TW201323334A - 具有高比表面積之球狀氫氧化鎂粒子，及球狀氧化鎂粒子以及這些粒子之製造方法 - Google Patents

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Abstract

提供具有高比表面積球狀的氫氧化鎂粒子及氧化鎂粒子，以及這些粒子的製造方法。氫氧化鎂粒子及氧化鎂粒子是鱗片狀一次粒子凝集的球形狀，以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積累積的50%粒徑(D50)為1.0至5.0μm，且比表面積為10m2/g以上。

Description

具有高比表面積之球狀氫氧化鎂粒子，及球狀氧化鎂粒子以及這些粒子之製造方法
本發明是關於具有高比表面積之球狀氫氧化鎂粒子，及球狀氧化鎂粒子以及這些粒子之製造方法。
氫氧化鎂粒子及氧化鎂粒子是使用在各種各樣的領域。氫氧化鎂粒子的用途可舉出噴墨(ink jet)用紙的被覆劑、阻燃劑、蓄熱材料、觸媒及電子材料等，氧化鎂粒子的用途可舉出光學材料、噴墨用紙的被覆劑、觸媒及電子材料等。
將氫氧化鎂粒子用於噴墨用紙的被覆劑、阻燃劑、蓄熱材料、觸媒及電子材料用途時，有以下要求。在被覆劑中要求的氫氧化鎂粒子是具有與染料印墨(pigment ink)中所具有大量的OH基親和性高的OH基、及具有容易吸附於有大量的負電荷的顏料印墨的正電荷，且具有使染料容易滲入在粒子間的凝集體構造。又，在阻燃劑、蓄熱材料及觸媒中，要求分散性優異、具有表現高反應性的凝集體構造的氫氧化鎂粒子。再者，在電子材料中，要求分散性優異的小氫氧化鎂粒子。
將氧化鎂粒子用於光學材料、噴墨用紙的被覆劑、觸媒及電子材料等的用途時，有以下的要求。對於光學材料，要求分散性優異、具有容易散射光的凝集體構造的氧化鎂粒子。又，對於觸媒，要求分散性優異、具有表現高反應性之凝集體構造的氧化鎂粒子。再者，對於電子材料，要求分散性優異的小氧化鎂粒子。
在專利文獻1中記載一種球狀氫氧化鎂粒子，該粒子是將硫酸離子[(SO4)2-]/鎂離子[(Mg)2+]的離子濃度比設定為0.3至2.0的範圍而得，具有2以上不同方向的小葉片狀片的結合及/或交叉的構造。但是，專利文獻1所記載的方法不能安定生成球狀氫氧化鎂，而會有板狀及柱狀的氫氧化鎂混合存在，如此氫氧化鎂粒子是對樹脂等的分散性不足，使用於觸媒等時有比表面積低且反應性低的問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
(專利文獻1)：日本特開2003-261796號公報
本發明目的是提供一種具有高比表面積的球狀氫氧化鎂粒子及氧化鎂粒子，以及這些的製造方法。
本發明者等發現，在含有由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物所成之群中選擇1種以上的化合物的分散液中，添加由2價及3價的金屬元素的氯化物、以及2價及3價的金屬元素的硝酸鹽所成之群中選擇1種以上的化合物(但Zn、Zr、Hf及Ti的化合物除外)，再添加有機酸得反應液，將該反應液與在恆溫加濕機等將氧化鎂 粒子表面部分水合的氧化鎂粒子混合，並在高剪力(shear)下水合反應，則可得分散性優異、反應性高、具有高比表面積的球狀氫氧化鎂粒子。又，本發明者等發現，將本發明的氫氧化鎂粒子在大氣環境中在500℃至1400℃下燒成，則可得具有高比表面積的球狀氧化鎂粒子。
即，本發明是關於一種氫氧化鎂粒子，該粒子係鱗片狀的一次粒子凝集的球形狀，以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積累積的50%粒徑(D50)在1.0至5.0μm，且比表面積在10m2/g以上。
本發明是，關於前述記載的氫氧化鎂粒子，該粒子係再含有由Zn、Zr、Hf及Ti所成之群中選擇的金屬元素，以氧化物換算的含量在0.01至4.0質量%，並含有由2價及3價的金屬所成之群中選擇的更多金屬元素(但Zn、Zr、Hf及Ti除外)，以金屬元素換算的含量在0.01至5.0質量%。
本發明是關於一種氧化鎂粒子，該粒子係鱗片狀的一次粒子凝集的球形狀，以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積累積的50%粒徑(D50)在1.0至5.0μm，且比表面積在10m2/g以上。
