具有高比表面積的球狀氫氧化鎂顆粒和球狀氧化鎂顆粒、以及它們的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供具有高比表面積的球狀氫氧化鎂顆粒和氧化鎂顆粒、以及它們的制造方法。一種氫氧化鎂顆粒和氧化鎂顆粒，其為鱗片狀的一次顆粒聚集而成的球狀，利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積累積的50%粒徑（D50）為1.0～5.0μm，比表面積為10m2/g以上。
【專利說明】具有高比表面積的球狀氫氧化鎂顆粒和球狀氧化鎂顆粒、以及它們的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有高比表面積的球狀氫氧化鎂顆粒和球狀氧化鎂顆粒、以及它們的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氫氧化鎂顆粒和氧化鎂顆粒被用于各種各樣的領(lǐng)域。作為氫氧化鎂顆粒的用途，可列舉出噴墨用紙的涂布劑、阻燃劑、蓄熱材料、催化劑及電子材料等；作為氧化鎂顆粒的用途，可列舉出光學(xué)材料、噴墨用紙的涂布劑、催化劑及電子材料等。
[0003]將氫氧化鎂顆粒用于噴墨用紙的涂布劑、阻燃劑、蓄熱材料、催化劑及電子材料用途時，有如下的期望。在涂覆劑中，要求具有與染料墨所具有的大量OH基的親和性高的OH基以及容易吸附于具有大量負(fù)電荷的顏料墨的正電荷，且具有染料容易滲入顆粒間的聚集體結(jié)構(gòu)的氫氧化鎂顆粒。另外，在阻燃劑、蓄熱材料以及催化劑中，要求具有分散性優(yōu)異、顯示高反應(yīng)性的聚集體結(jié)構(gòu)的氫氧化鎂顆粒。進(jìn)而，在電子材料中，要求分散性優(yōu)異的、小的氫氧化鎂顆粒。
[0004]將氧化鎂顆粒用于光學(xué)材料、噴墨用紙的涂覆劑、催化劑及電子材料等用途時，有如下的期望。在光學(xué)材料中，要求具有分散性優(yōu)異、容易擴散光的聚集體結(jié)構(gòu)的氧化鎂顆粒。另外，在催化劑中，要求分散性優(yōu)異、顯示高反應(yīng)性的聚集體結(jié)構(gòu)的氧化鎂顆粒。進(jìn)而，在電子材料中，要求分散性優(yōu)異的、小的氧化鎂顆粒。
[0005]專利文獻(xiàn)I中記載了一種球狀氫氧化鎂顆粒，其是通過使硫酸離子〔(S04) 2_〕/鎂離子〔(Mg) 2+〕的離子濃度比為0.3~2.0的范圍而獲得的，且具有2個以上不同方向的散頁(leaflet)狀片鍵合和/或交叉而成的結(jié)構(gòu)。然而，專利文獻(xiàn)I中記載的方法無法穩(wěn)定地形成球狀氫氧化鎂，混雜有板狀和柱狀的氫氧化鎂，這樣的氫氧化鎂顆粒對樹脂等的分散性不充分，有在催化劑等中使用時比表面積低、反應(yīng)性低這樣的問題。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-261796號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的問題
[0010]本發(fā)明的目的在于提供具有高比表面積的球狀氫氧化鎂顆粒和氧化鎂顆粒，以及它們的制造方法。
[0011]本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，向包含選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的I種以上的化合物的分散液中添加選自由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組成的組中的I種以上的化合物(其中，Zn、Zr、Hf及Ti的化合物除外)，進(jìn)而添加有機酸而獲得反應(yīng)液，將該反應(yīng)液與在恒溫加濕機等中使氧化鎂顆粒的表面部分水合而得到的氧化鎂顆?；旌?，在高剪切下進(jìn)行水合反應(yīng)，由此可得到分散性優(yōu)異、反應(yīng)性高、具有高比表面積的球狀氫氧化鎂顆粒。另外，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，通過將本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒在大氣氣氛中、500°C~1400°C下進(jìn)行煅燒，可得到具有高比表面積的球狀氧化鎂顆粒。
[0012]即，本發(fā)明涉及氫氧化鎂顆粒，其為鱗片狀的一次顆粒聚集而成的球狀，利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積累積的50%粒徑(D5tl)為1.0~5.0 μ m，比表面積為IOm2/g以上。
[0013]本發(fā)明還涉及前述所述的氫氧化鎂顆粒，其包含以氧化物換算為0.01~4.0質(zhì)量％的、選自由Zn、Zr、Hf及Ti組成的組中的金屬元素，包含以金屬元素?fù)Q算為0.01~5.0質(zhì)量％的、選自由2價及3價金屬組成的組中的進(jìn)一步的金屬元素(其中，Zn、Zr、Hf及Ti除外)。
[0014]本發(fā)明涉及氧化鎂顆粒，其為鱗片狀的一次顆粒聚集而成的球狀，利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積累積的50%粒徑(D5tl)為1.0~5.0 μ m，比表面積為10m2/g以上。
