專利名稱：粉末狀氧化鋁前體的制造方法及粉末狀氧化鋁的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末狀氧化鋁前體的制造方法和粉末狀氧化鋁的制造 方法。
背景技術(shù)：
粉末狀氧化鋁在工業(yè)上作為陶瓷材料等的原料、研磨劑、填充材 料等廣泛使用。作為所述粉末狀氧化鋁的制造方法，已知將粉末狀氧 化鋁前體煅燒的方法。另外，作為粉末狀氧化鋁前體，使用通過(guò)將垸 氧基鋁水解而得到的粉末狀氫氧化鋁。為了防止煅燒時(shí)粉末狀氧化鋁
前體的飛散，已知將粉末狀氧化鋁前體填充到匣缽(鞘；sagger case) 等煅燒容器內(nèi)進(jìn)行煅燒的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)l)。
但是，由于將烷氧基鋁水解得到的粉末狀氫氧化鋁的堆積密度低， 因此將其作為前體加熱的現(xiàn)有粉末狀氧化鋁的制造方法中容積效率
低，未必能說(shuō)是工業(yè)上有利的方法。
專利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)平8-301616號(hào)公報(bào)(第0002、 0003段)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題在于提供能夠由將烷氧基鋁水解得到的粉末 狀氫氧化鋁以高容積效率制造粉末狀氧化鋁的粉末狀氧化鋁前體的制 造方法。
本發(fā)明人為了解決上述問(wèn)題進(jìn)行了廣泛而深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn) 了以下新的事實(shí)在將水解垸氧基鋁得到的粉末狀氫氧化鋁與特定的 水性介質(zhì)混合然后干燥的情況下，可以得到堆積密度高的粉末狀氧化鋁前體，并且完成了本發(fā)明。
艮P，本發(fā)明的粉末狀氧化鋁前體的制造方法，其特征在于，將水解烷氧基鋁得到的粉末狀氫氧化鋁與以下的水性介質(zhì)混合而得到氫氧化鋁混合漿料，然后對(duì)該氫氧化鋁混合漿料進(jìn)行干燥，其中，
水性介質(zhì)為水、或者水與至少一種水溶性醇的混合介質(zhì)，并且混合介質(zhì)中水的含量相對(duì)于100重量份混合介質(zhì)為15重量份以上。
本發(fā)明的粉末狀氧化鋁的制造方法，其特征在于，將通過(guò)上述制造方法得到的粉末狀氧化鋁前體進(jìn)行煅燒。特別是在將所述粉末狀氧化鋁前體填充到煅燒容器中進(jìn)行煅燒時(shí)，該前體能夠以高填充密度填充到煅燒容器中。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可以由將垸氧基鋁水解得到的粉末狀氫氧化鋁，得到堆積密度高的粉末狀氧化鋁前體。因此，能夠?qū)⒃摲勰钛趸X前體以高密度填充到煅燒容器中進(jìn)行煅燒，因此能夠以高容積效率制造粉末狀氧化鋁。
具體實(shí)施例方式
<粉末狀氧化鋁前體>
本發(fā)明中的粉末狀氧化鋁前體，可以通過(guò)將烷氧基鋁水解得到的粉末狀氫氧化鋁與所述水性介質(zhì)混合然后使其干燥來(lái)得到。
所述烷氧基鋁，由通式Al(OR)3表示，式中，R優(yōu)選為甲基、乙基、
正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基等碳原子數(shù)約l
約4的烷基。作為烷氧基鋁的具體例，可以列舉異丙氧基鋁、乙氧基鋁、仲丁氧基鋁、叔丁氧基鋁等。
本發(fā)明的粉末狀氧化鋁前體的制造方法中優(yōu)選使用的所述粉末狀
氫氧化鋁，是平均一次粒徑為lpm以下、通常為約0.02pm 約0.05|im、
