專利名稱：氫氧化鋁混合粉體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將平均二次粒徑不同的氫氧化鋁粉體混合而成的氫氧化鋁混合粉體， 特別涉及在用作填充于樹脂等的填料的情況下能獲得強度特性優(yōu)良的成形體的氫氧化鋁 混合粉體。
背景技術(shù)：
氫氧化鋁一直以來被廣泛用作填充于橡膠和塑料等樹脂的填料。其主要用途之一 是用作阻燃填料，此外，最近也被用作用于對形成等離子體顯示面板(PDP)等平板顯示器 的大型的玻璃基板等進行散熱的散熱片用填料。將氫氧化鋁用作阻燃劑或散熱填料的情況下，為充分達到該目的，希望實現(xiàn)氫氧 化鋁的高填充化，但一般來說，因為增大填充量會導(dǎo)致高粘度化，所以產(chǎn)生獲得成形體時的 混煉轉(zhuǎn)矩增大、成形操作性變差等問題。于是，報道了如下所述的技術(shù)通過將2種或3種具有特定范圍的二次粒徑和比表 面積的氫氧化鋁粉體成分混合，從而降低填充于樹脂時的粘度，實現(xiàn)高填充(參照專利文 獻1)。即，該技術(shù)是通過將粗粒(35 150 μ m)、中粒(10 15 μ m)及微粒(0. 5 10 μ m) 的氫氧化鋁粉體混合而形成粒度分布廣的粉體，利用中粒和微粒來填補粗粒和中粒的粒子 間的空隙，藉此實現(xiàn)粘度降低效果。但是，上述技術(shù)雖然能抑制粘度上升，實現(xiàn)高填充化，但關(guān)于所得成形體的強度特 性并未進行充分的研究。即，該氫氧化鋁粉體至少需要進行粗粒(35 150μπι)和微粒 (0. 5 10 μ m)的粉體的混合，形成較廣的粒度分度，但尤其是如果存在上述粗粒，則填充 于樹脂而獲得成形體時可能會形成應(yīng)力容易集中的部位，使成形體的強度(彎曲強度)降 低。因此，例如作為阻燃劑用于電相關(guān)的密封材料等的情況下，即使能獲得阻燃特性，強度 也變得不足，不理想。專利文獻1 日本專利特開2002-114867號公報發(fā)明的揭示于是，本發(fā)明人對在用作填充于樹脂等的填料的情況下能確保填充量、并且能獲 得強度特性優(yōu)良的成形體的氫氧化鋁粉體進行了認(rèn)真研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過將屬于上述現(xiàn) 有技術(shù)中所述的微粒的粒子、平均二次粒徑不同、并且各自具有特定的形狀系數(shù)的氫氧化 鋁粉體混合而形成混合粉體，可解決上述問題，從而完成了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的在于提供適合作為填充于樹脂等的填料、特別是適用于希望 實現(xiàn)高填充的用途、并且能獲得強度特性優(yōu)良的成形體的氫氧化鋁混合粉體。此外，本發(fā)明的另一個目的在于提供使用上述氫氧化鋁混合粉體而得的強度特性 優(yōu)良的成形體。即，本發(fā)明是一種氫氧化鋁混合粉體，其特征在于，由平均二次粒徑(Dp)在5 16 μ m的范圍內(nèi)且形狀系數(shù)(Φ)在4以下的氫氧化鋁粉體X和平均二次粒徑(Dp)在0.5 2.0μπι的范圍內(nèi)且形狀系數(shù)(Φ)在4以下的氫氧化鋁粉體Y混合而成，平均二次粒徑(Dp)在0.9 12 μ m的范圍內(nèi)。此外，本發(fā)明是一種成形體，其特征在于，將所述氫氧化鋁混合粉體填充于樹脂而得。首先，本發(fā)明中的氫氧化鋁粉體X使用的是平均二次粒徑(Dp)在5 16μπκ較好 為6 13 μ m的范圍內(nèi)且形狀系數(shù)(Φ)在4以下、較好為3以下的氫氧化鋁粉體。