本發明是，關於前述記載的氧化鎂粒子，該粒子係再含有由Zn、Zr、Hf及Ti所成之群中選擇的金屬元素，以氧化物換算的含量在0.01至4.0質量%，並含有由2價及3價的金屬所成之群中選擇的更多金屬元素(但Zn、Zr、Hf及Ti除外)，以金屬元素換算的含量在0.01至5.0質量%。
本發明是關於一種氫氧化鎂粒子的製造方法，該氫氧化鎂粒子製造方法係含有：(a)在含有由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物所成之群中選擇的1 種以上的化合物的分散液中，添加由2價及3價的金屬元素的氯化物、以及2價及3價的金屬元素的硝酸鹽所成之群中選擇的1種以上的化合物(但Zn、Zr、Hf及Ti的化合物除外)，再添加有機酸而得反應液的步驟；(b)將步驟(a)的反應液，與以雷射繞射散射式粒度分佈測定體積累積的50%粒徑(D50)在0.1至10μm，且比表面積在1.0至20.0m2/g、Ig-loss在2.0至25.0%的部分水合氧化鎂混合，而得混合液的步驟(在此，對於部分水合氧化鎂，由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物所成之群中選擇1種以上的化合物以氧化物換算為0.1至5.0質量%，對於部分水合氧化鎂，由2價及3價的金屬元素的氯化物、以及2價及3價的金屬元素的硝酸鹽所成之群中選擇的1種以上的化合物以金屬元素換算為0.1至5.0質量%，對部分水合氧化鎂100g，有機酸為0.01至3.0mol)；(c)將步驟(b)的混合液在50至100℃的溫度下，以周速7至20m/s的攪拌機混合的步驟；(d)在30至100℃的溫度下攪拌，而得氫氧化鎂泥漿的步驟；及(e)將步驟(d)的氫氧化鎂泥漿過濾、水洗並乾燥，而得氫氧化鎂粒子的步驟。
本發明是，關於前述記載的方法，在其步驟(b)的部分水合氧化鎂是將以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積累積的50%粒徑(D50)在0.1至10μm，且比表面積在1.0至15.0m2/g的氧化鎂粒子， 在溫度40至95℃、濕度60至95%的恆溫高濕機中放置0.5至24小時而得。
本發明是關於前述記載的方法，在其步驟(b)的混合液中，部分水合氧化鎂的濃度在20至200g/l。
本發明是關於一種氧化鎂粒子的製造方法，其含有將前述記載的氫氧化鎂粒子或藉由前述記載的方法所得的氫氧化鎂粒子，在大氣環境中、在500至1400℃下燒成的步驟。
本發明提供有高比表面積的球狀氫氧化鎂粒子及氧化鎂粒子，以及這些的製造方法。本發明的氫氧化鎂粒子及氧化鎂粒子有高比表面積、有高分散性，並可利用在各種各樣的領域中。又，以本發明的製造方法可容易地製造氫氧化鎂粒子及氧化鎂粒子。
第1圖係本發明的氫氧化鎂粒子的電子顯微鏡照片。
本發明的氫氧化鎂粒子是鱗片狀的一次粒子凝集的球形狀，以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積累積的50%粒徑(D50)在1.0至5.0μm，且比表面積在10m2/g以上。在本發明中，一次粒子的形狀為鱗片狀，鱗片的厚度(短軸)是例如在0.01至0.1μm，鱗片的最大長度對厚度的比率(長度/厚度比)是例如10至1000。如此一次粒子凝集的球形狀的粒子是在粒子表面存在有均勻的細孔，因比以往製造方法所得的六角板狀的氫氧化鎂粒子比表面積高，故液體及氣體分子的吸附性高，因形狀為球狀故對樹脂等的分散性高。又，將如此一次粒子凝集的球形狀的粒子使用於紙的被覆劑時，因構成球狀的鱗片狀氫氧化鎂不會過於密集，故印墨的吸附 性良好。
本發明的氫氧化鎂粒子是D50在1.0至5.0μm，且比表面積在10m2/g以上。在如此範圍時，與樹脂等摻配時的黏度不會過高，又因粒子的凝集受抑制故分散性良好。又，使用有如此粒徑的氫氧化鎂粒子作為紙的被覆劑時，粒子不會由印墨接受層突出，且印墨的附著性及吸收性良好。再者，因粒徑不會過大，所以可利用於光學材料及電子材料。本發明的氫氧化鎂粒子的D50理想是2.0至5.0μm，更理想是3.0至5.0μm，比表面積是理想是10至120m2/g，更理想是20至100m2/g。在本發明中，比表面積是以BET法求得。
本發明的氫氧化鎂粉末以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積基準的累積10%粒徑(D10)與累積90%粒徑(D90)的比D90/D10理想是3以下，更理想是1至3的範圍。如此D90/D10比時，氫氧化鎂粉末的粒度分佈狹窄且粒子凝集少，因而可得更優異的分散性。
