроксид алюминия со средней крупностью D50 примерно 2,4 мкм, после чего к влажному осадку после отделения, фильтрации и промывки добавляют дисперсант и подвергают измельчению и дезагломерации, например, в бисерной мельнице, и сушат, например, в распылительной сушилке. Конечный продукт может иметь средний размер 1,4-1,9 мкм и удельную поверхность порядка 5-7 м2/г. Similar methods are also known, for example, according to patent EP 2032506, publ. 03/11/2009, in which finely dispersed aluminum trihydroxide with an average particle size D50 of about 2.4 μm is obtained in this way, after which a dispersant is added to the wet precipitate after separation, filtration and washing and subjected to grinding and deagglomeration, for example, in a bead mill, and dried, e.g. in a spray dryer. The final product may have an average size of 1.4-1.9 µm and a specific surface area of the order of 5-7 m 2 /g.
В известном патенте указывается, что по указанным способам можно получить скругленные частицы мелкодисперсного гидроксида алюминия с гладкой поверхностью и улучшенной реологией, например, показателями текучести расплава, хотя, фактически для кристаллов крупностью менее 5 мкм, особенно получаемых в сочетании со стадией помола и дезагломерации, характерна таблитчатая гексагональная форма с большим количеством острых углов. Так, на фиг. 1 представлена фотография частиц промышленных образцов тригидроксида алюминия.The well-known patent states that these methods can produce round particles of fine aluminum hydroxide with a smooth surface and improved rheology, for example, melt flow characteristics, although, in fact, crystals with a size of less than 5 μm, especially obtained in combination with a milling and deagglomeration step, are characterized by tabular hexagonal shape with a large number of sharp corners. So, in Fig. 1 is a photograph of particles of industrial samples of aluminum trihydroxide.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия (патент RU 2355638, опубл. 20.05.2009), включающий смешение щелочного алюминатного и нейтрализующего растворов, отличающийся тем, что в качестве нейтрализующего раствора используют водный раствор плотностью 1100-1300 кг/м3, содержащий бикарбонаты и карбонаты щелочных металлов, а нейтрализацию ведут до остаточного содержания Na2Oку в смешанном растворе 1-15 г/л. Способ-прототип позволяет получать микрочастицы гидроксида алюминия в заданном диапазоне средних приведенных диаметров частиц, однако, получаемые порошки характеризуются относительно широким распределением частиц по размерам, нерегулярной остроугольной формой частиц с повышенной шероховатостью и наличием крупных агломератов, которые приводят к повышенной вязкости расплавов полимеров и ухудшает потребительские свойства конечного продукта.Closest to the claimed technical solution is a method for producing highly dispersed aluminum hydroxide (patent RU 2355638, publ. 05/20/2009), including mixing alkaline aluminate and neutralizing solutions, characterized in that an aqueous solution with a density of 1100-1300 kg/m is used as a neutralizing solution 3 containing bicarbonates and carbonates of alkali metals, and neutralization is carried out to a residual content of Na 2 O ku in a mixed solution of 1-15 g/l. The prototype method makes it possible to obtain aluminum hydroxide microparticles in a given range of average reduced particle diameters, however, the resulting powders are characterized by a relatively wide particle size distribution, an irregular acute-angled particle shape with increased roughness and the presence of large agglomerates, which lead to increased viscosity of polymer melts and worsen consumer properties of the final product.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение насыпной плотности и текучести получаемого высокодисперсного осажденного гидроксида алюминия, позволяющие улучшить его потребительские качества, а именно обеспечить существенное снижение вязкости расплавов полимеров, абразивности наполнителя, меления поверхностей компаундов.The technical objective of the claimed invention is to increase the bulk density and fluidity of the resulting highly dispersed precipitated aluminum hydroxide, allowing to improve its consumer qualities, namely, to ensure a significant reduction in the viscosity of polymer melts, the abrasiveness of the filler, and the chalking of compound surfaces.
Техническая задача достигается тем, что высокодисперсный осажденный гидроксид алюминия, полученный заявляемым способом, по данным сканирующей электронной микроскопии содержит частицы округлой формы (формы эллипсоида) в количестве не менее 90 %, при этом размер частиц крупностью D50 составляет не более 10 мкм, а сами частицы обладают высокой однородностью и имеют узкое распределение по размерам, с отношением частиц крупностью D99/D10 в пределах 7-12.The technical problem is achieved by the fact that the highly dispersed precipitated aluminum hydroxide obtained by the claimed method, according to scanning electron microscopy, contains particles of round shape (ellipsoid shape) in an amount of at least 90%, while the size of particles with a particle size of D50 is not more than 10 microns, and the particles themselves are highly uniform and have a narrow size distribution, with particle size ratios D99/D10 ranging from 7-12.