[0015]本發(fā)明還涉及前述所述的氧化鎂顆粒，其包含以氧化物換算為0.01~4.0質(zhì)量％的、選自由Zn、Zr、Hf及Ti組成的組中的金屬元素，包含以金屬元素?fù)Q算為0.01~5.0質(zhì)量％的、選自由2價及3價金屬組成的組中的進(jìn)一步的金屬元素(其中，Zn、Zr、Hf及Ti除外)。
[0016]本發(fā)明涉及氫氧化鎂顆粒的制造方法，其包括以下工序:
[0017](a)向包含選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的I種以上的化合物的分散液中添加選自由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組成的組中的I種以上的化合物(其中，Zn、Zr、Hf及Ti的化合物除外)，并進(jìn)一步添加有機酸而獲得反應(yīng)液的工序；
[0018](b)將工序(a)的反應(yīng)液、以及利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積累積的50% 粒徑(D5tl)為 0.1 ~10 μ m、比表面積為 1.0 ~20.0m2/g、Ig-1oss 為 2.0 ~25.0% 的部分水合氧化鎂混合，獲得混合液的工序
[0019](此處，
[0020]選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的I種以上的化合物相對于部分水合氧化鎂，以氧化物換算為0.1~5.0質(zhì)量％，
[0021]選自由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組成的組中的I種以上的化合物相對于部分水合氧化鎂，以金屬元素?fù)Q算為0.1~5.0質(zhì)量％，
[0022]有機酸相對 于部分水合氧化鎂100g為0.01~3.0mol)；
[0023](c)將工序(b)的混合液在50~100°C的溫度下、用圓周速度為7~20m/s的攪拌機進(jìn)行混合的工序；
[0024](d)在30~100°C的溫度下進(jìn)行攪拌而獲得氫氧化鎂漿料的工序；以及
[0025](e)將工序(d)的氫氧化鎂漿料過濾、水洗、使其干燥而獲得氫氧化鎂顆粒的工序。
[0026]本發(fā)明涉及前述所述的方法，其中，工序(b)的部分水合氧化鎂是通過將氧化鎂顆粒在溫度40~95 °C、濕度60~95%的恒溫高濕機內(nèi)放置0.5~24小時而獲得的，所述氧化鎂顆粒的利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積累積的50%粒徑(D5tl)為0.1~10 μ m、比表面積為1.0~15.0m2/go[0027]本發(fā)明涉及前述所述的方法，其中，工序(b)的混合液中的部分水合氧化鎂的濃度為 20 ~200g/L。
[0028]本發(fā)明涉及氧化鎂顆粒的制造方法，其包括將前述所述的氫氧化鎂顆粒或通過前述所述的方法獲得的氫氧化鎂顆粒在大氣氣氛中、500~1400°C下進(jìn)行煅燒的工序。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，可提供具有高比表面積的球狀氫氧化鎂顆粒和氧化鎂顆粒，以及它們的制造方法。本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒和氧化鎂顆粒具有高比表面積，具有高分散性，在各種各樣的領(lǐng)域中是有用的。另外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，能夠容易地制造氫氧化鎂顆粒和氧化鎂顆粒。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒的電子顯微鏡照片。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒為鱗片狀的一次顆粒聚集而成的球狀，利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積累積的50%粒徑(D5tl)為1.0~5.0 μ m，比表面積為10m2/g以上。在本發(fā)明中，一次顆粒的形狀為鱗片狀，鱗片的厚度(短軸)例如為0.01~0.1 μ m，鱗片的最大長度相對于厚度的比率(長徑比)例如為10~1000。這樣的一次顆粒聚集而成的球狀顆粒在顆粒表面存在均勻的細(xì)孔，與通過現(xiàn)有的制造方法獲得的六角板狀的氫氧化鎂顆粒相t匕，由于比表面積較高而液體和氣體分子的吸附性高，由于形狀為球狀而對樹脂等的分散性高。另外，將這種一次顆粒聚集而成的球狀顆粒作為用紙的涂布劑而使用時，由于構(gòu)成球狀的鱗片狀氫氧化鎂不會 過于密集，因此墨的吸附性良好。
[0032]本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒的D5tl為1.0~5.0 μ m,比表面積為10m2/g以上。如果為這樣的范圍，則在配混到樹脂等中時粘度不會變得過高，另外可抑制顆粒的聚集，因此分散性良好。另外，在將具有這樣的粒徑的氫氧化鎂顆粒作為用紙的涂布劑使用時，顆粒不會從墨接收層突出，墨的定影性及吸收性良好。進(jìn)而，粒徑不會過大，因此對于光學(xué)材料及電子材料而言是有用的。本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒的D5tl優(yōu)選為2.0~5.0 μ m，更優(yōu)選為3.0~
