Беміт, спосіб його одержання та спосіб одержання затравки, застосування беміту
Номер патенту: 88317
Опубліковано: 12.10.2009
Автори: Зауервайн Райнер, Зоргалла Манфред, Раймер Альфред, Еденхартер Лудвіг
Формула / Реферат
1. Беміт, який відрізняється тим, що середній діаметр часток D50 знаходиться у межах від 50 до 400 нм, питома поверхня (БЕТ-поверхня) - в межах від 10 до 40 м2/г і об'єм пор - у межах від 0,05 до 0,5 см3/г.
2. Спосіб одержання затравки для автокаталітичної гідротермальної кристалізації беміту, що полягає в
а) приготуванні водної дисперсії з вихідного моногідрату алюмінію з кристалічною структурою беміту й
б) розмелі дисперсії,
який відрізняється тим, що при розмелі дисперсія має значення рН у межах від 2 до 4.
3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що значення рН дисперсії встановлюють на зазначене за допомогою органічної кислоти, насамперед оцтової кислоти.
4. Спосіб за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що дисперсія на стадії а) містить тверду речовину, якою є вихідний моногідрат алюмінію у кількості від 5 до 50 мас. %, переважно від 10 до 25 мас. %.
5. Спосіб за одним з пп. 2-4, який відрізняється тим, що на стадії б) температуру дисперсії підтримують у межах від 50 до 70 °С.
6. Спосіб за одним з пп. 2-5, який відрізняється тим, що вихідний моногідрат алюмінію має середній розмір часток D50 500 нм або більше й БЕТ-поверхня 20 м2/г або більше.
7. Спосіб одержання беміту із середнім діаметром часток D50 у межах від 50 до 400 нм і БЕТ-поверхнею в межах від 10 до 40 м2/г шляхом автокаталітичної гідротермальної кристалізації, що полягає в
а) приготуванні водної лужної дисперсії, що містить вихідний гідрат і затравку,
б) нагріванні дисперсії в автоклаві до температури в інтервалі від 110 до 180 °С з витримкою при цій температурі до практично повної витрати гідрату й
в) сушінні одержаного продукту,
який відрізняється тим, що затравка отримана способом за одним з пп. 2-6 і/або являє собою продукт зазначеного вище циклу здійснення цього способу.
8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що концентрація твердої затравки становить від 0,5 до 50 мас. %, переважно від 1 до 20 мас. %, у перерахуванні на вихідний гідрат.
9. Спосіб за п. 7 або 8, який відрізняється тим, що лугом є гідроксид натрію і його концентрація в дисперсії становить від 4 до 50 г/л, переважно від 30 до 40 г/л, у перерахуванні на вільний Na2O.
10. Спосіб за одним з пп. 7-9, який відрізняється тим, що вихідний гідрат має крупність часток D50 у межах від 0,5 до 100 мкм, переважно від 0,5 до 10 мкм, і є присутнім у дисперсії в концентрації, що становить від 10 до 500 г/л, переважно від 50 до 150 г/л.
11. Застосування беміту за п. 1 як антипірену в пластмасах, насамперед у кабельному електроізоляційному матеріалі й матеріалі кабельних оболонок.