Чем меньше это значение, тем меньше разброс по размерам у частиц порошка, т.е. получается более высокая его однородность, соотношение D99/D10 менее 7 технологически труднодостижимо, а соотношение D99/D10 более 12 свидетельствует о наличии в образце крупных частиц или агломератов, которые впоследствии могут ухудшить качество полимера, снизить его прочность на разрыв, а также об отсутствии мелких частиц, которые увеличивают удельную поверхность наполнителя и повышают вязкость расплава полимера. The smaller this value, the smaller the size spread of powder particles, i.e. its higher homogeneity is obtained, the D99/D10 ratio less than 7 is technologically difficult to achieve, and the D99/D10 ratio greater than 12 indicates the presence of large particles or agglomerates in the sample, which can subsequently degrade the quality of the polymer, reduce its tensile strength, and also the absence of small particles. particles that increase the specific surface of the filler and increase the viscosity of the polymer melt.
Техническая задача также достигается за счет того, что в способе получения высокодисперсного осажденного гидроксида алюминия, включающем смешение щелочного алюминатного и нейтрализующего растворов, при этом в качестве нейтрализующего раствора используют водный раствор, содержащий бикарбонаты и карбонаты щелочных металлов, нейтрализацию проводят до остаточного содержания Na2Оку в смешанном растворе 7-15 г/л, согласно заявляемому изобретению, образовавшуюся после смешения растворов пульпу перемешивают в реакторе в течение не менее чем 30-240 мин под воздействием сдвиговых скоростей жидкой фазы 10-210 сек-1, после чего осадок сгущают, фильтруют и промывают. Далее полученный гидроксид алюминия может подвергаться модификации не менее чем одним поверхностно-обрабатывающим агентом и/или связующим силановым агентом.The technical problem is also achieved due to the fact that in the method of obtaining highly dispersed precipitated aluminum hydroxide, including mixing alkaline aluminate and neutralizing solutions, while an aqueous solution containing bicarbonates and alkali metal carbonates is used as a neutralizing solution, neutralization is carried out to a residual content of Na 2 O ku in a mixed solution of 7-15 g / l, according to the claimed invention, the pulp formed after mixing the solutions is stirred in the reactor for at least 30-240 minutes under the influence of shear rates of the liquid phase of 10-210 sec -1 , after which the precipitate is thickened, filtered and washed. Further, the resulting aluminum hydroxide can be modified with at least one surface treatment agent and/or silane coupling agent.
В качестве поверхностно-обрабатывающего агента могут быть использованы соединения группы предельных и непредельных жирных кислот или их соли щелочных металлов и/или их смеси.As a surface-treating agent, compounds of the group of saturated and unsaturated fatty acids or their alkali metal salts and/or mixtures thereof can be used.
В качестве силанового агента могут быть использованы группы органофункциональных алкоксисиланов мономерных и олигомерных форм.As a silane agent, groups of organofunctional alkoxysilanes of monomeric and oligomeric forms can be used.
Обработку гидроксида алюминия агентом и/или связующим силановым агентом проводят в количестве 0,1-3,0 мас. % в расчете на упомянутый гидроксид алюминия.The treatment of aluminum hydroxide with an agent and/or a silane binder is carried out in an amount of 0.1-3.0 wt. % based on said aluminum hydroxide.
На фиг. 1 приведена интегральная зависимость времени пребывания частиц в реакторе от сдвиговых скоростей жидкости расплава.In FIG. Figure 1 shows the integral dependence of the residence time of particles in the reactor on the shear rates of the melt liquid.
Установлено, что в способе-прототипе при длительном (не менее 30 минут от момента смешения) интенсивном перемешивании пульпы при высоких сдвиговых скоростях жидкой фазы в указанном диапазоне (фиг. 1) в процессе золь-гель перехода во время нейтрализации алюминатного раствора содо-бикарбонатным гранулометрический состав продукта выравнивается, распределение частиц по размерам становится более узким (более равнодисперсным), а сами частицы приобретают характерную округлую форму. It has been established that in the prototype method with prolonged (at least 30 minutes from the moment of mixing) intensive mixing of the pulp at high shear rates of the liquid phase in the specified range (Fig. 1) during the sol-gel transition during the neutralization of the aluminate solution with soda-bicarbonate granulometric the composition of the product is leveled, the particle size distribution becomes narrower (more evenly dispersed), and the particles themselves acquire a characteristic rounded shape.
В зависимости от интенсивности перемешивания (характерным информативным параметром которой является сдвиговая скорость жидкой фазы) в указанном диапазоне изменения сдвиговой скорости можно получать частицы с различным соотношением длина-ширина - более вытянутые эллипсоидные или более сферические. Depending on the intensity of mixing (a characteristic informative parameter of which is the shear rate of the liquid phase) in the specified range of changes in the shear rate, it is possible to obtain particles with different length-width ratios - more elongated ellipsoidal or more spherical.