平均二次 粒徑(Dp)如果小于5 μ m，則與氫氧化鋁粉體Y混合的效果下降，相反地，如果超過16 μ m, 則獲得成形體時會因應(yīng)力的集中等而導(dǎo)致成形體的強度降低。此外，形狀系數(shù)(Φ)如果超 過4，則粒子表面的銳角部增多，這些銳角部會破壞成形體。這里，平均二次粒徑(Dp)是重 量基準(zhǔn)的直徑中值，是通過激光衍射法由粒度分析求出的值。形狀系數(shù)(Φ)是通過下述式 (1)算出的值，值越小，則表示粒子相應(yīng)地越近似于正球。因此，氫氧化鋁粉體X和Y的形狀 系數(shù)的下限均為理論值1。φ = Dp/Db ......(1)上述Dp是上述平均二次粒徑，Db是用氫氧化鋁粉體X的BET比表面積(BET 單 位m2/g)通過下式(2)求出的值。BET比表面積是通過N2氣體吸附法求出的值，2. 42是氫 氧化鋁的真比重。Db = 6/BETX2. 42 ......(2)此外，氫氧化鋁粉體Y使用的是平均二次粒徑(Dp)在0. 5 2. Ομπκ較好為0. 7 1.7μπι的范圍內(nèi)且形狀系數(shù)(Φ)在4以下、較好為3以下的氫氧化鋁粉體。平均二次 粒徑(Dp)如果小于0.5 μ m，則填充于樹脂等時粘度上升，分散性變差，相反地，如果超過 2. O μ m，則與氫氧化鋁粉體X混合的效果不明顯。此外，形狀系數(shù)(Φ)如果超過4，則粒子 表面的銳角部增多，這些銳角部會破壞成形體。平均二次粒徑(Dp)和形狀系數(shù)(Φ)所表 示的含義與氫氧化鋁粉體X中相同。對獲得上述氫氧化鋁粉體X和Y的方法沒有特別限定，但因為兩者都需要獲得二 次粒子的平均粒徑小且形狀系數(shù)小的近似于球狀的粒子，所以這些粉體可分別通過使氫氧 化鋁從用拜耳法得到的鋁酸鈉溶液中析出而獲得，較好是確定析出時的條件。即，氫氧化鋁 在工業(yè)上可通過用苛性鈉溶液處理鋁土礦、向所得的鋁酸鈉溶液中添加氫氧化鋁的種子、 將鋁酸鈉水解、使氫氧化鋁析出的所謂拜耳法來制造，但也可通過下述的析出法分別獲得 粉體X和粉體Y。首先，關(guān)于獲得氫氧化鋁粉體X的方法，可采用例如日本專利特開平5-58623號公 報中記載的方法。即，將用拜耳法得到的過飽和度為1. 1 1. 8的鋁酸鈉溶液(以Na2O濃 度計為70 180g/l)保持在40 85°C并同時以5g/l以上、較好為5 50g/l的量添加 以下述式(3)表示的MF值在10以上且平均粒徑為3 10 μ m的粉碎三水鋁石種子，攪拌 48 96小時并同時緩慢冷卻，使氫氧化鋁析出。此時，通過將析出結(jié)束時的鋁酸鈉溶液的 過飽和度維持在上述范圍內(nèi)，可使具有規(guī)定的平均二次粒徑和形狀系數(shù)的氫氧化鋁析出。 析出的氫氧化鋁可通過常規(guī)方法過濾分離并干燥而得到氫氧化鋁粉體X。以式(3)表示的 MF值是對三水鋁石型氫氧化鋁進行X射線衍射測定時的(002)面的衍射強度與(110)面和 (200)面的衍射強度的總和的比值，三水鋁石結(jié)晶的六方形片狀面相當(dāng)于(002)面，與該六 方形片狀面垂直的柱狀面相當(dāng)于(200)面和(110)面，測得的X射線衍射強度與測定試樣 中存在的各面的面積比成比例。過飽和度是將鋁酸鈉溶液中實際溶解的氧化鋁濃度設(shè)為C
4度設(shè)為Cs，以C/Cs的比值表示的值。