Текст
1. Беміт, який відрізняється тим, що середній діаметр часток D50 знаходиться у межах від 50 до 400 нм, питома поверхня (БЕТ-поверхня) - в межах від 10 до 40 м2/г і об'єм пор - у межах від 0,05 до 0,5 см3/г. 2. Спосіб одержання затравки для автокаталітичної гідротермальної кристалізації беміту, що полягає в а) приготуванні водної дисперсії з вихідного моногідрату алюмінію з кристалічною структурою беміту й б) розмелі дисперсії, який відрізняється тим, що при розмелі дисперсія має значення рН у межах від 2 до 4. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що значення рН дисперсії встановлюють на зазначене за допомогою органічної кислоти, насамперед оцтової кислоти. 4. Спосіб за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що дисперсія на стадії а) містить тверду речовину, якою є вихідний моногідрат алюмінію у кількості від 5 до 50 мас. %, переважно від 10 до 25 мас. %. 2 (19) 1 3 Даний винахід відноситься до способу одержання високодисперсного беміту із середнім діаметром часток D50 у межах від 50 до 400нм і БЕТ-поверхнею (питомою поверхнею, обумовленою методом Брунауера-Еммета-Теллера з адсорбції азоту) від 10 до 40м2/г шгіяхом автокаталітичної гідротермальної кристалізації. Винахід відноситься також до застосування дрібнокристалічного беміту в якості антипірену в пластмасах. 3 US 4117105 відомий спосіб переведення тригідрату алюмінію в беміт, який має гарну диспергованість. Відповідно до цього відомого способу тригідрат алюмінію з БЕТ-поверхнею від 0,2 до 15м2/г прожарюють при температурі в інтервалі від 200 до 800°С протягом 2-17 годин до збільшення БЕТ-поверхні до значень у межах від 250 до 800м2/г. Потім суспензію прожареного оксиду алюмінію протягом 0,5-6 годин повторно гідрують в автоклаві при температурі в межах від 140до200°С. 3 DE 19812279 С1 відомі негорюча пластмасова суміш і спосіб одержання відповідного наповнювача. Така пластмасова суміш на 55-75% складається з беміту з орторомбічною кристалічною Структурою, БЕТ-поверхня якого може залежно від температурного режиму варіюватися в межах від 14,75 до 17,25м2/г. Діаметр часток беміту, використовуваного в подібній пластмасовій суміші як наповнювача, становить від 0,5 до 3мкм. 3 DE 69231902 Т2 відомий спосіб прискореного вирощування кристалів, насамперед кристалів з оксидів металів. Цей спосіб дозволяє вирощувати кристали розміром порядку 50нм із БЕТповерхнею, що досягає 40м2/г. При вирощуванні кристалів цим способом готують живильний розчин із рН у межах від 3 до 11 для осадження на затравному кристалі, що містить оксид відповідного металу, не розчинний у водному середовищі в мірі, достатній для утворення твердого центра росту. Наступну обробку проводять потім у гідротермальних умовах, додаючи завантажувальний матеріал аж до завершення росту кристалів. В JP 63265810 А описаний спосіб одержання гладких а-Аl2О3-кульок з гідрату алюмінію, що при рН у межах від 1 до 4 піддають мокрому розмелу. a-Аl2О3 одержують потім шляхом прожарювання розмеленого гідрату алюмінію при температурі в межах від 1350 до 1500°С. В DE 3617115 А1 описаний спосіб одержання іонного провідника, а саме: b-оксиду алюмінію, для приготування якого спочатку беміт змішують із водою, після чого додаванням оцтової кислоти значений рН отриманої суміші встановлюють на 4. Потім суміш піддають розмелу, після якого до суміші у водяному розчині домішують оксид натрію й шпінель, що служить стабілізатором, а потім піддають пептизації, наприклад, шляхом повторного підкислення до значення рН приблизно 4 з використанням оцтової кислоти з наступним утворенням гелю при підвищеній температурі (80°С протягом 20 хв.). З отриманого продукту шляхом його ізостатичного пресування в кращому варіанті 88317 4 можна формувати самонесучий виріб, що складається з b-оксиду алюмінію. 