При осуществлении более интенсивного перемешивания начинается механическое измельчение частиц с вторичной агломерацией и укрупнением, в результате которого увеличивается средний размер частиц за счет вклада агломератов, форма частиц становится оскольчатой и значительно увеличивается удельная поверхность получаемых порошков. При менее интенсивном перемешивании сдвиговых напряжений, сообщаемых перемешивающим устройством, недостаточно для изменения формы частиц. Грансостав получаемого продукта выравнивается, соотношение частиц крупностью D99/D10 уменьшается до 7-12, но при этом частицы имеют форму призм. Введение перемешивания после стадии созревания геля (спустя 15 и более минут от момента нейтрализации) приводит к подмолу уже сформированных частиц по типу эллипсоида, но поверхность частиц не является гладкой, и в образцах присутствует большое количество осколков, которое приводит к нежелательному росту удельной поверхности продукта.With more intensive mixing, mechanical grinding of particles begins with secondary agglomeration and enlargement, as a result of which the average particle size increases due to the contribution of agglomerates, the shape of the particles becomes splintered, and the specific surface area of the resulting powders increases significantly. With less intense mixing, the shear stresses imparted by the mixing device are not sufficient to change the shape of the particles. The particle size distribution of the resulting product is leveled, the ratio of particles with a size of D99/D10 decreases to 7-12, but the particles are in the form of prisms. The introduction of stirring after the stage of gel maturation (after 15 minutes or more from the moment of neutralization) leads to grinding of already formed particles in the form of an ellipsoid, but the surface of the particles is not smooth, and a large number of fragments are present in the samples, which leads to an undesirable increase in the specific surface of the product.
Золь-гель процесс - метод получения материалов из растворов, в котором на одной из стадий процесса фиксируется образование геля. В случае получения мелкодисперсного гидроксида алюминия первичные частицы золя (наноразмерные частицы) формируют устойчивый гель в первые секунды после нейтрализации, а интенсивное перемешивание способствует разрушению частиц геля, его дегидратации и последующему укрупнению в виде агломератов характерной формы до целевой крупности частиц 1-5 мкм.The sol-gel process is a method of obtaining materials from solutions, in which gel formation is recorded at one of the stages of the process. In the case of obtaining finely dispersed aluminum hydroxide, the primary particles of the sol (nanosized particles) form a stable gel in the first seconds after neutralization, and intensive mixing contributes to the destruction of the gel particles, its dehydration and subsequent enlargement in the form of agglomerates of a characteristic shape to a target particle size of 1–5 μm.
Упомянутый выше процесс повышает дисперсность, сыпучесть полученного после сушки порошка гидроксида алюминия, его насыпную плотность, что в свою очередь способствует равномерному распределению в полимерной матрице при последующем компаундировании, и, как следствие, улучшает физико-механические и антипиренные свойства полимерных изделий пониженной горючести, в первую очередь, кабельной изоляции.The above process increases the dispersion, flowability of the aluminum hydroxide powder obtained after drying, its bulk density, which in turn contributes to uniform distribution in the polymer matrix during subsequent compounding, and, as a result, improves the physico-mechanical and flame retardant properties of polymer products of reduced flammability, in turn First of all, cable insulation.
После отделения, фильтрации, промывки и сушки любым известным способом полученный гидроксид алюминия может быть модифицирован одним или несколькими поверхностно-обрабатывающими агентами и/или связующими силановыми агентами. After separating, filtering, washing and drying by any known method, the resulting aluminum hydroxide can be modified with one or more surface treating agents and/or silane coupling agents.
Модифицирование поверхности может улучшать процессинговые свойства при переработке порошка гидроксида алюминия в полимерный компаунд потребителями продукции, а также улучшать смачиваемость поверхности наполнителя полимером, обеспечивать образование химической связи между поверхностью частиц и полимером, что впоследствии улучшает физико-механические свойства конечного изделия, например, прочность на разрыв и относительное удлинение при разрыве.Surface modification can improve processing properties during the processing of aluminum hydroxide powder into a polymer compound by product consumers, as well as improve the wettability of the filler surface with polymer, ensure the formation of a chemical bond between the particle surface and the polymer, which subsequently improves the physical and mechanical properties of the final product, for example, tensile strength and elongation at break.
В качестве поверхностно-обрабатывающих агентов могут быть использованы соединения группы предельных и непредельных жирных кислоты или их соли щелочных металлов и/или их смеси. As surface-treating agents, compounds of the group of saturated and unsaturated fatty acids or their alkali metal salts and/or mixtures thereof can be used.
В качестве силановых связующих агентов могут быть использованы соединения группы органофункциональных алкоксисиланов (мономерных и олигомерных форм), включая алкилалкоксисиланы, аминосиланы и др.Compounds of the group of organofunctional alkoxysilanes (monomeric and oligomeric forms), including alkylalkoxysilanes, aminosilanes, etc., can be used as silane coupling agents.
Предпочтительным является использование агентов для поверхностной обработки в количестве от 0,1 до 2,0 мас. % в расчете на гидроксид алюминия, при этом поверхностную обработку можно проводить любым известным способом: сухим или мокрым.It is preferable to use agents for surface treatment in an amount of from 0.1 to 2.0 wt. % based on aluminum hydroxide, while surface treatment can be carried out by any known method: dry or wet.