4并且堆積密度為約0.1~約0.2g/cm3的低堆積密度的微細(xì)粉末粒子。另外，該氫氧化鋁的BET比表面積通常為約300m2/g，平均粒徑優(yōu)選為約10pm。在本發(fā)明的粉末狀氧化鋁前體的制造方法中，如果是具有這樣的粒徑和堆積密度的粉末狀氫氧化鋁，則也可以使用除水解得到的粉末狀氫氧化鋁以外的粉末狀氫氧化鋁，但是優(yōu)選使用水解得到的粉末狀氫氧化鋁。
平均一次粒徑，例如通過(guò)透射電鏡(TEM)拍照并對(duì)粒子照片上約20個(gè)粒子測(cè)定粒徑再通過(guò)其算術(shù)平均來(lái)計(jì)算。另外，粒徑表示粒子的給定方向的最大徑(定方向最大徑)。即，例如，將TEM照片的橫軸設(shè)定為x軸并將x軸設(shè)定為給定方向時(shí)，粒徑為將粒子在x軸上進(jìn)行投影得到的粒子的x軸方向的長(zhǎng)度。
所述堆積密度，與JIS Z 8901中規(guī)定的表觀密度同義，表示粉體的質(zhì)量除以其所占的堆積體積而得到的值，通過(guò)填滿體積已知的容器的粉體質(zhì)量除以該容器的體積來(lái)求出。
所述BET比表面積，例如，如后所述，是使用以氮吸附法為原理的比表面積測(cè)定裝置測(cè)定的值。所述平均粒徑，例如，如后所述，是使用以激光散射法為基本原理的粒度分布測(cè)定裝置測(cè)定的值。
將這樣的粉末狀氫氧化鋁與所述水性介質(zhì)混合而得到氫氧化鋁混合漿料。在此，所述水性介質(zhì)為水、或者水與至少一種水溶性醇的混合介質(zhì)。所述水溶性醇沒(méi)有特別限制，從加熱時(shí)的能量效率的方面考慮，優(yōu)選例如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等碳原子數(shù)為3以下的醇。
所述混合介質(zhì)中水的含量，相對(duì)于混合介質(zhì)100重量份為15重量份以上，優(yōu)選15 80重量份，更優(yōu)選18 30重量份。水的含量如果小于15重量份，則不能得到堆積密度高的粉末狀氧化鋁前體。另外，水的含量為80重量份以下從干燥所需能量的觀點(diǎn)考慮是優(yōu)選的。通過(guò)將這樣的水性介質(zhì)與所述粉末狀氫氧化鋁混合，得到氫氧化鋁混合漿料。作為混合方法沒(méi)有特別限制，可以采用例如在反應(yīng)容器內(nèi)加入氫氧化鋁和水性介質(zhì)的同時(shí)將它們進(jìn)行攪拌的方式、或者對(duì)它們照射超聲波而將所述粉末狀氫氧化鋁分散的方式等。
例如，在投入氫氧化鋁和水性介質(zhì)的同時(shí)將它們進(jìn)行攪拌的方式中，漿料中粉末狀氫氧化鋁的濃度一般為10 25重量％，優(yōu)選10~20重量％。粉末狀氫氧化鋁的濃度為10重量％以上從處理效率方面考慮
是優(yōu)選的。另外，所述濃度為25重量％以下容易得到均勻分散的漿料，
因此優(yōu)選。
使所述漿料干燥而得到粉末狀氧化鋁前體。作為干燥方法沒(méi)有特別限制，通過(guò)將所述漿料加熱而使?jié){料中的水性介質(zhì)蒸發(fā)，由此，可以利用冷凝器將蒸發(fā)的水性介質(zhì)冷卻回收，并且，可以再次作為分散粉末狀氫氧化鋁的水性介質(zhì)來(lái)再利用。加熱溫度(加熱的最高溫度)沒(méi)有特別限制，優(yōu)選為使用的水性介質(zhì)的沸點(diǎn)以上的溫度。水性介質(zhì)為水與水溶性醇的混合物時(shí)，加熱溫度優(yōu)選為水的沸點(diǎn)和該水溶性醇
的沸點(diǎn)中的最低沸點(diǎn)以上的溫度，另外，加熱溫度更優(yōu)選為水的沸點(diǎn)和該水溶性醇的沸點(diǎn)中的最高沸點(diǎn)以上的溫度。