3 DE 60015345 Т2 відомий спосіб одержання квазікристалічного беміту з його попередника гідротермальною обробкою і використанням затравних кристалів. Як кристали можна також використати піддані розмелу беміти, а гідротермальна реакція може протікати при значеннях рН менше 7. Спосіб одержання мікрокристалічного беміту й керамічних виробів описаний далі в публікації DE 3879584 Т2, відповідно до якої використають попередник беміту й затравні бемітові кристали в гідротермальних умовах при значеннях рН 8 або більше й температурах вище 130°С. Спосіб одержання високодисперсних затравок відомий з US 189 Н1. За допомогою таких затравок у процесі гелебутворення в бемітовому гелі одержують а-оксид алюмінію як затравку і потім при відносно низьких температурах перетворюють його в дрібнокристалічний а-оксид алюмінію. Отриманий таким шляхом матеріал використається в електротехнічній промисловості або в промисловості абразивних матеріалів. Для застосування в якості антипірену в пластмасах потрібно використати беміт із кристалами мінімально можливих розмірів і з малою питомою поверхнею й малим об'ємом пор. Подібний антипірен повинен допускати можливість його легкого введення в пластмаси при високому ступені наповнення й забезпечувати при цьому високий рівень вогнезахисту. Крім цього такий антипірен повинен надавати пластмасам, які його містять, високі показники механічної міцності, такі як межа міцності при розтяганні й відносне подовження при розриві. Виходячи з вищевикладеного, в основу даного винаходу було покладене завдання розробити спосіб одержання дрібнокристалічного беміту з малою питомою поверхнею й малим об'ємом пор, що допускав би можливість його легкого введення в пластмаси при високому ступені наповнення й забезпечував би високий рівень вогнезахисту з одночасним доданням пластмасам, які його містять, високих показників механічної міцності. Зазначене завдання вирішується за допомогою об'єктів, заявлених у незалежних пунктах формули винаходу. Переважні варіанти здійснення винаходу представлені в залежних пунктах формули винаходу. Відповідно до винаходу в ньому пропонується дрібнокристалічний беміт із середнім діаметром часток D50 у межах рід 50 до 400нм, переважно від 100 до 300нм, особливо переважно від 130 до 250нм. Крім цього такий дрібнокристалічний беміт має БЕТ-поверхню у межах від 10 до 40м2/г, переважно від 15 до 35м2/г, особливо переважно від 15 до 30м2/г. Крім того, пропонований в винаході беміт має об'єм пор від 0,05 до 0,5см3/г, особливо переважно від 0,1 до 0,4 см3/г. Відповідно до винаходу зазначений вище дрібнокристалічний беміт з малою питомою поверхнею одержують із вихідного гідрату в принципі відомим способом автокаталітичної гідротермальної кристалізації. Більш докладно цей спосіб розглянутий у наступному описі. Важливе ж 5 88317 6 значення при одержанні дрібнокристалічного кислоти сприяють як відбудовне середовище беміту цим способом відповідно до винаходу має утворенню гладких поверхонь зламу беміту. застосування особливої затравки. Властивості цієї У порівняльних дослідженнях Оцтова кислота затравки, а також спосіб її одержання описані нижвиявила оптимальне сполучення притаманної їй че. сили, стабільності, розчинності її солей і При одержанні пропонованої у винаході зазміщуваності з водою. На відміну від неї більш травки як вихідний матеріал використають сильні кислоти, такі як мурашина або щавлева моногідрат алюмінію. Такий моногідрат алюмінію кислота, проявляли при підвищеній температурі (АІО(ОН)) має при цьому кристалічну структуру реакції схильність до розкладання, тоді як беміту й відповідний середній розмір часток D50 органічні кислоти, що гірше змішуються з водою, з близько 500нм і більше, а також БЕТ-поверхню більш довгим ланцюгом, такі як пентанова й гекса20м2/г або більше. Моногідрати алюмінію нова кислота, реагували набагато повільніше, подібного типу є в продажі й випускаються, наутворюючи важкорозчинні солі. Використання ж приклад, фірмою Nabaltec Gmb, Німеччина, під оцтової кислоти завжди дозволяло при підтримці торговельним найменуванням APYRAL. температури реакції в межах від 50 до 70°С домогЗ вихідного моногідрату алюмінію приготовтися швидкого перетворення й розмелу без розкляють водну дисперсію, що піддають розмелу, ладання цієї кислоти й без утворення її важкорозпереважно в кульовому млині. чинних солей. При створенні