Ниже приведен один из возможных способов получения высокодисперсного осажденного гидроксида алюминия с округлой формой частиц.Below is one of the possible ways to obtain highly dispersed precipitated aluminum hydroxide with a rounded particle shape.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Пример 1Example 1
Процесс получения частиц гидроксида алюминия скругленной формы осуществляют с использованием синтетических растворов: алюминатного с содержанием, г/л: Al2O3 70; Na2Oку 66,2 и содо-бикарбонатного с содержанием Na2Oобщ 87,3 г/л и HCO3 - 74 г/л. Алюминатный и нейтрализующий растворы брали в объемном соотношении, обеспечивающем конечное содержание Na2Oку = 12 г/л, нагревали до 75°С и смешивали в лабораторном реакторе объемом 2 л с лопастной мешалкой, обеспечивающей высокую интенсивность перемешивания раствора со сдвиговой скоростью жидкой фазы порядка 210 с-1. Полученную пульпу выдерживали при постоянном перемешивании в течение 240 минут, после чего осадок сгущали, отфильтровывали и промывали. После промывки кристаллы гидроксида алюминия высушивали в сушильном шкафу.The process of obtaining particles of aluminum hydroxide rounded shape is carried out using synthetic solutions: aluminate content, g/l: Al 2 O 3 70; Na 2 O ku 66.2 and soda-bicarbonate with a content of Na 2 O total 87.3 g / l and HCO 3 - 74 g / l. The aluminate and neutralizing solutions were taken in a volume ratio that ensured the final content of Na 2 O ky = 12 g/l, heated to 75°C, and mixed in a 2-liter laboratory reactor with a paddle stirrer, providing high intensity mixing of the solution with a shear rate of the liquid phase of the order 210 s -1 . The resulting pulp was kept under constant stirring for 240 minutes, after which the precipitate was thickened, filtered and washed. After washing, the aluminum hydroxide crystals were dried in an oven.
Результаты этого эксперимента, как и всех последующих, для сравнения представлены ниже в таблицах 1-3.The results of this experiment, as well as all subsequent ones, are presented below in tables 1-3 for comparison.
Пример 2Example 2
Процесс получения частиц гидроксида алюминия скругленной формы осуществляют в реакторе периодического действия, снабженным перемешивающим устройством лопастного типа и рассекателями, с рабочим объемом 200 дм3. Опыты проводили с использованием алюминатного раствора одного из глиноземных заводов, работающих по технологии спекания с последующей гидрохимической переработкой спека, следующего состава, г/л: Al2O3 75; Na2Oку 70,6; Na2Oобщ 73,1 и содо-бикарбонатного раствора, полученного барботированием отходящих газов печей спекания через содовый раствор, с содержанием Na2Oобщ 89 г/л и HCO3 - 91,8 г/л.The process of obtaining rounded aluminum hydroxide particles is carried out in a batch reactor equipped with a paddle-type stirrer and dividers, with a working volume of 200 dm 3 . The experiments were carried out using an aluminate solution of one of the alumina plants operating on the technology of sintering with subsequent hydrochemical processing of sinter, the following composition, g/l: Al 2 O 3 75; Na 2 O ku 70.6; Na 2 O total 73.1 and a soda-bicarbonate solution obtained by bubbling off-gases from sintering furnaces through a soda solution containing Na 2 O total 89 g/l and HCO 3 - 91.8 g/l.
В реактор подавали горячие технологические растворы: алюминатный и содо-бикарбонатный в соотношении, обеспечивающем остаточное содержание каустической щелочи после нейтрализации Na2Oку = 10 г/л. Полученную пульпу выдерживали при постоянном перемешивании в течение 45 минут с обеспечением сдвиговой скорости жидкости расплава не менее 10 с-1, после чего проводили сгущение, фильтрацию, промывку и сушку полученных кристаллов гидроксида алюминия.Hot technological solutions were fed into the reactor: aluminate and soda-bicarbonate in a ratio that provided the residual content of caustic alkali after neutralization of Na 2 O ku = 10 g/l. The resulting slurry was kept under constant stirring for 45 minutes with a shear rate of the melt liquid of at least 10 s -1 , after which the obtained aluminum hydroxide crystals were thickened, filtered, washed and dried.
Пример 3.Example 3
Синтез проводился аналогично примеру 2, в полученную пульпу гидроксида алюминия после 60-минутной выдержки при перемешивании добавлялся модификатор на основе мономерного винилтриэтоксисилана в количестве 0,1 мас. % от расчетного выхода Al(OH)3. Пульпа выдерживалась при умеренном перемешивании еще 30 минут, после чего проводили сгущение, фильтрацию, промывку и сушку полученного продукта.The synthesis was carried out analogously to example 2, in the resulting pulp of aluminum hydroxide after 60 minutes of exposure with stirring was added a modifier based on monomeric vinyltriethoxysilane in the amount of 0.1 wt. % of the calculated yield of Al(OH) 3 . The pulp was kept under moderate agitation for another 30 minutes, after which the resulting product was thickened, filtered, washed and dried.