這樣得到的粉末狀氧化鋁前體通常具有0.3 0.8g/cm3的高堆積密度。因此，粉末狀氧化鋁前體能夠以高密度填充到后述的煅燒容器中進(jìn)行煅燒，所以能夠以高容積效率制造粉末狀氧化鋁。另外，該粉末狀氧化鋁前體的BET比表面積通常為約130~約300m2/g，平均粒徑為約5~約500[im。
<粉末狀氧化鋁〉
如果將所述粉末狀氧化鋁前體進(jìn)行煅燒，則能夠得到粉末狀氧化鋁。煅燒優(yōu)選將所述粉末狀氧化鋁前體填充到煅燒容器中進(jìn)行。作為所述煅燒容器，可以列舉例如匣缽(鞘；sagger case)等。另外，煅燒容器的材質(zhì)沒(méi)有特別限制，從防止粉末狀氧化鋁污染的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選采用氧化鋁質(zhì)。本說(shuō)明書(shū)中，"氧化鋁質(zhì)(alumina based material)"
是包含氧化鋁和其它成分的混合物。氧化鋁質(zhì)含有氧化鋁作為主成分。氧化鋁質(zhì)中的氧化鋁含量?jī)?yōu)選為90重量％以上、更優(yōu)選95重量％以上、進(jìn)一步優(yōu)選99重量％以上。氧化鋁質(zhì)中的其它成分可以列舉二氧化硅等。
作為煅燒中使用的煅燒爐，可以列舉例如材料靜置型煅燒爐，如隧道窯、間歇式通氣流型箱型煅燒爐、間歇式平行流型箱型煅燒爐等；煅燒爐，如旋轉(zhuǎn)窯；等。
煅燒溫度和時(shí)間可以根據(jù)所希望的粉末狀氧化鋁的物性采用任意的溫度和時(shí)間。具體例如在制造粉末狀的ot氧化鋁時(shí)，直到煅燒溫度的升溫速度例如為30 50(TC/小時(shí)，煅燒溫度例如為1100~1450°C、優(yōu)選1200~1350°C，煅燒保持時(shí)間例如為30分鐘~24小時(shí)，優(yōu)選1小時(shí) 10小時(shí)。
作為煅燒氣氛，可以在例如大氣中，除此以外，可以在氮?dú)?、氬氣等惰性氣體中進(jìn)行煅燒。另外，也可以象利用丙烷氣等的燃燒進(jìn)行煅燒的氣體爐那樣在水蒸汽分壓高的氣氛中進(jìn)行煅燒。
對(duì)于通過(guò)上述煅燒得到的粉末狀氧化鋁的物性，以粉末狀a氧化鋁為例進(jìn)行說(shuō)明，該粉末狀a氧化鋁的BET比表面積通常為2~20m2/g，平均粒徑例如為10 50(Hrni。另外，根據(jù)所希望的用途，粒子為凝聚狀態(tài)時(shí)，也可以將粒子粉碎。
作為粉末狀氧化鋁的粉碎方法，沒(méi)有特別限制，可以采用例如振動(dòng)磨、球磨、氣流磨(jetmill)等公知的粉碎方法。粉碎可以采用干式和濕式的任一種方式。通過(guò)上述粉碎得到的粉末狀a氧化鋁的BET比表面積，通常為2~20m2/g，平均粒徑小于l.Oprn,通過(guò)這樣的粉碎可以得到凝聚粒子少的粉末狀a氧化鋁。
得到的粉末狀a氧化鋁，例如可以作為化妝品的添加劑、制動(dòng)襯片的添加劑、催化劑載體使用，也可以作為導(dǎo)熱性燒結(jié)體等的材料使用。另外，為了防止Li電池內(nèi)部短路、提高安全性，粉末狀a氧化鋁作為在電極表面上膠粘的無(wú)機(jī)多孔膜的原料也是有用的，同時(shí)，通過(guò)使用a氧化鋁作為原料，可以制造粉末狀熒光體。