MF€ =/((IiOK(U)……⑶(這里，I表示各結(jié)晶面的X射線衍射強度。)上述得到的粉體的球狀度已經(jīng)很高，但因為有時也會具有三水鋁石特有的銳角 部，所以可根據(jù)需要進一步實施研磨銳角部的處理，得到氫氧化鋁粉體X。即，也可通過(a) 通過暫時使過濾分離而得的氫氧化鋁濾餅分散在飽和溶解度以下的鋁酸鈉溶液中，將結(jié)晶 表面的銳角部的一部分溶解，從而實現(xiàn)球狀化的方法；(b)通過使析出漿料直接通過較弱 的剪切場、例如離心泵、離心分離機或膠體磨等，從而對結(jié)晶的銳角部進行研磨的方法；以 及(c)這些方法(a)、(b)組合而成的方法等來實施球狀化處理。另一方面，氫氧化鋁粉體Y是比粉體X更微細(xì)的微粒，因此適合采用日本專利特開 平10-130017號公報中記載的方法。即如下所述的方法向Na2O濃度為50 200g/l、較好 為90 160g/l、且Al2O3濃度為50 220g/l、較好為90 180g/l的鋁酸鈉水溶液中以較 好為低于100m2/l的范圍內(nèi)、更好為低于90m2/l的范圍內(nèi)的量添加平均二次粒徑為0. 5 4 μ m、較好為0. 6 2 μ m的氫氧化鋁作為種子，在攪拌下加熱至通常為40 90°C、較好為 50 80°C的溫度，將鋁酸鈉水解，在加熱下分解來制造氫氧化鋁，此時，用例如加壓式過濾 機或離心分離機等將所得漿料固液分離，接著適當(dāng)?shù)胤磸?fù)實施用洗滌水漿料化后固液分離 的操作以進行洗滌，然后干燥。這里，制造用作種子的氫氧化鋁的方法只要是能制造平均二 次粒徑為0. 5 4 μ m的氫氧化鋁的方法即可，對其沒有特別限定，可以是粉碎法，也可以是 析出法。通過采用上述析出法，可獲得具有規(guī)定的平均二次粒徑和形狀系數(shù)的氫氧化鋁Y。 此外，可以與氫氧化鋁粉體X同樣地對上述得到的粉體進一步實施研磨處理，使其球狀化。 對于此時的研磨處理，除上述(a) (c)外，可例舉采用濕式粉碎機的粉碎處理等。然后，本發(fā)明中，將上述粉體X和Y混合，得到平均二次粒徑在0. 9 12 μ m、較好 為1. 5 10 μ m的范圍內(nèi)的氫氧化鋁混合粉體。混合粉體的平均二次粒徑如果超過12 μ m, 則將混合粉體填充于樹脂等而形成成形體時強度特性、尤其是彎曲強度和應(yīng)變值可能會降 低。相反地，平均二次粒徑如果小于0.9 μ m，則在樹脂等中的分散性變差，難以實現(xiàn)高填充 化。本發(fā)明中，因為將粉體X和Y這2種成分混合而獲得上述平均二次粒徑的范圍內(nèi)的混 合粉體，所以可抑制填充于樹脂等時的粘度上升，確保填充量，并且可抑制彎曲彈性模量的 過度上升和彎曲強度的下降。這里，混合粉體的平均二次粒徑(Dp)與粉體X和Y同樣地是重量基準(zhǔn)的直徑中 值，是通過激光衍射法由粒度分析求出的值。然后，可以一邊基于采用激光衍射法的粒度分 析來調(diào)整粉體X和粉體Y的摻入量，一邊按照混合粉體的平均二次粒徑在上述規(guī)定的范圍 內(nèi)的條件將它們混合。此時，通過以粉體X和粉體Y的重量比χ/Υ較好是9/1 1/9、更好 是X/Y = 8/2 4/6的比例混合，可獲得強度特性更佳的成形體。對于將粉體X和粉體Y 混合的方法沒有特別限定，可采用例如空氣摻合機、V型摻合機、搖擺式摻合機、亨舍爾混合 機(Henschel mixer)、諾塔混合機(Nauta mixer)等公知的方法。最優(yōu)選的形態(tài)是本發(fā)明 的混合粉體僅由粉體X和粉體Y構(gòu)成，其重量比X/Y在上述范圍內(nèi)。此外，所得的氫氧化鋁混合粉體中，粒徑37μπι以上的粒子的含有率較好為20重