Пример 4Example 4
Синтез проводился аналогично примеру 2. После проведения 3х стадий промывки продукционного гидроксида алюминия на репульпацию была внесена эмульсия стеариновой кислоты, состоящая из 48 мас.% стеариновой кислоты, 48 мас. % воды и 4% стеарата натрия в количестве 2,0% от расчетного выхода Al(OH)3. Суспензия полностью гидрофобизированного гидроксида алюминия перемешивалась в течение 5 минут и отфильтровывалась. Далее полученный продукт подвергался сушке.The synthesis was carried out analogously to example 2. After 3 stages of washing the production aluminum hydroxide, an emulsion of stearic acid, consisting of 48 wt.% stearic acid, 48 wt. % water and 4% sodium stearate in the amount of 2.0% of the calculated yield of Al(OH) 3 . The suspension of fully hydrophobized aluminum hydroxide was stirred for 5 minutes and filtered. Next, the resulting product was dried.
Пример 5Example 5
Синтез проводился аналогично примеру 2, в полученную пульпу гидроксида алюминия после 90-минутной выдержки при перемешивании добавлялся модификатор на основе олигомерного винилтриэтоксисилана в количестве 0,3 мас. % от расчетного выхода Al(OH)3. Пульпа выдерживалась при перемешивании еще 30 минут, после чего проводили сгущение, фильтрацию, промывку и сушку полученного продукта.The synthesis was carried out analogously to example 2, in the resulting pulp of aluminum hydroxide after 90 minutes of exposure with stirring was added a modifier based on oligomeric vinyltriethoxysilane in the amount of 0.3 wt. % of the calculated yield of Al(OH) 3 . The pulp was kept under stirring for another 30 minutes, after which the resulting product was thickened, filtered, washed, and dried.
Пример 6Example 6
Процесс получения частиц гидроксида алюминия осуществляют с использованием синтетических растворов: алюминатного с содержанием, г/л: Al2O3 65; Na2Oку 60 и содо-бикарбонатного с содержанием Na2Oобщ 85 г/л и HCO3 - 79 г/л. Алюминатный и нейтрализующий растворы брали в объемном соотношении, обеспечивающем конечное содержание Na2Oку = 8 г/л, нагревали до 70°С и смешивали в лабораторном реакторе объемом 20 л с тихоходной рамной мешалкой, обеспечивающей интенсивность перемешивания раствора со сдвиговой скоростью жидкой фазы 7 с-1. Полученную пульпу выдерживали при перемешивании в течение 60 минут, после чего осадок сгущали, отфильтровывали и промывали. После промывки кристаллы гидроксида алюминия высушивали в сушильном шкафу.The process of obtaining particles of aluminum hydroxide is carried out using synthetic solutions: aluminate content, g/l: Al 2 O 3 65; Na 2 O ku 60 and soda-bicarbonate with the content of Na 2 O total 85 g/l and HCO 3 - 79 g/l. The aluminate and neutralizing solutions were taken in a volume ratio that provided the final content of Na 2 O ky = 8 g/l, heated to 70°C, and mixed in a 20-liter laboratory reactor with a low-speed frame stirrer, which ensured the intensity of mixing of the solution at a shear rate of the liquid phase 7 with -1 . The resulting pulp was kept under stirring for 60 minutes, after which the precipitate was thickened, filtered and washed. After washing, the aluminum hydroxide crystals were dried in an oven.
Пример 7Example 7
Процесс получения частиц гидроксида алюминия осуществляют с использованием синтетических растворов: алюминатного с содержанием, г/л: Al2O3 64,5; Na2Oку 62,1 и содо-бикарбонатного с содержанием Na2Oобщ 85 г/л и HCO3 - 72,3 г/л. Алюминатный и нейтрализующий растворы брали в объемном соотношении, обеспечивающем конечное содержание Na2Oку = 10 г/л, нагревали до 75°С и смешивали в лабораторном реакторе объемом 2 л с фрезерной мешалкой, обеспечивающей высокую интенсивность перемешивания раствора со сдвиговой скоростью жидкости расплава 214 с-1. Полученную пульпу выдерживали при перемешивании в течение 60 минут, после чего осадок сгущали, отфильтровывали и промывали. После промывки кристаллы гидроксида алюминия высушивали в сушильном шкафу. The process of obtaining particles of aluminum hydroxide is carried out using synthetic solutions: aluminate with content, g/l: Al 2 O 3 64.5; Na 2 O ku 62.1 and soda-bicarbonate with a content of Na 2 O total 85 g / l and HCO 3 - 72.3 g / l. The aluminate and neutralizing solutions were taken in a volume ratio that ensured the final content of Na 2 O ky = 10 g/l, heated to 75°C, and mixed in a 2-liter laboratory reactor with a milling stirrer providing high intensity mixing of the solution at a shear rate of the melt liquid 214 with -1 . The resulting pulp was kept under stirring for 60 minutes, after which the precipitate was thickened, filtered and washed. After washing, the aluminum hydroxide crystals were dried in an oven.