винаходу зненацька було встаНа фіг. 1 показані графіки збільшення БЕТновлено, що при розмелі вихідного моногідрату поверхні трьох вихідних кристалічних бемітів, паалюмінію у водній дисперсії зі значенням рН у мераметри яких наведені нижче в таблиці 1, залежно жах від 2 до 4, переважно від 2,5 до 4,5, особливо від тривалості розмелу. Ці графіки побудовані за переважно близько 3, БЕТ-поверхня і об'єм пор результатами розмелу вихідного беміту в складі збільшуються в меншому ступені, ніж при розмелі відомої з рівня техніки нейтральної водної в нейтральній або слабкоосновній дисперсії. Для дисперсії. Концентрація твердої речовини станоодержання пропонованого у винаході вила при цьому 10% У перерахуванні на вихідний дрібнокристалічного беміту найбільш придатні бемітовий моногідрат алюмінію. У таблиці 1 органічні кислоти, насамперед оцтова кислота. наведені дані про середній розмір часток D50 і При цьому виходять із того, що при трибохімічній БЕТ-поверхні вихідних речовин, що використалиреакції, що відбувається в процесі розмелу за учася, до початку розмелу. БЕТ-поверхню у цьому й стю пристрою, що розмелює, рідкій дисперсії й всіх інших випадках визначали відповідно до станповерхні зламу беміту, яка утворюється, органічні дарту DIN 66131 (технічні параметри). Таблиця 1 D50 (нм) 3000 1300 600 БЕТ-поверхня (м2/г) 10 10 20 З наведених на фіг. 1 графіків виходить, що при розмелі всіх трьох вихідних бемітів їхня БЕТповерхня, як і очікувалося, збільшується в міру збільшення тривалості розмелу й пов'язаної із цим ступені здрібнювання кристалів. Ці графіки відбивають збільшення БЕТ-поверхні зі збільшенням тривалості розмелу при максимальній тривалості розмелу близько 3 години (180 хв.). Значення рН дисперсій вихідних бемітів дорівнює 9. На фіг. 2 показані графіки збільшення БЕТповерхні беміту залежно від тривалості розмелу, отримані при максимальній тривалості розмелу 180 хв. для двох порівнюваних між собою дисперсій, значення рН однієї з яких дорівнює 9, а інший дорівнює 3. З наведених на цьому кресленні графіків виходить, що при розмелі вихідного беміту в складі підкисленої дисперсії його БЕТповерхня збільшується в набагато меншій ступені. В обох порівняльних дослідженнях використали беміт типу АОН 180 із зазначеними в таблиці 1 параметрами. На фіг. 3 у графічному вигляді представлені результати дослідження збільшення об'єму пор того ж матеріалу, що використали в дослідженні, результати якого графічно наведені на фіг. 2. 3 Умовне позначення беміту АОН 103 АОН 104 АОН 180 наведених на фіг. 3 графіків виходить, що об'єм пор вихідного беміту в підкисленій дисперсії зненацька лише незначно зростає в процесі розмелу, тоді як об'єм пор вихідного беміту в приготовленій традиційним способом дисперсії зростає досить істотно. Об'єм пор у цьому й всіх інших випадках визначали відповідно до стандарту DIN 6&134 за сорбцією сухого азоту 99,99%-ної чистоти при 77 К. При цьому об'єм пор визначали за ізотермами адсорбції, відповідно десорбції азоту за методом Гурвіча. Подальші досвіди, у яких варіювали концентрацію твердої речовини, тобто вихідного бемітового моногідрату алюмінію, підтверджують ефект, що досягається відповідно до винаходу, представлений на фіг. 3 у графічному вигляді. При використанні твердої речовини, тобто вихідного бемітового моногідрату алюмінію, у концентрації від 5 до 50%, переважно від 10 до 25%, вдалося підтвердити вищевказану зміну об'єму пор беміту при його розмелі в складі підкисленої дисперсії. У процесі розмелу температуру дисперсії підтримували переважно в інтервалі від 50 до 70°С, особливо переважно на рівні 60°С. Дисперсію можна охолоджувати за допомогою відомих охолоджувальних пристроїв. При відводі тепла, що виді 7 88317 8 ляється в процесі розмелу, шляхом охолодження Концентрація твердої затравної речовини станой при підтримці температури дисперсії в інтервалі вить переважно від 0,5 до 50%, більш переважно від°50 до 70°С кількість води, що випаровується від 1 до 20%, насамперед від 5 до 15%, у кожному під час розмелу, залишається дуже малою. При випадку в перерахуванні