本發明的氫氧化鎂粒子可再含有在其製造步驟中所用的化合物的金屬元素。本發明的氫氧化鎂粒子含有由Zn、Zr、Hf及Ti所成之群中選擇的1種以上金屬元素，以氧化物換算的含量在0.01至4.0質量%，再含有由2價及3價金屬元素所成之群中選擇的1種以上的更多金屬元素(但Zn、Zr、Hf及Ti除外)，以金屬元素換算的含量在0.01至5.0質量%。如為這些金屬元素的含量，則將氫氧化鎂粒子做為被覆劑而使用時，白色度、紫外線吸收性及折射率等都足夠。由Zn、Zr、Hf及Ti所成之群中選擇的1種以上的金屬元素，亦即Zn、Zr、Hf、Ti、或這些的混合物的含量以氧化物換算理想是0.05至4.0質量%，較理想是0.05至3.0質量%， 更理想是0.05至2.5質量%。
在本發明中，由2價及3價金屬元素所成之群中選擇的1種以上的更多金屬元素(但Zn、Zr、Hf及Ti除外)並無特別的限定，可舉出Ag、Al、B、Ba、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、In、Mn、Mo、Ni、Pb、Sr、Tl、及V，理想為Al及Fe。由2價及3價金屬元素所成之群中選擇的1種以上的更多金屬元素(但Zn、Zr、Hf及Ti除外)以金屬元素換算的含量理想是0.05至5.0質量%，較理想是0.1至5.0質量%，更理想是0.3至4.0質量%。
本發明的氧化鎂粒子是鱗片狀的一次粒子凝集之球形狀，以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積累積的50%粒徑(D50)在1.0至5.0μm，且比表面積在10m2/g以上。如此氧化鎂粒子對樹脂等的分散性優異。具體而言，具有如此粒徑及比表面積的氧化鎂粒子，做為紙的被覆劑而使用時粒子不會由印墨接受層突出，印墨的附著性及吸收性良好，又與樹脂等摻配時黏度不會過高，因抑制粒子的凝集次分散性良好。再者，粒徑不會過大，因而可利用於光學材料及電子材料。本發明的氧化鎂粒子的D50理想是2.0至5.0μm，較理想是3.0至5.0μm，比表面積理想是10至120m2/g，較理想是20至100m2/g。
本發明的氧化鎂粉末以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積基準的累積10%粒徑(D10)與累積90%粒徑(D90)的比D90/D10理想是3以下，較理想是1至3的範圍。如此D90/D10比時，氧化鎂粉末的粒度分佈狹窄且粒子凝集少，因而可得更優異的分散性。
本發明的氧化鎂粒子可再含在其製造步驟中所用的化合物的金屬元素。本發明的氧化鎂粒子含有Zn、Zr、Hf及Ti所成之群 中選擇的1種以上的金屬元素，以氧化物換算的含量在0.01至4.0質量%，再含有由2價及3價金屬元素所成之群中選擇的1種以上的更多金屬元素(但Zn、Zr、Hf及Ti除外)，以金屬元素換算的含量在0.01至5.0質量%。若為如此金屬元素的含量，則氧化鎂粒子做為被覆劑使用時，白色度、紫外線吸收性及折射率等都足夠。Zn、Zr、Hf及Ti所成之群中選擇的1種以上的金屬元素，亦即Zn、Zr、Hf、Ti、或這些的混合物的以氧化物換算的含量理想是0.05至4.0質量%，較理想是0.2至4.0質量%，更理想是0.4至4.0質量%。
由2價及3價金屬元素所成之群中選擇的1種以上的更多金屬元素(但Zn、Zr、Hf及Ti除外)並無特別的限定，可舉出Ag、Al、B、Ba、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、In、Mn、Mo、Ni、Pb、Sr、Tl、及V，理想為Al及Fe。由2價及3價金屬元素所成之群中選擇的1種以上的更多金屬元素(但Zn、Zr、Hf及Ti除外)的以金屬元素換算的含量理想是0.1至5.0質量%，較理想是0.3至4.0質量%，更理想是0.4至4.0質量%。