5.0 μ m ；比表面積優(yōu)選為10~120m2/g,更優(yōu)選為20~100m2/g。在本發(fā)明中，比表面積通過BET法求出。
[0033]本發(fā)明的氫氧化鎂粉末的利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積基準(zhǔn)的累積10%粒徑(Dltl)和累積90%粒徑(D9tl)之比D9Q/D1Q優(yōu)選為3以下，更優(yōu)選為I~3的范圍。如果為這樣的比D9tZDltl，則氫氧化鎂粉末的粒度分布狹窄，顆粒的聚集少，因此可得到更優(yōu)異的分散性。
[0034]本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒還可以包含在其制造工序中所使用的化合物的金屬元素。本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒包含以氧化物換算為0.01~4.0質(zhì)量％的、選自由Zn、Zr、Hf及Ti組成的組中的I種以上的金屬元素，包含以金屬元素?fù)Q算為0.01~5.0質(zhì)量％的、選自由2價及3價金屬元素組成的組中的I種以上的進(jìn)一步的金屬元素(其中，Zn、Zr、Hf及Ti除外)。如果為這些金屬元素的含量，則將氫氧化鎂顆粒作為涂布劑使用時，白度、紫外線吸收性以及折射率等充分。選自由Zn、Zr、Hf及Ti組成的組中的I種以上的金屬元素、即Zn、Zr、Hf、T1、或它們的混合物的含量以氧化物換算，優(yōu)選為0.05~4.0質(zhì)量％，更優(yōu)選為0.05~3.0質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.05~2.5質(zhì)量％。
[0035]在本發(fā)明中，作為選自由2價及3價金屬元素組成的組中的I種以上的進(jìn)一步的金屬元素(其中，Zn、Zr、Hf及Ti除外)，沒有特別限定，可列舉出Ag、Al、B、Ba、B1、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、In、Mn、Mo、N1、Pb、Sr、Tl以及V，優(yōu)選Al和Fe。選自由2價及3價金屬元素組成的組中的I種以上的進(jìn)一步的金屬元素(其中，Zn、Zr、Hf及Ti除外)的含量以金屬元素?fù)Q算，優(yōu)選為0.05~5.0質(zhì)量％，更優(yōu)選為0.1~5.0質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.3~4.0質(zhì)量％。
[0036]本發(fā)明的氧化鎂顆粒為鱗片狀的一次顆粒聚集而成的球狀，利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積累積的50%粒徑(D5tl)為1.0~5.0 μ m，比表面積為10m2/g以上。這樣的氧化鎂顆粒對樹脂等的分散性優(yōu)異。具體而言，具有這樣的粒徑和比表面積的氧化鎂顆粒在作為用紙的涂布劑使用時，顆粒不會從墨接收層突出，墨的定影性和吸收性良好、或者在配混到樹脂等中時粘度不會變得過高，可抑制顆粒聚集，因此分散性良好。而且，粒徑不會過大，因此對于光學(xué)材料及電子材料而言是有用的。本發(fā)明的氧化鎂顆粒的D5tl優(yōu)選為2.0~5.0 μ m，更優(yōu)選為3.0~5.0 μ m ;比表面積優(yōu)選為10~120m2/g，更優(yōu)選為20~100m2/g。
[0037]本發(fā)明的氧化鎂粉末的利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積基準(zhǔn)的累積10%粒徑(Dltl)和累積90%粒徑(D9tl)之比D9(l/D1(l優(yōu)選為3以下，更優(yōu)選為I~3的范圍。如果是這樣的比D9tZDltl，則氧化鎂粉末的粒度分布狹窄，顆粒的聚集少，因此能夠得到更優(yōu)異的分散性。
[0038]本發(fā)明的氧化鎂顆粒還可以包含在其制造工序中所使用的化合物的金屬元素。本發(fā)明的氧化鎂顆粒包含以氧化物換算為0.01~4.0質(zhì)量％的、選自由Zn、Zr、Hf及Ti組成的組中的I種以上的金屬元素，包含以金屬元素?fù)Q算為0.01~5.0質(zhì)量％的、選自由2價及3價金屬元素組成的組中的I種以上的進(jìn)一步的金屬元素(其中，Zn、Zr、Hf及Ti除外)。如果為這樣的金屬元素的含量，則將氧化鎂顆粒作為涂布劑使用時，白度、紫外線吸收性以及折射率等充分。選自由Zn、Zr、Hf及Ti`組成的組中的I種以上的金屬元素、即Zn、Zr、Hf、T1、或它們的混合物的含量以氧化物換算，優(yōu)選為0.05~4.0質(zhì)量％，更優(yōu)選為0.2~
4.0質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.4~4.0質(zhì)量％。