Пример 8Example 8
Процесс получения частиц гидроксида алюминия осуществляют с использованием синтетических растворов: алюминатного с содержанием, г/л: Al2O3 67,2; Na2Oку 64,6 и содо-бикарбонатного с содержанием Na2Oобщ 84,3 г/л и HCO3 - 73 г/л. Алюминатный и нейтрализующий растворы брали в объемном соотношении, обеспечивающем конечное содержание Na2Oку = 9 г/л, нагревали до 70°С и смешивали в лабораторном реакторе объемом 2 л с лопастной мешалкой, обеспечивающей высокую интенсивность перемешивания раствора со сдвиговой скоростью жидкой фазы 200 с-1, причем перемешивание включали через 15 минут от начала реакции. После этого пульпу выдерживали при перемешивании в течение 60 минут, после чего осадок сгущали, отфильтровывали и промывали. После промывки кристаллы гидроксида алюминия высушивали в сушильном шкафу.The process of obtaining particles of aluminum hydroxide is carried out using synthetic solutions: aluminate with content, g/l: Al 2 O 3 67,2; Na 2 O ku 64.6 and soda-bicarbonate with a content of Na 2 O total 84.3 g / l and HCO 3 - 73 g / l. The aluminate and neutralizing solutions were taken in a volume ratio that provided the final content of Na 2 O ky = 9 g/l, heated to 70°C, and mixed in a 2-liter laboratory reactor with a paddle stirrer providing high intensity mixing of the solution with a shear rate of the liquid phase of 200 with -1 , and stirring was included after 15 minutes from the start of the reaction. After that, the pulp was kept under stirring for 60 minutes, after which the precipitate was thickened, filtered and washed. After washing, the aluminum hydroxide crystals were dried in an oven.
Характеристики полученных по примеру 1, 2, 6-9 продуктов приведены в таблице 1. Микрофотографии частиц приведены на фиг. 2, где а) - получаемый по технологиям US 5500480, EP 2032506 и их аналогам, б) - по технологиям US 4421876, US 5100641 и их аналогам, и фиг. 3 (а, б, в), при этом на фиг. 2 представлены фото образцов, полученных по известным технологиям, на фиг. 3 (а) представлены фото образцов полученных по способу-прототипу, на фиг. 3 (б, в) фото образцов, полученных по заявляемому способу. На фиг. 4 (а, б, в) представлены фото сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) образцов по примерам 6-8.The characteristics of the products obtained according to example 1, 2, 6-9 are shown in Table 1. Micrographs of the particles are shown in Figs. 2, where a) - obtained by technologies US 5500480, EP 2032506 and their analogues, b) - by technologies US 4421876, US 5100641 and their analogues, and Fig. 3 (a, b, c), while in Fig. 2 shows photographs of samples obtained by known technologies, in Fig. 3 (a) shows a photo of the samples obtained by the prototype method, in Fig. 3 (b, c) photo of samples obtained by the claimed method. In FIG. 4 (a, b, c) shows a photo of scanning electron microscopy (SEM) of samples according to examples 6-8.
На фиг.2 (а) представлен коммерчески доступный на рынке продукт - мелкодисперсный осажденный тригидроксид алюминия, получаемый по технологиям US 5500480, EP 2032506 и их аналогам. Частицы наполнителя имеют таблитчатую гексагональную форму, характерную для гиббсита. Крупность частиц в поле зрения колеблется от 0,5 до 5 мкм с преобладающим размером порядка 2,0-2,5 мкм. На фиг. 2 (б) представлен коммерчески доступный на рынке продукт - мелкодисперсный осажденный тригидроксид алюминия, получаемый по технологиям US 4421876, US 5100641 и их аналогам. Частицы также имеют таблитчатую гексагональную форму, но меньшую крупность, в поле зрения присутствует большее количество агломератов и сросшихся частиц, преобладающий размер единичных частиц порядка 1-1,5 мкм.Figure 2(a) shows a commercially available product on the market - finely dispersed precipitated aluminum trihydroxide, obtained using the technologies of US 5500480, EP 2032506 and their analogues. The filler particles have a tabular hexagonal shape characteristic of gibbsite. The particle size in the field of view ranges from 0.5 to 5 µm with a predominant size of the order of 2.0-2.5 µm. In FIG. 2(b) shows a product commercially available on the market - finely dispersed precipitated aluminum trihydroxide, obtained using the technologies of US 4421876, US 5100641 and their analogues. The particles also have a tabular hexagonal shape, but smaller size, in the field of view there is a greater number of agglomerates and intergrown particles, the predominant size of single particles is about 1-1.5 microns.