本發明的氫氧化鎂粒子的製造方法包含：(a)在含有由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物所成之群中選擇1種以上的化合物的分散液中，添加由2價及3價金屬元素的氯化物、以及2價及3價金屬元素的硝酸鹽所成之群中選擇1種以上的化合物(但Zn、Zr、Hf及Ti的化合物除外)，再添加有機酸而得反應液的步驟；(b)將步驟(a)的反應液與以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積累積的50%粒徑(D50)平均粒徑在0.1至10μm，且比表面積在 1.0至20.0m2/g、Ig-loss在2.0至25.0%之部分水合氧化鎂混合，而得混合液的步驟(在此，對於部分水合氧化鎂，由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物所成之群中選擇的1種以上的化合物以氧化物換算的含量在0.1至5.0質量%，對於部分水合氧化鎂，由2價及3價金屬元素的氯化物、及2價及3價金屬元素的硝酸鹽所成之群中選擇的1種以上的化合物以金屬元素換算的含量在0.1至5.0質量%，對部分水合氧化鎂100g，有機酸為0.01至3.0mol)；(c)將步驟(b)的混合液在50至100℃的溫度下，使用周速7至20m/s攪拌機混合的步驟；(d)在30至100℃的溫度下攪拌，而得氫氧化鎂泥漿的步驟；及(e)將步驟(d)的氫氧化鎂泥漿過濾、水洗並乾燥，而得氫氧化鎂粒子的步驟。
步驟(a)是獲得用於氧化鎂的水合反應的反應液的步驟。為了製成本發明氫氧化鎂粒子及氧化鎂粒子之複合氫氧化物及複合氧化物，而添加由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物所成之群中選擇的1種以上的化合物。藉此提高白色度、紫外線吸收性及折射率等，而可得適用於光學材料以及噴墨用紙的被覆劑之本發明的氫氧化鎂及氧化鎂粒子。
Zn、Zr、Hf及Ti的化合物如是有這些金屬元素的化合物則無特別的限定，可舉出氧化物、氫氧化物、氫化物、鹵化物(氟化物、 氯化物、溴化物及碘化物)、磷酸鹽、碳酸鹽、及硝酸鹽等；理想為氧化鋅、氫氧化鋅、氯化鋅、硝酸鋅、氧化鋯、氫氧化鋯、氯化鋯、硝酸鋯、氧化鉿、氫氧化鉿，氯化鉿、硝酸鉿、氧化鈦、氫氧化鈦、氯化鈦、及硝酸鈦。Zn、Zr、Hf及Ti的化合物理想為純度在99.0%以上，較理想為99.5%以上。在本發明中，純度係測定Zn、Zr、Hf及Ti的化合物中的不純物元素(Ag、Al、B、Ba、Bi、Cd、Cl、CO、Cr、Cu、Fe、Ga、In、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Si、Sr、Tl、V、Zn、Ti及Zr)的含量，而由100質量%減去這些的合計含量的值。另外，構成成為對象之Zn、Zr、Hf及Ti的化合物本身的元素是前述Zn、Zr、Hf及Ti的化合物中的不純物元素時，則該元素不算是不純物元素。例如，在步驟(a)使用的Zn、Zr、Hf及Ti的化合物是ZnO時，構成ZnO的Zn是係不包括在前述的Zn、Zr、Hf及Ti的化合物中的不純物元素中。這些不純物元素含量的測定方法可舉出使用ICP發光分析裝置的測定方法。Zn、Zr、Hf及Ti的化合物之D50理想為在0.1至100μm，較理想為0.5至50μm。
含有由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物所成之群中選擇1種以上的化合物的分散液中的溶媒，可舉離子交換水。例如可在離子交換水添加由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物所成之群中選擇1種以上的化合物而得步驟(a)使用的分散液。
2價及3價金屬元素的氯化物、以及2價及3價金屬元素的硝酸鹽是用於控制本發明的氫氧化鎂粒子的溶解度及析出速度而添加。2價及3價金屬元素的氯化物、以及2價及3價金屬元素的硝酸鹽理想為氯化鋁、氯化鐵、硝酸鋁、及硝酸鐵。2價及3 價金屬元素的氯化物、以及2價及3價金屬元素的硝酸鹽理想為純度在99.0%以上，較理想為99.5%以上。又，2價及3價金屬元素的氯化物、以及2價及3價金屬元素的硝酸鹽理想為D50在0.1至100μm，較理想為0.5至50μm。
在本發明中，有機酸是用於抑制原料氧化鎂粒子的溶解度而添加。有機酸可舉出具有羧基的脂肪族或芳香族的有機酸，理想為甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、及苯甲酸。