[0039]作為選自由2價及3價金屬元素組成的組中的I種以上的進(jìn)一步的金屬元素(其中，Zn、Zr、Hf 及 Ti 除外)，沒有特別限定，可列舉出 Ag、Al、B、Ba、B1、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、In、Mn、Mo、N1、Pb、Sr、Tl以及V，優(yōu)選Al和Fe。選自由2價及3價金屬元素組成的組中的I種以上的進(jìn)一步的金屬元素(其中，Zn、Zr、Hf及Ti除外)的含量以金屬元素?fù)Q算，優(yōu)選為0.1~5.0質(zhì)量％，更優(yōu)選為0.3~4.0質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.4~4.0質(zhì)量％。
[0040]本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒的制造方法包括以下工序:
[0041](a)向包含選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的I種以上的化合物的分散液中添加選自由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組成的組中的I種以上的化合物(其中，Zn、Zr、Hf及Ti的化合物除外)，并進(jìn)一步添加有機酸而獲得反應(yīng)液的工序、
[0042](b)將工序(a)的反應(yīng)液、以及利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積累積的50% 粒徑(D5tl)為 0.1 ~10 μ m、比表面積為 1.0 ~20.0m2/g、Ig-1oss 為 2.0 ~25.0% 的部分水合氧化鎂混合，獲得混合液的工序
[0043](此處，
[0044]選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的I種以上的化合物相對于部分水合氧化鎂，以氧化物換算為0.1~5.0質(zhì)量％，
[0045]選自由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組成的組中的I種以上的化合物相對于部分水合氧化鎂，以金屬元素?fù)Q算為0.1~5.0質(zhì)量％，
[0046]有機酸相對于部分水合氧化鎂100g為0.01~3.0mol)；
[0047](c)將工序(b)的混合液在50~100°C的溫度下、用圓周速度為7~20m/s的攪拌機進(jìn)行混合的工序；
[0048](d)在30~100°C的溫度下進(jìn)行攪拌而獲得氫氧化鎂漿料的工序；以及
[0049](e)將工序(d)的氫氧化鎂漿料過濾、水洗、使其干燥而獲得氫氧化鎂顆粒的工序。
[0050]工序(a)為得到用于氧化鎂的水合反應(yīng)的反應(yīng)液的工序。選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的I種以上的化合物是為了制作作為本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒和氧化鎂顆粒的復(fù)合氫氧化物及復(fù)合氧化物而添加的。由此，白度、紫外線吸收性以及折射率等提高，可得到適合于光學(xué)材料、噴墨用紙的涂布劑的本發(fā)明的氫氧化鎂和氧化鎂顆粒。
[0051]作為Zn、Zr、Hf及Ti的化合物，只要是具有這些金屬元素的化合物就沒有特別限定，可列舉出氧化物、氫氧化物、氫化物、鹵化物(氟化物、氯化物、溴化物以及碘化物)、磷酸鹽、碳酸鹽以及硝酸鹽等，優(yōu)選氧化鋅、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、氯化鈦以及硝酸鈦。Zn、Zr、Hf以及Ti的化合物的純度優(yōu)選為99.0%以上，更優(yōu)選為99.5%以上。在本發(fā)明中，純度是指測定Zn、Zr、Hf及Ti的化合物中的雜質(zhì)元素(Ag、Al、B、Ba、B1、Cd、Cl、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、In、K、L1、Mg、Mn、Mo、Na、N1、P、Pb、S、S1、Sr、Tl、V、Zn、Ti 以及 Zr)的含量，從 100質(zhì)量％減去它們的總含量而得到的值。需要說明的是，構(gòu)成作為對象的Zn、Zr、Hf及Ti的化合物本身的元素相當(dāng)于前述Zn、Zr、Hf及Ti的化合物中的雜質(zhì)元素時，該元素不包括在雜質(zhì)元素中。例如，工序(a)中所使用的Zn、Zr、Hf及Ti的化合物為ZnO時，構(gòu)成ZnO的Zn不包括在前述Zn、Zr、Hf及Ti的化合物中的雜質(zhì)元素中。作為這些雜質(zhì)元素的含量的測定方法，可列舉出使用ICP發(fā)射光譜分析裝置的測定方法。Zn、Zr、Hf及Ti的化合物的D50優(yōu)選為0.1~100 μ m，更優(yōu)選為0.5~50 μ m。