на вихідний гідрат. підвищенні ж температури в процесі розмелу до Автокаталітичну гідротермальну кристалізацію пікових значень, що становлять 80°С и більше, вищевказаної дисперсії проводять у відповідному вміст води в дисперсії необхідно перевіряти кожні автоклаві. Температура реакції знаходиться при 10хв. і при необхідності заповнювати її відсутня цьому в інтервалі від 110 до 180°С, переважно від кількість. При проведенні процесу розмелу при 120 до 150°С, насамперед від 125 до 135°С. Тритемпературі 60°С дисперсію можна піддавати розвалість реакції залежно від швидкості витрати гідмелу протягом декількох годин без необхідності рату становить від 4 до 24 годин. додавання води. Крім цього головним чином при Одержання затравки, так само як і її переваги використанні органічних кислот відповідна кислота перед рівнем техніки, а також одержання беміту в процесі розмелу при температурі 60°С вивільняшляхом автокаталітичної гідротермальної кристається в настільки малій кількості, при якій повністю лізації з використанням подібної, описаної вище, виключається можливість утворення здатних до затравки більш докладно розглянуті нижче на призапалення кислотно-повітряних сумішей. кладах. Одержаний продукт надалі використають у Приклад 1 якості затравного матеріалу при гідротермальному Одержання пропонованої у винаході затравки. синтезі беміту. По завершенню процесу розмелу 300г дрібнокристалічного моногідрату отриману дисперсію можна безпосередньо викоалюмінію з питомою поверхнею 20 м2/г і середнім ристати як дисперсію затравного матеріалу. діаметром часток D50 у межах від 500 до 600нм Нижче більш докладно розглянутий спосіб (продукт фірми Nabaltec AG, що випускається під одержання дрібнокристалічного беміту з малою торговельним найменуванням APYRAL АОН 180) питомою поверхнею шляхом автокаталітичної диспергували з використанням лабораторної гідротермальної кристалізації з використанням мішалки в 3 л води. Додаванням оцтової кислоти описаної вище бемітової затравки. значення рН отриманої дисперсії встановлювали Для проведення автокаталітичної приблизно на 3 і потім дисперсію піддавали розгідротермальної кристалізації приготовляють лужмелу в лабораторному бісерному млині з ну водну дисперсію, що містить відповідний мішалкою. Для розмелу використали бісерний вихідний гідрат (АІ(ОН)з), а також описану вище, млин типу PML НА/ фірми Drais. Як тіла, що мепропоновану у винаході затравку. Крупність часток лють, використали бісер крупністю 300-400мкм D50 гідрату, з якого приготовляють дисперсію, (стабілізований ітрієм діоксид цирконію). становить переважно від 0,5 до 100мкм, особливо Тривалість розмелу дисперсії досягала 3 год. переважно від 0,5 до 10мкм, насамперед від 0,5 до Температуру дисперсії при цьому підтримували на 2мкм. Концентрація вихідного гідрату в дисперсії рівні 60°С. становить переважно від 10 до 500 г/л, більш пеНаступні виміри проводили на зразках реважно від 50 до 150г/л, насамперед від 90 до вихідного матеріалу й зразках, узятих після спливу 110г/л. Концентрація їдкого натру в дисперсії може 30хв., 60хв. і 180хв. процесу розмелу. У таблиці 2 становити від 4 до 50г/л, насамперед від 30 до 40 представлені найбільш важливі параметри отриг/л, у перерахуванні на вільний Na2O. маних продуктів. Таблиця 2 Тривалість розмелу Вихідні 30хв. 60хв. 180хв. Умовне позначення продукту АрАОН180 АрАОНІ80-0,5год-рН3 АрАОН 180-1год-рН3 АрАОНІ80-3год-рН3 БЕТ-поверхня у м2/г 20 33 42 50 Об'єм пор у см3/г 0,03 0,05 0,07 0,08 Розмір часток у нм* (D50) 500-600 400-500 300-400 200-300 "Примітка: розмір часток визначали візуально за знімком, отриманим за допомогою РЕМ. Приклад 2 (порівняльний). 300г дрібнокристалічного моногідрату алюмінію з питомою поверхнею 20м2/г диспергували аналогічно до прикладу 1 з використанням лабораторної мішалки в 3л води. Отриману дисперсію піддавали розмелу в лабораторному бісерному млині з мішалкою при значенні рН приблизно 9. Як тіла, що мелють, використали бісер крупністю 300-400мкм (стабілізований ітрієм діоксид цирконію). Тривалість розмелу дисперсії досягала 3 год. Температуру дисперсії підтримували при цьому на рівні 60°С. Наступні виміри проводили на зразках вихідного матеріалу й зразках, узятих після спливу 30хв., 60хв. і 180хв. процесу розмелу. У таблиці 3 представлені найбільш важливі параметри отриманих продуктів. 