5量％以下，更好為5重量％以下。粒徑37 μ m以上的粒子的含有率如果超過20重量％，則填 充于樹脂等而得的成形體的強度特性(尤其是彎曲強度)可能會降低，不理想。粒徑37μπι 以上的粒子的含量可基于通過激光衍射法測得的粒度分布來求出。本發(fā)明中，也可以通過采用硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、硬脂酸等脂肪酸等的公知 的方法對上述氫氧化鋁粉體X或氫氧化鋁粉體Y的表面或兩者的表面實施表面處理。其中， 通過實施采用例如硅烷偶聯(lián)劑的處理，可提高與樹脂等的相容性，更好地確保填充率，并且 可進一步提高所得成形體的強度。作為上述硅烷偶聯(lián)劑的例子，可例舉乙烯基硅烷、環(huán)氧基 硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、巰基硅烷等。此外，實施表面處理時的處理劑的量可在不超出 本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)適當(dāng)設(shè)定。用量也與所采用的表面處理劑的種類有關(guān)，例如采用甲 基丙烯酰氧基硅烷時，用量較好是相對于粉體(X或Y)為0. 1 2.0重量％。對粉體實施 表面處理的情況下，將表面處理后的粉體混合而得的混合粉體的平均二次粒徑也必須在上 述范圍內(nèi)。即，對粉體(X或Y)分別實施表面處理，然后將粉體X和Y混合而得到混合粉 體。關(guān)于對粉體實施的表面處理的具體方法，可采用公知的方法，可例舉例如利用攪拌機等 對欲實施表面處理的粉體進行攪拌并同時使表面處理劑相對于該粉體均勻地分散來進行 處理的方法等。本發(fā)明的氫氧化鋁混合粉體可用作填充于樹脂等的填料，對所填充的樹脂等沒有 特別限定。例如，用作人造大理石的填料的情況下，作為一例，可例舉常用的丙烯酸樹脂、乙 烯酯樹脂、不飽和聚酯樹脂等；用作將各種密封材料或印刷布線基板等成形時的阻燃填料 的情況下，作為一例，可例舉常用的環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等。用作形成對形成PDP等平板顯 示器的玻璃基板等進行散熱的散熱片或電子元器件的散熱片等時的散熱填料的情況下，除 上述樹脂外，還可使用例如有機硅樹脂、脂膏、橡膠、各種熱塑性彈性體等。這些樹脂等既可 以由1種構(gòu)成，也可以將2種以上混合而成。此外，將本發(fā)明的氫氧化鋁混合粉體填充于樹脂而獲得成形體時，也可根據(jù)樹脂 的種類和所得成形體的目的等添加固化劑、脫泡劑、脫模劑等。也可根據(jù)需要使含氫氧化鋁 混合粉體的樹脂組合物熱固化或光固化，或者采用公知的方法，以獲得規(guī)定的成形體。本發(fā)明的氫氧化鋁混合粉體是將具有不同的平均二次粒徑的氫氧化鋁粉體混合 而成的粉體，用作填充于樹脂等的填料時可確保填充量。特別是因為這些氫氧化鋁粉體的 平均二次粒徑小且球狀度也高，所以能獲得強度特性優(yōu)良的成形體。附圖的簡單說明