步驟(b)是將步驟(a)所得用於水合反應的反應液與部分水合氧化鎂粒子混合的步驟。在步驟(b)所用的部分水合氧化鎂粒子是調整過氧化鎂粒子的活性度的粒子。步驟(b)所用的部分水合氧化鎂粒子是以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積累積的50%粒徑(D50)為0.1至10μm、比表面積為1.0至20.0m2/g、Ig-loss為2.0至25.0%之表面部分水合的氧化鎂，亦即有部分水合的氧化鎂。藉由使用如此部分水合氧化鎂，而可得具有高比表面積的氫氧化鎂粒子。
在步驟(b)所用的部分水合氧化鎂粒子的D50比0.1μm小時，水合速度過快而成為粗大凝集粒子。又，D50比10μm大時，水合反應不能充分進行而留下含氧化鎂的粒子。D50理想為0.1至5.0μm。在步驟(b)所用的部分水合氧化鎂粒子的比表面積超過20.0m2/g時，水合速度過快而成為粗大的凝集粒子。又，比表面積未達1.0m2/g時，水合反應不能充分進行而留下含氧化鎂的粒子。比表面積理想為2.0至18.0m2/g，較理想為3.0至15.0m2/g。
表示在步驟(b)所用的部分水合氧化鎂粒子的附著水分與水合物構造中的水分合計的Ig-loss(灼熱減量)是2.0至25.0%。即， Ig-loss是表示本發明中的部分水合氧化鎂粒子的水合程度。Ig-loss超過25.0%，則水合反應被抑制，沒有完全水合的氧化鎂會殘留，而不理想。為了使水合反應充分進行，而得有更高比表面積的氫氧化鎂，則Ig-loss理想為在2.0至20.0%，較理想為3.0至18.0%。在本發明中Ig-loss是將部分水合氧化鎂粒子在1273K下燒成3600秒後測定而求得。
藉由將以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積累積的50%粒徑(D50)為0.1至10μm、比表面積為1.0至15.0m2/g之氧化鎂粒子，在溫度40至95℃及濕度60至95%的恆溫高濕機內放置0.5至24小時的步驟，而得如此之在步驟(b)所準備的部分水合氧化鎂。通常，原料之氧化鎂的Ig-loss是0.1至1.0%，節由增加放在恆溫高濕機內的時間而可增加Ig-loss。作為在步驟(b)所準備的部分水合氧化鎂的原料之氧化鎂的D50理想為0.1至5.0μm。又，作為在步驟(b)所準備的部分水合氧化鎂的原料之氧化鎂的比表面積理想為2.0至15.0m2/g，較理想為3.0至15.0m2/g。
在步驟(b)所用的部分水合氧化鎂及分散液所含的各成分的量如下。
對於部分水合氧化鎂粒子，由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物所成之群中選擇1種以上的化合物以氧化物換算的含量在0.1至5.0質量%。若由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物所成之群中選擇的化合物的量小於0.1質量%，作為被覆劑而使用時，白色度、紫外線吸收性及折射率等都不足夠，粒子形狀也不會成為鱗片狀一次粒子凝集的球狀粒子，而成為六角板狀的粒子。又，若由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物所成之群中選擇的化合物的量大於5.0質量%，則 不能成為如本發明般鱗片狀一次粒子凝集的球狀粒子，而成為六角柱狀的粒子。對於部分水合氧化鎂粒子，由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物所成之群中選擇的1種以上的化合物的量理想是0.4至4.0質量%。
對於部分水合氧化鎂粒子，由2價及3價金屬元素的氯化物、以及2價及3價金屬元素的硝酸鹽所成之群中選擇1種以上的化合物以金屬元素換算的含量在0.1至5.0質量%。若添加量小魚0.1質量%則結晶的析出速度變慢，而成為單分散的六角柱狀的粒子；若添加量比5.0質量%大則結晶的析出速度過快而成為粗大的凝集粒子。對於部分水合氧化鎂粒子，由2價及3價金屬元素的氯化物、以及2價及3價金屬元素的硝酸鹽所成之群中選擇1種以上的化合物以金屬元素換算的含量較理想為0.4至4.0質量%。
對於部分水合氧化鎂粒子100g，有機酸的添加量是0.01至3.0mol。若對於部分水合氧化鎂粒子100g，有機酸的添加量對小於0.01mol則結晶的析出速度變慢，而成為單分散的六角柱狀的粒子；大於3.0mol則結晶的析出速度過快而成為粗大的凝集粒子。對於部分水合氧化鎂100g，有機酸的添加量理想是0.01至2.0mol。