По данным гранулометрического анализа, представленным в таблице 1, образцы (а) и (б) фиг. 2 имеют следующий фракционный состав и удельную поверхность, измеренную по методу БЭТ:According to the granulometric analysis presented in Table 1, samples (a) and (b) of Fig. 2 have the following fractional composition and specific surface measured by the BET method:
Таблица 1Table 1
состав*, мкмGranulometric
composition*, µm
На фиг. 3(а) представлены СЭМ-фотографии образца мелкодисперсного осажденного тригидроксида алюминия, полученного по способу-прототипу (образец 3 в таблице 2). Частицы гидроксида алюминия имеют вид пластинчатых агломератов с шероховатой поверхностью или гладких вытянутых гексагональных призм и/или их осколков. Размер частиц в поле зрения колеблется от 0,3-0,5 мкм до 3-4 мкм. Из-за развитой шероховатой поверхности образец имеет высокое значение удельной поверхности - 6,3 м2/г, низкую насыпную плотность - 250 кг/м3, склонен к зависанию в бункере и пылению.In FIG. 3(a) shows SEM photographs of a sample of fine precipitated aluminum trihydroxide obtained by the prototype method (sample 3 in table 2). Aluminum hydroxide particles have the form of lamellar agglomerates with a rough surface or smooth elongated hexagonal prisms and/or their fragments. The particle size in the field of view ranges from 0.3-0.5 µm to 3-4 µm. Due to the developed rough surface, the sample has a high specific surface area - 6.3 m 2 /g, low bulk density - 250 kg/m 3 , is prone to hanging in the hopper and dusting.
На фиг. 3 (б) и 3 (в) представлены образцы, полученные по заявляемому способу, и различаются крупностью, образец на Фиг. 3 (в) поверхностно модифицирован винилтриэтоксисиланом (образцы 4 и 5 в таблице 2). Частицы высокодисперсного гидроксида алюминия представляют из себя прочные агломераты эллипсоидной формы со сглаженной поверхностью. Образцы обладают сниженной удельной поверхностью, высокой насыпной плотностью, хорошей сыпучестью и менее склонны к пылению.In FIG. 3 (b) and 3 (c) show samples obtained by the claimed method, and differ in size, the sample in Fig. 3(c) is surface modified with vinyltriethoxysilane (
На фиг. 4 (а) представлен образец, полученный с недостаточной интенсивностью перемешивания в процессе синтеза (образец 6 в табл. 2). Частицы имеют однородный гранулометрический состав, но не обладают формой эллипсоида. На фиг. 4 (б) представлен образец, полученный с избыточной интенсивностью перемешивания. На микрофотографии присутствует множество оскольчатых и пластинчатых частиц, которые склонны собираться в крупные округлые агломераты размерами до 100 мкм. На фиг. 4 (в) представлен образец, подвергшийся перемешиванию после момента созревания геля. Часть частиц посредством механического измельчения начинает приобретать форму эллипсоида, но не имеет при этом сглаженной поверхности, также в поле зрения фиксируется большое количество мелких обломков.In FIG. 4(a) shows a sample obtained with insufficient agitation during the synthesis (
Таблица 2table 2
состав*, мкмGranulometric
composition*, µm
*определялся методом лазерной дифракции на приборе Microtrac S3500. Для полностью и частично гидрофобных образцов 4 и 5 грансостав определялся по сухому способу.*determined by laser diffraction on a Microtrac S3500 instrument. For completely and partially
**остаток на сите проверялся методом лазерной дифракции на приборе Microtrac S3500 и ситовым способом по ГОСТ 21119.4-75.** The residue on the sieve was checked by laser diffraction on a Microtrac S3500 device and by the sieve method according to GOST 21119.4-75.
Для образцов высокодисперсного гидроксида алюминия со средней крупностью частиц 1,8-2,0 мкм были проведены испытания по синтезу компаундов на основе EVA (этиленвинилацетата) с содержанием наполнителя гидроксида алюминия 50%. При этом оценивались показатель текучести расплава полимера с наполнителем (ПТР) и физико-механические характеристики конечного компаунда: относительное удлинение при разрыве и прочность. Как видно из таблицы 3, образцы по предлагаемому способу существенно превосходят образцы по способу прототипу по всем показателям. По показателям удлинения на разрыв и текучести расплава образцы по способу- прототипу в стандартной рецептуре не позволяют достичь допустимых пороговых значений, регламентируемых производителями компаундов.For samples of highly dispersed aluminum hydroxide with an average particle size of 1.8-2.0 μm, tests were carried out on the synthesis of compounds based on EVA (ethylene vinyl acetate) with a filler content of aluminum hydroxide of 50%. At the same time, the flow index of the polymer melt with filler (FFR) and the physical and mechanical characteristics of the final compound were evaluated: relative elongation at break and strength. As can be seen from table 3, the samples according to the proposed method are significantly superior to the samples according to the prototype method in all respects. In terms of elongation at break and melt flow, samples according to the prototype method in the standard recipe do not allow reaching the permissible threshold values regulated by the compound manufacturers.