[0052]作為包含選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的I種以上的化合物的分散液中的溶劑，可列舉出離子交換水。工序(a)中所用的分散液例如可以通過向離子交換水中添加選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的I種以上的化合物來獲得。
[0053]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為了控制本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒的溶解度和析出速度而添加的。作為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，優(yōu)選氯化鋁、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的純度優(yōu)選為99.0%以上，更優(yōu)選為99.5%以上。另外，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的D5tl優(yōu)選為0.1~100 μ m,更優(yōu)選為0.5~50 μ m。
[0054]在本發(fā)明中，有機酸是為了控制作為原料的氧化鎂顆粒的溶解度而添加的。作為有機酸，可列舉出具有羧基的脂肪族或芳香族有機酸，優(yōu)選甲酸、乙酸、丙酸、丁酸及苯甲酸。
[0055]工序(b)為將工序(a)中獲得的用于水合反應(yīng)的反應(yīng)液與部分水合氧化鎂顆?；旌系墓ば颉９ば?b)中所用的部分水合氧化鎂顆粒是對氧化鎂顆粒的活性度進(jìn)行了調(diào)節(jié)的部分水合氧化鎂顆粒。工序(b)中所用的部分水合氧化鎂顆粒是利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積累積的50%粒徑(D5tl)為0.1~10 μ m、比表面積為1.0~20.0m2/g、Ig-1oss為2.0~25.0%的、表面的一部分進(jìn)行了水合的氧化鎂，即部分進(jìn)行水合而成的氧化鎂。通過使用這樣的部分水合氧化鎂，可獲得具有高比表面積的氫氧化鎂顆粒。
[0056]工序(b)中所用的部分水合氧化鎂顆粒的D5tl小于0.1 μ m時，水合速度變得過快，會成為粗大的聚集顆粒。另外，D5tl大于IOym時，水合反應(yīng)無法充分進(jìn)行而殘留包含氧化鎂的顆粒。D5tl優(yōu)選為0.1~5.0 μ m。工序(b)中所用的部分水合氧化鎂顆粒的比表面積超過20.0m2/g時，水合速度變得過快，會成為粗大的聚集顆粒。另外，比表面積低于1.0m2/g時，水合反應(yīng)無法充分進(jìn)行而殘留包含氧化鎂的顆粒。比表面積優(yōu)選為2.0~18.0m2/g,更優(yōu)選為3.0~15.0m2/go
[0057]表示工序(b)中所用的部分水合氧化鎂顆粒的附著水分和水合物結(jié)構(gòu)中的水分的總量的Ig-1oss (灼燒失重)為2.0~25.0%。即，Ig-1oss表示本發(fā)明中的部分水合氧化鎂顆粒中的水合程度。Ig-1oss超過25.0%時,水合反應(yīng)受到抑制,有未水合的氧化鎂殘留，是不優(yōu)選的。為了使水合反應(yīng)充分進(jìn)行，進(jìn)而得到具有高比表面積的氫氧化鎂，Ig-1oss優(yōu)選為2.0~20.0%，更優(yōu)選為3.0~18.0%。本發(fā)明中，Ig-1oss通過將部分水合氧化鎂顆粒在1273K下煅燒3600秒后進(jìn)行測定而求出。
[0058]這種工序(b)中所準(zhǔn)備的部分水合氧化鎂可以通過將氧化鎂顆粒在溫度40~950C、濕度60~95%的恒溫高濕機內(nèi)放置0.5~24小時的工序而得到，所述氧化鎂顆粒的利用激光衍射散 射式粒度分布測定的體積累積的50%粒徑(D5tl)為0.1~10 μ m，比表面積為1.0~15.0m2/g。通常,作為原料的氧化鎂的Ig-1oss為0.1~1.0%,通過增加在恒溫高濕機內(nèi)放置的時間，能夠使Ig-1oss增加。成為工序(b)中所準(zhǔn)備的部分水合氧化鎂的原料的氧化鎂的D5tl優(yōu)選為0.1~5.0 μ m。另外，成為工序(b)中所準(zhǔn)備的部分水合氧化鎂的原料的氧化鎂的比表面積優(yōu)選為2.0~15.0m2/g,更優(yōu)選為3.0~15.0m2/g。
[0059]工序(b)中所用的部分水合氧化鎂及分散液中所包含的各成分的量如下所述。
[0060]選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的I種以上的化合物的量相對于部分水合氧化鎂顆粒，以氧化物換算為0.1~5.0質(zhì)量％。選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的化合物的量小于0.1質(zhì)量％時，作為涂布劑使用的情況下，白度、紫外線吸收性以及折射率等不充分，顆粒形狀也不會成為鱗片狀的一次顆粒聚集而成的球狀顆粒，而是成為六角板狀的顆粒。另外，選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的化合物的量大于5.0質(zhì)量％時，不會成為本發(fā)明這樣的鱗片狀的一次顆粒聚集而成的球狀顆粒，而是成為六棱柱狀的顆粒。選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的I種以上的化合物的量相對于部分水合氧化鎂顆粒，優(yōu)選為0.4~4.0質(zhì)量％。