在步驟(b)中，混合液中的部分水合氧化鎂的濃度理想是20至200g/L，較理想是50至180g/L，更理想是50至150g/L。即，對於在步驟(a)所得反應液，部分水合氧化鎂的量理想是調整為20至200g/L，較理想是50至180g/L，更理想是50至150g/L。若為如此之反應液中的部分水合氧化鎂濃度，則水合反應會充分進行。
在步驟(b)中，反應液的溫度理想是50至100℃，較理想是50 至95℃，更理想是70至90℃。若為如此溫度則水合反應會充分進行。
步驟(c)是，在50至100℃的溫度下，用周速為7至20m/s的攪拌機混合的步驟。為了控制反應時的分散狀態而調整攪拌的回轉數。若周速小於7m/s則不能得到鱗片狀一次粒子凝集之球狀的氫氧化鎂。又，若周速大於20m/s則氫氧化鎂粒子在生成核時不會充分分散，而成為單分散的六角柱狀氫氧化鎂粒子，不能得到如本發明的球狀氫氧化鎂粒子。如此攪拌的裝置可舉出Homodisper(Primix公司，T.K.Homodisper)等。周速理想是8至18m/s，較理想是9至15m/s。在步驟(c)中的反應溫度理想是55至95℃，較理想是60至95℃。在步驟(c)中，可視水合反應的程度而變更混合時間，例如可為10至360分，理想為20至200分。
步驟(d)是在30至100℃的溫度下攪拌，而得氫氧化鎂泥漿的步驟。藉此可促進在步驟(c)中未反應的部分水合氧化鎂的水合反應，而成為氫氧化鎂。溫度理想是50至95℃，較理想是70至90℃。攪拌速度是可將氫氧化鎂泥漿充分攪拌的程度即可，並無特別的限制，但例如3葉式攪拌機則可設為100至500rpm。攪拌時間是水合反應能充分進行而可得所求氫氧化鎂泥漿的時間即可，並無特別的限制，例如可為0.5至6小時。
步驟(e)是將步驟(d)的氫氧化鎂泥漿過濾、水洗並乾燥，而得氫氧化鎂粒子的步驟。如此可得本發明的氫氧化鎂粒子。
藉由含有下述步驟之方法而得本發明的氧化鎂粒子：將本發明的氫氧化鎂粒子、或將以含本發明步驟(a)至步驟(e)的製造方法而得的氫氧化鎂粒子在大氣環境中、500至1400℃下燒成的步驟。 理想是藉由含有以600至1300℃燒成的步驟的方法而獲得。例如，將本發明的氫氧化鎂粒子、或將以含本發明步驟(a)至步驟(e)的製造方法而得的氫氧化鎂粒子，在大氣環境中，以昇溫速度1至20℃/分(理想是3至10℃/分)昇溫至500至1400℃，理想是昇溫至600至1300℃，昇溫後在500至1400℃，理想是在600至1300℃下燒成0.1至5小時，藉此而得本發明的氧化鎂粒子。若燒成溫度未達500℃則熱量不足而有氫氧化鎂殘留。另一方面，若燒成溫度超過1400℃則氧化鎂的粒子成長，而不會成為鱗片狀一次粒子凝集的球狀氧化鎂。
如此可得分散性優異的球狀氫氧化鎂粒子及氧化鎂粒子。本發明的氫氧化鎂及氧化鎂的製造方法是只將原料的氧化鎂在恆溫高濕機等調整水合即可簡單地控制比表面積，所以可以容易地製造氫氧化鎂及氧化鎂。
因本發明的氫氧化鎂粒子及氧化鎂粒子是球狀，平均粒徑小且均勻，分散性好並具有高比表面積，故在各種各樣領域之利用性高。又，本發明的製造方法可如上述般容易地調製氫氧化鎂及氧化鎂粒子，故便利性高。本發明的氫氧化鎂粒子之用途係作為可舉出噴墨用紙的被覆劑、阻燃劑、蓄熱材料、觸媒及電子材料等之氧化鎂粒子，而可用於光學材料、噴墨用紙的被覆劑、觸媒及電子材料等的用途。
(實施例)
以下以實施例及比較例更詳細說明本發明，但本發明並不受這些實施例所限定。
[分析方法] (1)雷射繞射散射式粒度分佈測定
使用雷射繞射散射式粒度分佈測定裝置(商品名：MT3300，日機裝公司製)，測定體積基準的累積10%粒徑(D10)、體積基準的累積50%粒徑(D50)、及體積基準的累積90%粒徑(D90)。
(2)元素的質量測定法
成為粒子中的測定對象的元素(Al、Fe、Zn、Zr、Hf、Ti)，係使用ICP發光分析裝置(商品名：SPS-5100，精工儀器(Seiko Instruments)公司製)，將試料溶解於酸後測定質量。
(3)BET比表面積測定法
使用比表面積測定裝置(商品名：Macsorb1210，Mountech公司製)，以氣體吸附法測定比表面積。
(4)Ig-loss測定法
使用高溫電爐(丸祥電器股份有限公司製)，在1273K下3600秒的條件測定Ig-loss。
[實施例1]
將平均粒徑(D50)為1.08μm、比表面積為10.94m2/g的氧化鎂，放在溫度80℃、濕度90%的恆溫高濕機內3小時，使表面部分水合，而得比表面積為13.11m2/g、Ig-loss為9.08%的部分水合氧化鎂。