另外，得到的粉末狀a氧化鋁例如作為用于制造a氧化鋁燒結(jié)體的原料也是有用的。a氧化鋁燒結(jié)體適于例如切削工具、生物陶瓷、防彈板等要求高強(qiáng)度的用途。另外，作為a氧化鋁燒結(jié)體的其它用途，可以列舉例如晶圓裝卸器(wafer handler)等半導(dǎo)體制造用裝置部件、導(dǎo)熱性填料、氧傳感器等電子部件、鈉燈、金屬鹵化物燈等透光管、廢氣等氣體中所含的固體成分的除去、鋁熔液的過(guò)濾、啤酒等食品的過(guò)濾等中使用的陶瓷過(guò)濾器等。作為陶瓷過(guò)濾器，可以列舉例如燃料電池中用于使氫選擇性透過(guò)或者用于使石油精煉時(shí)產(chǎn)生的氣體成分(一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)?、氧氣?選擇性透過(guò)的選擇透過(guò)過(guò)濾器等，可以在這些選擇透過(guò)過(guò)濾器的表面上作為用于擔(dān)載催化劑成分的催化劑載體使用。
另外，本發(fā)明的粉末狀氧化鋁不限于a氧化鋁，也可以是a型以外的其它結(jié)晶結(jié)構(gòu)，即Y型、S型、ti型、e型、k型、p型、x型等氧化鋁。
以下，列舉實(shí)施例詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于以下的實(shí)施例。另外，各物性的評(píng)價(jià)方法如下所述。
(堆積密度)堆積密度根據(jù)JIS Z 8901測(cè)定。 (BET比表面積)
通過(guò)以氮吸附法為測(cè)定原理的比表面積測(cè)定裝置(島津制作所制 造的"7口一乂一:/lI2300")測(cè)定BET比表面積。
(平均粒徑)
平均粒徑使用以激光散射法為基本原理的粒度分布測(cè)定裝置 (Honeywell公司制造的7^夕口卜7、乂夕(Microtrac) HRAx-lOO)測(cè)定。 測(cè)定時(shí)，將粉末狀氫氧化鋁、粉末狀氧化鋁前體和粉末狀氧化鋁在0.2 重量％的六偏磷酸鈉水溶液中進(jìn)行超聲波分散。
首先，利用水將垸氧基鋁(異丙氧基鋁)水解得到粉末狀氫氧化 鋁。該粉末狀氫氧化鋁的堆積密度為0.12g/cm3， BET比表面積為 294m2/g，平均粒徑為ll.Onm。
然后，將該粉末狀氫氧化鋁12重量份與水性介質(zhì)100重量份混合， 得到氫氧化鋁漿料。作為所述水性介質(zhì)，使用以水19重量份和異丙醇 81重量份的比例混合而成的混合介質(zhì)。另外，所述漿料中的氫氧化鋁 濃度為11重量％。
將所述漿料投入13L的多釜反應(yīng)器(Multi Tank)中同時(shí)以攪拌葉 片轉(zhuǎn)數(shù)150rpm進(jìn)行攪拌分散，得到氫氧化鋁與水與異丙醇的混合漿料。 對(duì)該混合漿料如下進(jìn)行加熱。
艮P，將混合漿料加熱到8(TC并在8(TC保持1小時(shí)后，加熱到130 'C以使水性介質(zhì)干燥，從而得到粉末狀氧化鋁前體。得到的粉末狀氧 化鋁前體的堆積密度為0.39g/cm3， BET比表面積為180m2/g，平均粒 徑為15.9(im。
9另外，將該粉末狀氧化鋁前體在大氣中以升溫速度30(TC/小時(shí)升
溫，在130(TC煅燒3小時(shí)，得到粉末狀a氧化鋁。另外，煅燒中使用由 氧化鋁材料制成的匣缽。
得到的粉末狀a氧化鋁形成BET比表面積為4.8m2/g、平均粒徑為 8.5pm。得到的粉末狀a氧化鋁形成凝聚粒子，因此用氣流磨進(jìn)行粉碎。
具體而言，向氣流磨(日本二-一7千、;/夕公司制造的"PJM-280SP 型")中以8kg/小時(shí)供給粉末狀a氧化鋁，同時(shí)以粉碎空氣壓力4.5MPa 進(jìn)行粉碎。結(jié)果，得到BET比表面積為4.2m2/g、平均粒徑為0.56pm 的粉末狀a氧化鋁。
首先，與實(shí)施例1同樣利用水水解垸氧基鋁，得到與實(shí)施例1具 有相同物性的粉末狀氫氧化鋁。然后，將該粉末狀氫氧化鋁12重量份 與異丙醇100重量份混合，得到氫氧化鋁漿料。該漿料中的氫氧化鋁 濃度為11重量％。