[0061]選自由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組成的組中的I種以上的化合物的量相對于部分水合氧化鎂顆粒，以金屬元素?fù)Q算為0.1~5.0質(zhì)量％。添加量小于0.1質(zhì)量％時，晶體的析出速度變慢，成為單分散的六棱柱狀顆粒；添加量大于5.0質(zhì)量％時，晶體的析出速度變得過快,成為粗大的聚集顆粒。選自由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組成的組中的I種以上的化合物的量相對于部分水合氧化鎂顆粒，以金屬元素?fù)Q算更優(yōu)選為0.4~4.0質(zhì)量％。
[0062]有機酸的添加量相對于部分水合氧化鎂顆粒100g為0.01~3.0mol。有機酸的添加量相對于部分水合氧化鎂顆粒100g小于0.01mol時，晶體的析出速度變慢，成為單分散的六棱柱狀顆粒；大于3.0mol時，晶體的析出速度變得過快，成為粗大的聚集顆粒。有機酸的添加量相對于部分水合氧化鎂100g,優(yōu)選為0.01~2.0mol。
[0063]工序(b)中，混合液中的部分水合氧化鎂的濃度優(yōu)選為20~200g/L，更優(yōu)選為50~180g/L，進(jìn)一步優(yōu)選為50~150g/L。即，將部分水合氧化鎂相對于工序(a)中獲得的反應(yīng)液的量調(diào)整至20~200g/L為優(yōu)選，更優(yōu)選為50~180g/L，進(jìn)一步優(yōu)選為50~150g/L。如果為這樣的反應(yīng)液中的部分水合氧化鎂濃度，則水合反應(yīng)充分地進(jìn)行。
[0064]工序(b)中，反應(yīng)液的溫度優(yōu)選為50~100°C，更優(yōu)選為50~95°C，進(jìn)一步優(yōu)選為70~90°C。如果為這樣的溫度，則水合反應(yīng)充分地進(jìn)行。
[0065]工序(C)為在50~100°C的溫度下使用圓周速度為7~20m/s的攪拌機進(jìn)行混合的工序。為了控制反應(yīng)時的分散狀態(tài)，可對攪拌的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。圓周速度小于7m/s時，無法得到鱗片狀的一次顆粒聚集而成的球狀氫氧化鎂。另外，圓周速度大于20m/s時，氫氧化鎂顆粒在核生成時充分分散，形成單分散的六棱柱狀氫氧化鎂顆粒，無法得到本發(fā)明這樣的球狀氫氧化鎂顆粒。作為用于這種攪拌的裝置，可列舉出HOMODISPER (PRIMIXCorporation, T.K.HOMODISPER)等。圓周速度優(yōu)選為8~18m/s，更優(yōu)選為9~15m/s。工序(c)中的反應(yīng)溫度優(yōu)選為55~95°C，更優(yōu)選為60~95°C。在工序(c)中，混合時間可以根據(jù)水合反應(yīng)的程度變化，例如可以設(shè)為10~360分鐘，優(yōu)選設(shè)為20~200分鐘。
[0066]工序(d)為在30~100°C的溫度下進(jìn)行攪拌而獲得氫氧化鎂漿料的工序。由此，促進(jìn)工序(c)中未反應(yīng)的部分水合氧化鎂的水合反應(yīng)，可以制成氫氧化鎂。溫度優(yōu)選為50~95°C，更優(yōu)選為70~90°C。攪拌速度只要`是能夠充分?jǐn)嚢铓溲趸V漿料的程度即可，沒有特別限制，例如可以用3片葉片的攪拌機并設(shè)為100~500rpm。攪拌時間只要是水合反應(yīng)充分進(jìn)行、可獲得期望的氫氧化鎂漿料的時間就沒有特別限制，例如可以設(shè)為0.5~6小時。
[0067]工序(e)為將工序(d)的氫氧化鎂漿料過濾、水洗、使其干燥而獲得氫氧化鎂顆粒的工序。由此，可獲得本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒。
[0068]本發(fā)明的氧化鎂顆粒是通過包括如下工序的方法而獲得的:將本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒、或通過包括本發(fā)明的工序(a)~工序(e)的制造方法而獲得的氫氧化鎂顆粒在大氣氣氛中、500~1400°C下進(jìn)行煅燒。優(yōu)選的是通過包括在600~1300°C下進(jìn)行煅燒的工序的方法來獲得。例如，將本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒、或通過包括本發(fā)明的工序(a)~工序(e)的制造方法而獲得的氫氧化鎂顆粒在大氣氣氛中以升溫速度I~20°C /分鐘(優(yōu)選3~10°C /分鐘)升溫至500~1400°C、優(yōu)選為600~1300°C，升溫后在500~1400°C、優(yōu)選600~1300°C下煅燒0.1~5小時，由此能夠得到本發(fā)明的氧化鎂顆粒。煅燒溫度低于500°C時，熱量不足而有氫氧化鎂殘留。另一方面，煅燒溫度超過1400°C時，氧化鎂發(fā)生晶粒生長，不會形成鱗片狀的一次顆粒聚集而成的球狀氧化鎂。