在相對於使用於反應的部分水合氧化鎂而含0.5質量%的氧化鋅及離子交換水1公升的離子交換水溶液中，添加以金屬元素換算含量為0.5質量%的氯化鋁6水合物、及對於部分水合氧化鎂100g而為0.02mol的丙酸，而製成反應液。將所製成的反應液的溫度昇溫至60℃，投入表面部分水合的氧化鎂100g而得混合液。 投入氧化鎂後，將反應液的溫度上昇至95℃，調整攪拌機(Primix公司製，T.K.Homodisper)之周速為9m/s，而反應1小時。
之後，在90℃下，以可將泥漿充分攪拌程度的回轉速度攪拌4小時，藉此而製作氫氧化鎂泥漿。將所製成的氫氧化鎂泥漿過濾、水洗並乾燥，而得本發明的氫氧化鎂粒子。
[實施例2]
將平均粒徑為2.58μm、比表面積為3.59m2/g的氧化鎂，在溫度60℃、濕度90%的恆溫高濕機內放置1小時，使表面部分水合，除了使比表面積為4.23m2/g、Ig-loss為4.72%以外，進行與實施例1同樣之操作。
[實施例3]
將平均粒徑為0.68μm、比表面積為12.68m2/g的氧化鎂，在溫度60℃、濕度90%的恆溫高濕機內放置24小時，使表面部分水合，除了使比表面積為16.72m2/g、Ig-loss為16.97%以外，進行與實施例1同樣之操作。
[實施例4]
除了使氧化鋅的添加量為3.0質量%以外，進行與實施例1同樣之操作。
[實施例5]
除了使將氧化鋅的添加量為0.1質量%以外，進行與實施例1同樣之操作。
[實施例6]
除了使丙酸為0.02mol的乙酸以外，進行與實施例1同樣之操作。
[實施例7]
除了使丙酸為0.02mol的丁酸以外，進行與實施例1同樣之操作。
[實施例8]
將實施例1製作的氫氧化鎂在大氣環境中以800℃×1小時燒成，而得氧化鎂粒子。
[比較例1]
使平均粒徑為5.88μm、比表面積為1.34m2/g的氧化鎂表面不做部分水合而使用以外，進行與實施例1同樣之操作。此時原料之氧化鎂的Ig-loss是0.44%。
[比較例2]
使平均粒徑為0.76μm、比表面積為19.68m2/g氧化鎂表面，在溫度60℃、濕度90%的恆溫高濕機內放置1小時，使表面部分水合，並使比表面積成為20.78m2/g、Ig-loss為2.58%以外，進行與實施例1同樣之操作。
[比較例3]
使平均粒徑為1.86μm、比表面積為1.59m2/g氧化鎂，在溫度80℃使濕度90%的恆溫高濕機內放置30小時，並使比表面積成為3.8m2/g、Ig-loss為25.3%以外，進行與實施例1同樣之操作。
[比較例4]
將在實施例1製成的氫氧化鎂在大氣環境中1,500℃×1小時燒成，而得氧化鎂粒子。
有關以上的實施例所得的氫氧化鎂粒子及氧化鎂粒子的測定結果示於表1，有關比較例所得的氫氧化鎂粒子及氧化鎂粒子的 測定結果示於表2。
由於本案的圖為照片，並非本案的代表圖。故本案無指定代表圖。

Claims (8)

  1. 一種氫氧化鎂粒子，係鱗片狀一次粒子凝集的球形狀，以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積累積的50%粒徑(D50)為1.0至5.0μm，且比表面積為10m2/g以上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的氫氧化鎂粒子，復含有由Zn、Zr、Hf及Ti所成之群中選擇的金屬元素，以氧化物換算的含量為0.01至4.0質量%，並含有由2價及3價金屬所成之群中選擇的更多金屬元素(但Zn、Zr、Hf、及Ti除外)，以金屬元素換算的含量為0.01至5.0質量%。
  3. 一種氧化鎂粒子，係鱗片狀一次粒子凝集的球形狀，以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積累積的50%粒徑(D50)為1.0至5.0μm，且比表面積為10m2/g以上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的氧化鎂粒子，復再含有由Zn、Zr、Hf及Ti所成之群中選擇的金屬元素，以氧化物換算的含量為0.01至4.0質量%，並含有由2價及3價金屬所成之群中選擇的更多金屬元素(但Zn、Zr、Hf、及Ti除外)，以金屬元素換算的含量為0.01至5.0質量%。