9 88317 10 Таблиця 3 Тривалість розмелу Вихідні 30хв. 60хв. 180хв. Умовне позначення продукту АрАОН180 АрАОН 180-0,5год АрАОН 180-1год АрАОН 180-3год БЕТ-поверхня у м2/г 20 40 54 83 Об'єм пор у см3/г 0,03 0,10 0,14 0,23 Розмір часток у нм* (D50) 500-600 400-500 300-400 200-300 *Примітка: розмір часток визначали візуально за знімком, отриманим за допомогою РЕМ Приклад 3 (порівняльний) 300г дрібнокристалічного моногідрату алюмінію з питомою поверхнею 6м2/г (продукт фірми Nabaltec AG, що випускається під торговельним найменуванням APYRAL АОН 60) піддавали розмелу з використанням лабораторного бісерного млина з мішалкою аналогічно до прикладу 1, але при значенні рН приблизно 9. Як тіла, що мелють, використали бісер крупністю 300400мкм (стабілізований ітрієм діоксид цирконію). Тривалість розмелу дисперсії досягала 3год. Наступні виміри проводили на зразках вихідного матеріалу й зразках, узятих після спливу 30хв., 60хв., а також 180хв. процесу розмелу. У таблиці 4 представлені найбільш важливі параметри отриманих продуктів. Таблиця 4 Тривалість розмелу Вихідні 30хв 60хв 180хв Умовне позначення продукту АрАОН60 АрАОН60-1год АрАОН60-2год АрАОН60-3год БЕТ-поверхня у м2/г 6 44 65 78 Об'єм пор у см3/г 0,01 0,09 0,14 0,17 Розмір часток у нм* (D50) 1000 600-700 400-500 200-300 "Примітка: розмір часток визначали візуально по знімку, отриманій за допомогою РЕМ Порівняння між собою результатів, отриманих Plural SB). Потім значення рН отриманої дисперсії у прикладах 1-3, наочно свідчить про переваги повільним додаванням до неї азотної кислоти пропонованої у винаході затравки, так само як і встановлювали на 2. Дисперсію в цьому випадку способу її одержання. Відповідно до прикладу 1, не піддавали розмелу. що відповідає даному винаходу, виходячи з У прикладах 5-10 описане одержання бемітів комерційно доступного беміту з розміром часток шляхом автокаталітичної гідротермальної D50 у межах від 500 до 600нм і БЕТ-поверхнею кристалізації з використанням пропонованої у 20м2/г одержують цільову затравку з необхідною винаході затравки із приклада 1, а також крупністю часток у межах від 200 до 300нм при порівняльних затравок із прикладів 2-4. одночасно лише помірному збільшенні БЕТУ представлених нижче прикладах 5-9 описаповерхні й об'єму пор. Безпосереднє зіставлення з не одержання бемітів у лабораторному масштабі. результатами, отриманими в порівняльному 100г осадженого високодисперсного прикладі 2, свідчить про те, що при розмелі гідроксиду алюмінію (продукт APYRAL 40CD, що ідентичного вихідного беміту в складі випускається фірмою Nabaltec AG) і 10г затравки приготовленої відомим з рівня техніки способом (у перерахуванні на масу сухої речовини) у дисперсії одержують продукт із необхідною дисперсії, отриманої відповідно до прикладів 1-4, кінцевою крупністю часток, але з набагато змішували з використанням лабораторної мішалки більшою БЕТ-поверхнею й істотно більшим в слабкому лузі з вільним Na2O у концентрації об'ємом пор. При розмелі вихідного беміту з менприблизно 40г/л до доведення загального об'єму шою БЕТ-поверхнею в складі приготовленої до 1л. У прикладі 5 використали пропоновану у відомим з рівня техніки способом дисперсії також винаході затравку, а в прикладах 6, 7 і 9 викориодержують затравку з необхідною кінцевою стали затравки з порівняльних прикладів 2, 3 і 4 крупністю часток у межах від 200 до 300нм, але з відповідно. У прикладі 8 як затравку використали істотною БЕТ-поверхнею, що збільшилася. нездрібнений беміт типу АрАОН 180, що викориПриклад 4 (порівняльний). стали як вихідний матеріал у прикладі 1 або 2. Приготування дисперсії затравки на основі Кожну із зазначених дисперсій поміщали в лакомерційно доступного псевдо беміту. бораторний автоклав (настільний реактор серії В 1л води з використанням лабораторної 4520, що випускається фірмою