[0069]如此操作，可獲得分散性優(yōu)異的球狀氫氧化鎂顆粒和氧化鎂顆粒。本發(fā)明的氫氧化鎂和氧化鎂的制造方法能夠僅通過將作為原料的氧化鎂在恒溫高濕機等中進(jìn)行水合調(diào)節(jié)而簡單地控制比表面積，因此能夠容易地制造氫氧化鎂和氧化鎂。
[0070]本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒和氧化鎂顆粒為球狀，平均粒徑小且均勻，分散性良好，具有高比表面積，因此在各種各樣的領(lǐng)域中有用性高。另外，本發(fā)明的制造方法能夠容易地制備上述那樣的氫氧化鎂和氧化鎂顆粒，因此便利性高。本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒的用途可列舉出噴墨用紙的涂布劑、阻燃劑、蓄熱材料、催化劑以及電子材料等，作為氧化鎂顆粒的用途，可以用于光學(xué)材料、噴墨用紙的涂布劑、催化劑以及電子材料等用途。
[0071]實施例
[0072]以下，通過實施例和比較例更進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些實施例限定。
[0073][分析方法]
[0074]( I)激光衍射散射式粒度分布測定
[0075]使用激光衍射散射式粒度分布測定裝置(商品名:MT3300、NIKKIS0 C0.，LTD.制造)，測定體積基準(zhǔn)的累積10%粒徑(D1CI)、體積基準(zhǔn)的累積50%粒徑(D5tl)以及體積基準(zhǔn)的累積 90% 粒徑(D9tl)。
[0076](2)元素的質(zhì)量測定法
[0077]對于成為顆粒中的測定對象的元素(Al、Fe、Zn、Zr、Hf、Ti)，使用ICP發(fā)射光譜分析裝置(商品名:SPS_5 100、Seiko Instruments Inc.制造),在將試樣溶解于酸后測定質(zhì)量。
[0078](3) BET比表面積測定法
[0079]使用比表面積測定裝置(商品名:Macsorbl210、Mountech C0., Ltd.制造)，通過氣體吸附法測定比表面積。
[0080](4) Ig-1oss 測定法
[0081]使用電爐(丸祥電器株式會社制造)，按照1273K、3600秒的條件測定Ig_loss。
[0082]〔實施例1〕
[0083]將平均粒徑(D5tl)為1.08 μ m、比表面積為10.94m2/g的氧化鎂在溫度80°C、濕度90%的恒溫高濕機內(nèi)放置3小時，使表面進(jìn)行部分水合，得到比表面積為13.llm2/g、Ig-1oss為9.08%的部分水合氧化鎂。
[0084]相對于反應(yīng)中使用的部分水合氧化鎂，向包含0.5質(zhì)量％的氧化鋅及離子交換水I升的離子交換水溶液中，添加以金屬元素?fù)Q算為0.5質(zhì)量％的氯化鋁六水合物，以及相對于部分水合氧化鎂100g為0.02mol的丙酸，由此制作反應(yīng)液。使制作的反應(yīng)液的溫度升溫至60°C，投入100g使表面進(jìn)行了部分水合的氧化鎂，得到混合液。投入氧化鎂后，使反應(yīng)液的溫度上升至95°C,使用攪拌機(PRIMIX Corporation制造T.K.homodisper)并調(diào)節(jié)圓周速度為9m/s,使反應(yīng)進(jìn)行I小時。
[0085]其后，在90°C下，以能夠充分?jǐn)嚢铦{料的程度的旋轉(zhuǎn)速度攪拌4小時，由此制作氫氧化鎂漿料。將制作的氫氧化鎂漿料過濾、水洗、使其干燥而得到本發(fā)明的氫氧化鎂顆粒。
[0086]〔實施例2〕
[0087]將平均粒徑為2.58 μ m、比表面積為3.59m2/g的氧化鎂在溫度60°C、濕度90%的恒溫高濕機內(nèi)放置I小時，使表面進(jìn)行部分水合，使比表面積為4.23m2/g、Ig-1oss為4.72%，除此之外，與實施例1同樣地進(jìn)行。[0088]〔實施例3〕
[0089]將平均粒徑為0.68 μ m、比表面積為12.68m2/g的氧化鎂在溫度60°C、濕度90%的恒溫高濕機內(nèi)放置24小時，使表面進(jìn)行部分水合，使比表面積為16.72m2/g、Ig-1oss為
16.97%，除此之外，與實施例1同樣地進(jìn)行。
[0090]〔實施例4〕
[0091]將氧化鋅的添加量設(shè)為3.0質(zhì)量％，除此之外，與實施例1同樣地進(jìn)行。
[0092]〔實施例5〕
[0093]將氧化鋅的添加量設(shè)為0.1質(zhì)量％，除此之外，與實施例1同樣地進(jìn)行。
[0094]〔實施例6〕
[0095]將丙酸變?yōu)?.02mol的乙酸，除此之外，與實施例1同樣地進(jìn)行。
[0096]〔實施例7〕
[0097]將丙酸變?yōu)?.02mol的丁酸，除此之外，與實施例1同樣地進(jìn)行。
[0098]〔實施例8〕
[0099]將實施例1中制作的氫氧化鎂在大氣氣氛中煅燒800°C X I小時，得到氧化鎂顆粒。
[0100]〔比較例I〕
[0101]使用平均粒徑為5.88 μ m、比表面積為1.34m2/g的氧化鎂且不使其表面進(jìn)行部分水合，除此之外，與實施例1同樣地進(jìn)行。需要說明的是，作為原料的氧化鎂的Ig-1oss為
0.44%ο
[0102]〔比較例2〕