  5. 一種氫氧化鎂粒子的製造方法，係包含下列步驟：(a)在含有由Zn、Zr、Hf、及Ti的化合物所成之群中選擇之1種以上的化合物的分散液中，添加由2價及3價金屬元素的氯化物、以及2價及3價金屬元素的硝酸鹽所成之群中選擇之1種以上的化合物(但Zn、Zr、Hf、及Ti的化合物除外)，再添加有機酸而得反應液的步驟；(b)將步驟(a)的反應液與以雷射繞射散射式粒度分佈測定的 體積累積的50%粒徑(D50)為0.1至10μm，且比表面積為1.0至20.0m2/g，Ig-loss為2.0至25.0%的部分水合氧化鎂混合，而得混合液的步驟(在此，相對於部分水合氧化鎂，由Zn、Zr、Hf、及Ti的化合物所成之群中選擇之1種以上的化合物以氧化物換算的含量為0.1至5.0質量%，相對於部分水合氧化鎂，由2價及3價金屬元素的氯化物、以及2價及3價金屬元素的硝酸鹽所成之群中選擇之1種以上的化合物以金屬元素換算的含量為0.1至5.0質量%，且相對於部分水合氧化鎂100g，有機酸為0.01至3.0mol)；(c)將步驟(b)的混合液在50至100℃的溫度，使用周速為7至20m/s之攪拌機混合的步驟；(d)在30至100℃的溫度下攪拌，而得氫氧化鎂泥漿的步驟；及(e)將步驟(d)的氫氧化鎂泥漿過濾、水洗並乾燥，而得氫氧化鎂粒子的步驟。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中，步驟(b)的部分水合氧化鎂是將以雷射繞射散射式粒度分佈測定的體積累積的50%粒徑(D50)為0.1至10μm，且比表面積為1.0至15.0m2/g的氧化鎂粒子在溫度40至95℃、濕度60至95%的恆溫高濕機內放置0.5至24小時而得者。
  7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述的方法，其中，在步驟(b)的混合液中，部分水合氧化鎂之濃度為20至200g/L者。
  8. 一種氧化鎂粒子的製造方法，係包括以下步驟：將申請專利範圍第1項或第2項所述的氫氧化鎂粒子或藉由申請專利範圍第5項至第7項中任一項所述的方法獲得的氫氧化鎂粒子，在大氣環境中於500至1400℃燒成的步驟。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017195686A1 (ja) * 2016-05-13 2017-11-16 神島化学工業株式会社 酸化マグネシウム粉末、及びその製造方法
JP6726146B2 (ja) * 2017-09-19 2020-07-22 宇部マテリアルズ株式会社 赤潮駆除剤及びこれを用いた赤潮駆除方法
CN109293246A (zh) * 2018-10-29 2019-02-01 刘凡领 一种高绝缘隔热封接玻璃的制备方法
CN111717926A (zh) * 2020-07-31 2020-09-29 河北镁神科技股份有限公司 一种塑料母粒用氧化镁的制备方法及其制备出的氧化镁

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6136119A (ja) * 1984-07-27 1986-02-20 Asahi Glass Co Ltd 高耐水性酸化マグネシウムの製造方法
JP2835473B2 (ja) * 1990-12-26 1998-12-14 利昌工業株式会社 封止樹脂用充填材およびその製造法
JPH06171928A (ja) * 1992-12-01 1994-06-21 Kyowa Chem Ind Co Ltd 高耐水和性、高流動性酸化マグネシウムの製造方法
JP2000357537A (ja) * 1999-06-16 2000-12-26 Mitsubishi Chemicals Corp 非水電解液精製用酸化マグネシウム及びその製造方法
JP4412879B2 (ja) 2002-03-11 2010-02-10 メルク株式会社 体質顔料およびその製造方法
JP2007217201A (ja) * 2006-02-14 2007-08-30 Merck Ltd 多孔質マグネシアとその製造方法
JP5172824B2 (ja) * 2007-03-30 2013-03-27 宇部マテリアルズ株式会社 水酸化マグネシウム粉末及びその製造方法
JP5016993B2 (ja) * 2007-06-27 2012-09-05 タテホ化学工業株式会社 酸化マグネシウム粒子凝集体及びその製造方法

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