圖1是表示混合粉體的吸油量和混合粉體的平均二次粒徑之間的關(guān)系的圖。圖2是表示成形體的強度試驗中的三點彎曲強度的結(jié)果的圖。圖3是表示成形體的強度試驗中的彈性模量的結(jié)果的圖。圖4是表示成形體的強度試驗中的應(yīng)變值的結(jié)果的圖。實施發(fā)明的最佳方式以下基于實施例及比較例對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行說明。平均二次粒徑 (Dp)的測定采用激光衍射式粒度分析計(日機裝株式會社(日機裝社)制MICR0TRAC 9320HRA(X100))。根據(jù)上述粒度測定的結(jié)果，將37 μ m以上的含量相加，從而求出37 μ m以 上的粒子的含量。形狀系數(shù)Φ采用下述式(1)和(2)求出。此時，BET比表面積采用麥克 儀器公司(7〗夕π 乂 U〒〗〃夕^社)制的比表面積自動測定裝置FlowSorb ΙΙ2300通
6過N2氣體吸附法測定。φ = Dp/Db ......(1)〔這里，Dp是平均二次粒徑，Db是用氫氧化鋁粉體的BET比表面積(BET單位m2/ g)通過下式⑵算出的值。Db = 6/BETX2. 42 ......(2)〕
實施例[氫氧化鋁粉體的制造]如下所述分別準(zhǔn)備表1所示的A J的氫氧化鋁粉體。(粉體A)將用拜耳法得到的過飽和度(C/Cs比)為1. 45的鋁酸鈉水溶液(Na2O濃度153g/ 1)保持在80°C并同時添加15g/l的以下述式(3)表示的MF值為11的粉碎三水鋁石種子， 攪拌72小時并同時緩慢冷卻，使氫氧化鋁析出。此時，到析出結(jié)束時為止，鋁酸鈉溶液的過 飽和度都維持在1. 1 1. 8。將析出的氫氧化鋁過濾分離，干燥而得到粉體A。粉體A的平 均二次粒徑(Dp)、37 μ m以上的粒子的含量(+37 μ m)及形狀系數(shù)分別如表1所示。
權(quán)利要求
一種氫氧化鋁混合粉體，其特征在于，由平均二次粒徑(Dp)在5～16μm的范圍內(nèi)且形狀系數(shù)(φ)在4以下的氫氧化鋁粉體X和平均二次粒徑(Dp)在0.5～2.0μm的范圍內(nèi)且形狀系數(shù)(φ)在4以下的氫氧化鋁粉體Y混合而成，平均二次粒徑(Dp)在0.9～12μm的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的氫氧化鋁混合粉體，其特征在于，粒徑37μ m以上的粒子的含有 率為20重量％以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的氫氧化鋁混合粉體，其特征在于，氫氧化鋁粉體X和氫氧化 鋁粉體Y的表面用硅烷偶聯(lián)劑實施過處理。
4.如權(quán)利要求1 3中的任一項所述的氫氧化鋁混合粉體，其特征在于，氫氧化鋁粉體 X和氫氧化鋁粉體Y均為從用拜耳法得到的鋁酸鈉溶液中析出的氫氧化鋁粉體。
5.一種成形體，其特征在于，將權(quán)利要求1 4中的任一項所述的氫氧化鋁混合粉體填 充于樹脂而得。
全文摘要
本發(fā)明提供適合作為填充于樹脂等的填料、特別是適用于希望實現(xiàn)高填充的用途、并且能獲得強度特性優(yōu)良的成形體的氫氧化鋁混合粉體。該氫氧化鋁混合粉體的特征在于，將平均二次粒徑在5～16μm的范圍內(nèi)且形狀系數(shù)在4以下的氫氧化鋁粉體X和平均二次粒徑在0.5～2.0μm的范圍內(nèi)且形狀系數(shù)在4以下的氫氧化鋁粉體Y混合，按照平均二次粒徑在0.9～12μm的范圍內(nèi)的條件進行調(diào)整。
文檔編號C08L101/00GK101970356SQ20098010446
公開日2011年2月9日 申請日期2009年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月5日
發(fā)明者山本和幸, 松葉俊博, 黑田高弘 申請人:日本輕金屬株式會社