將該漿料投入2L的玻璃燒瓶中，同時(shí)以攪拌葉片轉(zhuǎn)數(shù)150rpm攪 拌分散，得到氫氧化鋁與異丙醇的混合衆(zhòng)料。對(duì)該混合漿料如下進(jìn)行 加熱。
艮P，將混合漿料加熱到8(TC并在8(TC保持1小時(shí)后，加熱到150 。C以使異丙醇干燥，從而得到粉末狀氧化鋁前體。得到的粉末狀氧化 鋁前體的堆積密度為0.17g/cm3， BET比表面積為294m2/g，平均粒徑 為10.8,。
由該結(jié)果可以看出將粉末狀氫氧化鋁與異丙醇混合并將其干燥 而得到的比較例1的粉末狀氧化鋁前體，其堆積密度比實(shí)施例1的粉末狀氧化鋁前體低，同時(shí)容積效率也降低。 [比較例2]
首先，與實(shí)施例1同樣利用水水解烷氧基鋁，得到與實(shí)施例1具 有相同物性的粉末狀氫氧化鋁。然后，將該粉末狀氫氧化鋁12重量份 與水性介質(zhì)100重量份混合得到氫氧化鋁槳料。作為所述水性介質(zhì)，
使用以水10重量份和異丙醇90重量份的比例混合而成的混合介質(zhì)。 該混合介質(zhì)中的所述水的含量相對(duì)于混合介質(zhì)100重量份為10重量
份。另外，所述漿料中的氫氧化鋁濃度為11重量％。
將所述漿料投入2L的玻璃燒瓶中，同時(shí)以攪拌葉片轉(zhuǎn)數(shù)150rpm 攪拌分散，得到氫氧化鋁/水/異丙醇混合漿料。對(duì)該混合漿料如下進(jìn)行 加熱。
艮P，加熱初期維持8(TC、最終加熱至130°C，由此使水性介質(zhì)蒸 發(fā)得到粉末狀氧化鋁前體。得到的粉末狀氧化鋁前體的堆積密度為 0.18g/cm3， BET比表面積為250m2/g，平均粒徑為10.7pm。
由該結(jié)果可以看出使用混合介質(zhì)中的水含量相對(duì)于混合介質(zhì)100 重量份小于15重量份的水性介質(zhì)而得到的比較例2的粉末狀氧化鋁前 體，其堆積密度比實(shí)施例1的粉末狀氧化鋁前體低，同時(shí)容積效率也 降低。
權(quán)利要求
1.一種粉末狀氧化鋁前體的制造方法，其特征在于，將水解烷氧基鋁得到的粉末狀氫氧化鋁與以下的水性介質(zhì)混合而得到氫氧化鋁混合漿料，然后對(duì)該氫氧化鋁混合漿料進(jìn)行干燥，其中，水性介質(zhì)為水、或者水與至少一種水溶性醇的混合介質(zhì)，并且混合介質(zhì)中水的含量相對(duì)于100重量份混合介質(zhì)為15重量份以上。
2. —種粉末狀氧化鋁的制造方法，其特征在于，將通過(guò)權(quán)利要求 1所述的制造方法得到的粉末狀氧化鋁前體進(jìn)行煅燒。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述粉末狀氧化鋁 前體填充到煅燒容器中進(jìn)行煅燒。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠由將烷氧基鋁水解得到的粉末狀氫氧化鋁以高容積效率制造粉末狀氧化鋁的粉末狀氧化鋁前體的制造方法。一種粉末狀氧化鋁前體的制造方法，其特征在于，將水解烷氧基鋁得到的粉末狀氫氧化鋁與以下的水性介質(zhì)混合，然后進(jìn)行干燥，其中，水性介質(zhì)為水、或者水與水溶性醇的混合介質(zhì)，并且混合介質(zhì)中水的含量相對(duì)于100重量份混合介質(zhì)為15重量份以上。
文檔編號(hào)C01F7/30GK101659437SQ200910167458
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月25日
發(fā)明者藤原進(jìn)治, 藤田紀(jì)輝 申請(qǐng)人:住友化學(xué)株式會(huì)社