Таблица 3Table 3
Приведенные примеры показывают, что предлагаемый способ производства позволяет получать высокодисперсный осажденный гидроксид алюминия улучшенного качества: с регулируемым гранулометрическим составом, высокой его однородностью, со сниженной удельной поверхностью при равном среднем размере частиц относительно способа-прототипа, и практически полным отсутствием крупных агломератов и остатка на сите (45 мкм). Округлая форма частиц обеспечивает более высокую насыпную плотность нового продукта, улучшенную реологию (текучесть) в виде сухого порошка, и далее - быстрое и равномерное распределение в вязкой полимерной матрице, что приводит к улучшению физико-механических свойств компаунда.The given examples show that the proposed production method makes it possible to obtain highly dispersed precipitated aluminum hydroxide of improved quality: with a controlled granulometric composition, its high uniformity, with a reduced specific surface area with an equal average particle size relative to the prototype method, and the almost complete absence of large agglomerates and residue on a sieve (45 µm). The round shape of the particles provides a higher bulk density of the new product, improved rheology (fluidity) in the form of a dry powder, and further - rapid and uniform distribution in a viscous polymer matrix, which leads to an improvement in the physical and mechanical properties of the compound.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021136978A RU2766905C1 (en) | 2021-12-15 | 2021-12-15 | Finely dispersed precipitated aluminum hydroxide and method for its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021136978A RU2766905C1 (en) | 2021-12-15 | 2021-12-15 | Finely dispersed precipitated aluminum hydroxide and method for its production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2766905C1 true RU2766905C1 (en) | 2022-03-16 |
Family
ID=80736924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021136978A RU2766905C1 (en) | 2021-12-15 | 2021-12-15 | Finely dispersed precipitated aluminum hydroxide and method for its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2766905C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7247292B2 (en) * | 2001-06-21 | 2007-07-24 | Showa Denko K.K. | Aluminum hydroxide and production process thereof |
EP0807603B2 (en) * | 1996-05-16 | 2007-08-29 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Aluminum hydroxide, method for producing the same, and use of the same |
RU2355638C1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-05-20 | Открытое акционерное общество "РУСАЛ Всероссийский Алюминиево-магниевый Институт" | Method of superfine aluminium hydroxide preparation |
CN202022757U (en) * | 2011-03-08 | 2011-11-02 | 贵州省新材料研究开发基地 | Convex-cone-bottom and plug-flow crystallization reactor of aluminium hydroxide |
RU2746660C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-04-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for producing highly dispersed bayerite |
-
2021
- 2021-12-15 RU RU2021136978A patent/RU2766905C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0807603B2 (en) * | 1996-05-16 | 2007-08-29 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Aluminum hydroxide, method for producing the same, and use of the same |
US7247292B2 (en) * | 2001-06-21 | 2007-07-24 | Showa Denko K.K. | Aluminum hydroxide and production process thereof |
RU2355638C1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-05-20 | Открытое акционерное общество "РУСАЛ Всероссийский Алюминиево-магниевый Институт" | Method of superfine aluminium hydroxide preparation |
CN202022757U (en) * | 2011-03-08 | 2011-11-02 | 贵州省新材料研究开发基地 | Convex-cone-bottom and plug-flow crystallization reactor of aluminium hydroxide |
RU2746660C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-04-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for producing highly dispersed bayerite |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5350232B2 (en) | Method for producing aluminum hydroxide | |
JP4575293B2 (en) | Spherical calcium carbonate and method for producing the same | |
RU2653152C2 (en) | High-finesse limewater composition | |
EP1778773B1 (en) | Flame retarding composition with monomodal particle size distribution based on metal hydroxide and clay | |
EP0253635B1 (en) | Alumina hydrates | |
US2140375A (en) | Method of producing finely divided calcium carbonate which does not agglomerate | |
TW201811673A (en) | Production of amorphous calcium carbonate | |
CN108367936B (en) | High solids PCC with copolymeric additives | |
RU2766905C1 (en) | Finely dispersed precipitated aluminum hydroxide and method for its production | |
US5306480A (en) | Alumina hydrates | |
JP3132077B2 (en) | Aluminum hydroxide having low content of aggregated particles and narrow particle distribution and method for producing the same | |
US7959895B2 (en) | Process for the production of aluminum hydroxide | |
JP2002541051A (en) | Surface-treated barium sulfate and method for preparing the same | |
JP2018508444A (en) | Production of precipitated calcium carbonate | |
JP5473340B2 (en) | INORGANIC OXIDE PARTICLES WITH POLYMERIZATION INITIAL GROUP, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, POLYMER-MODIFIED INORGANIC OXIDE PARTICLES OBTAINED BY USING THE INORGANIC OXIDE PARTICLE, AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME | |
TWI673261B (en) | Iron soap, method for producing the same and thermoplastic resin composition containing the same | |
JP7239492B2 (en) | Hydrotalcite particles, method for producing the same, and resin stabilizer and resin composition comprising the same | |
TW201641427A (en) | High solids PCC with cationic additive | |
WO2023053726A1 (en) | Powder composed of calcium-titanium composite oxide particles and method for producing same | |
JP3089110B2 (en) | Method for producing calcium carbonate fine particle dispersion | |
AU2015359488B2 (en) | Improved process for the production of precipitated calcium carbonate | |
Park et al. | Preparation of Al (OH) 3/PMMA nanocomposites by emulsion polymerization | |
JPH06171925A (en) | Porous spheroidal silicate and its production and use | |
MXPA02001438A (en) | Composition for use as reinforcing filler in polymer compositions. | |
CN115959690A (en) | Preparation method of low-sodium submicron boehmite |