[0103]將平均粒徑為0.76 μ m、比表面積為19.68m2/g的氧化鎂的表面在溫度60°C、濕度90%的恒溫高濕機內(nèi)放置I小時，使表面進(jìn)行部分水合，使比表面積為20.78m2/g、Ig-1oss為2.58%，除此之外，與實施例1同樣地進(jìn)行。
[0104]〔比較例3〕
[0105]將平均粒徑為1.86 μ m、比表面積為1.59m2/g的氧化鎂在溫度80°C、濕度90%的恒溫高濕機內(nèi)放置30小時，使比表面積為3.8m2/g、Ig-1oss為25.3%，除此之外，與實施例1同樣進(jìn)行。
[0106]〔比較例4〕
[0107]將實施例1中制作的氫氧化鎂在大氣氣氛中煅燒1500°C X I小時，得到氧化鎂顆粒。
[0108]關(guān)于通過以上實 施例獲得的氫氧化鎂顆粒和氧化鎂顆粒的測定結(jié)果示于表1，關(guān)于通過比較例獲得的氫氧化鎂顆粒和氧化鎂顆粒的測定結(jié)果示于
[0109]表2。
[0110][表1]
[0111]
【權(quán)利要求】
1.一種氫氧化鎂顆粒，其為鱗片狀的一次顆粒聚集而成的球狀，利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積累積的50%粒徑D5tl為1.0~5.0 μ m,比表面積為10m2/g以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氧化鎂顆粒，其還包含以氧化物換算為0.01~4.0質(zhì)量％的、選自由Zn、Zr、Hf及Ti組成的組中的金屬元素，包含以金屬元素?fù)Q算為0.01~5.0質(zhì)量％的、選自由除Zn、Zr、Hf及Ti以外的2價及3價金屬組成的組中的的進(jìn)一步的金屬元素。
3.一種氧化鎂顆粒，其為鱗片狀的一次顆粒聚集而成的球狀，利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積累積的50%粒徑D5tl為1.0~5.0 μ m,比表面積為10m2/g以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化鎂顆粒，其還包含以氧化物換算為0.01~4.0質(zhì)量％的、選自由Zn、Zr、Hf及Ti組成的組中的金屬元素，包含以金屬元素?fù)Q算為0.01~5.0質(zhì)量％的、選自由除Zn、Zr、Hf及Ti以外的2價及3價金屬組成的組中的進(jìn)一步的金屬元素。
5.一種氫氧化鎂顆粒的制造方法，其包括以下工序: (a)向包含選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的I種以上的化合物的分散液中添加選自除Zn、Zr、Hf及Ti的化合物以外的、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組成的組中的I種以上的化合物，并進(jìn)一步添加有機酸而獲得反應(yīng)液的工序； (b)將工序(a)的反應(yīng)液、以及利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積累積的50%粒徑D50為0.1~10 μ m、比表面積為1.0~20.0m2/g、Ig-1oss為2.0~25.0%的部分水合氧化鎂混合，獲得混合液的工序，· 此處， 選自由Zn、Zr、Hf及Ti的化合物組成的組中的I種以上的化合物相對于部分水合氧化鎂，以氧化物換算為0.1~5.0質(zhì)量％， 選自由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組成的組中的I種以上的化合物相對于部分水合氧化鎂，以金屬元素?fù)Q算為0.1~5.0質(zhì)量％， 有機酸相對于部分水合氧化鎂100g為0.01~3.0mol ； (c)將工序(b)的混合液在50~100°C的溫度下、用圓周速度為7~20m/s的攪拌機進(jìn)行混合的工序； Cd)在30~100°C的溫度下進(jìn)行攪拌而獲得氫氧化鎂漿料的工序；以及 Ce)將工序(d)的氫氧化鎂漿料過濾、水洗、使其干燥而獲得氫氧化鎂顆粒的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，工序(b)的部分水合氧化鎂是通過將氧化鎂顆粒在溫度40~95°C、濕度60~95%的恒溫高濕機內(nèi)放置0.5~24小時而獲得的，所述氧化鎂顆粒的利用激光衍射散射式粒度分布測定的體積累積的50%粒徑D5tl為0.1~10 μ m、比表面積為1.0~15.0m2/go
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，工序(b)的混合液中的部分水合氧化鎂的濃度為20~200g/L。
8.一種氧化鎂顆粒的制造方法，其包括將權(quán)利要求1或2所述的氫氧化鎂顆?；蛘咄ㄟ^權(quán)利要求5~7中任一項所述的方法獲得的氫氧化鎂顆粒在大氣氣氛中、500~1400°C下進(jìn)行煅燒的工序。
【文檔編號】C01F5/08GK103827036SQ201280045052
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月16日
【發(fā)明者】黑田明 申請人:達(dá)泰豪化學(xué)工業(yè)株式會社