Parr Instrument мішалки диспергували 100г аморфного Company), нагрівали до 145°С и протягом 24 годин моногідрату алюмінію з питомою поверхнею витримували при цій температурі при безпере261м2/г, розміром часток D50 37мкм і об'ємом пор рвному перемішуванні при швидкості мішалки 0,37см3/г (продукт фірми Condea Chemie Gmb, що 1125об/хв. Після охолодження реакційну суміш випускається під торговельним найменуванням фільтрували, промивали й протягом 24 годин су 11 88317 12 шили в лабораторній сушильній шафі при 110°С. беміту в промисловому масштабі. В прикладі 10 описане одержання пропоноваУ прикладах, у яких використали пропоновані ного у винаході беміту в промисловому автоклаві. у винаході затравки, отриманий продукт мав Приклад 10. кристалічну структуру беміту й розмір часток D50 У обладнаний мішалкою автоклав об'ємом 8м3 порядку 200нм і одночасно із цим мав БЕТзавантажували 1м3 концентрованого лужного розповерхню менше 30м2/г і вкрай малий об'єм пор. чину, що містить вільний Na2O у концентрації У прикладах же 6, 7 і 9, у яких використали 170г/л, і об'єднували з дисперсією із 2800л води, порівняльні затравки, отриманий продукт також 500л водної дисперсії затравки, що містить 50кг мав структуру беміту й необхідний розмір часток затравки із приклада 1, і 500кг осадженого високотакого ж порядку величин, але разом з тим мав і дисперсного гідроксиду алюмінію (продукт набагато більшу питому поверхню. Використання APYRAL® 60D, що випускається фірмою Nabaltec нерозмеленої затравки в прикладі 8 приводить до AG). Отриману суміш нагрівали до 145°С и протяодержання беміту з досить малою питомою погом 21 години витримували при цій температурі верхнею. Однак отриманий у цьому прикладі беміт при безперервному перемішуванні при швидкості має істотно більший розмір часток і тому не примішалки порядку 900об/хв. Після охолодження датний для наступного застосування в пластмасах реакційну суміш фільтрували через автоматичний у якості антипірену. Кристалічну фазу визначали фільтр-прес фірми Larox і промивали. Отриманий рентгеноструктурним аналізом (РСА). таким шляхом осад на фільтрі сушили. Отриманий шляхом гідротермальної У таблиці 5 між собою зіставляються параметкристалізації пропонований у винаході продукт ри бемітів, отриманих шляхом автокаталітичної можна у свою чергу повторно використати як закристалізації з використанням пропонованих у травку. Результати, отримані в процесах синтезу в винаході затравок у прикладі 5 і прикладі 10, а аналогічних реакційних умовах з використанням також порівняльних затравок у прикладах 6-9. При дисперсій затравних кристалів, отриманих пропоцьому в прикладі 5, у якому використали пропононованим у винаході гідротермальним синтезом, вану у винаході затравку, представлені результати підтвердили наявність властивостей, представлеодержання беміту в лабораторному масштабі, а в них у таблиці 5. прикладі 10 представлені результати одержання Таблиця 5 Параметри бемітних продуктів, отриманих у прикладах 5-10 Приклад Затравка Реактор БЕТповерхня ум2/г Об'єм пор у см3/г №5 (В) АрАОН180_3ч_рН3 29 №6 (П) АрАОН180_3ч №7 (П) АрАОН60_3ч №8 (П) АрАОН180 №9 (П) Pural SB_pep №10 (В) АрАОН180_3ч_р3 лабор. АК лабор. АК лабор. АК лабор. АК лабор. АК пром. АК Фаза, визначена за допомогою РСА Втрати на прожарювання в% 0,08 Розмір первинних часток у нм* (D50) 200 беміт 16,8 45 0,11 200 беміт 16,7 45 0,11 200 беміт 16,6 11 0,02 500-600 беміт 16,8 78 0,19 300 беміт 16,4 28 0,07 200 беміт 16,9 Примітки: "розмір часток визначали візуально за знімком, , отриманим за допомогою РЕМ, **визначали за допомогою лазерного гранулометра моделі Cilas 1064, лабор. АК - лабораторний автоклав, пром. АК - промисловий автоклав (В) - приклад за винаходом, (П) - порівняльний приклад. Нижче описане застосування одержуваного пропонованим у винаході способом беміту в якості антипірену в пластмасах. У прикладах 11-13 розглянуте застосування пропонованих у винаході продуктів у якості антипіренів у простих полімерних складах і переваги, що досягають завдяки цьому. Пластмаси подібного складу застосовуються, наприклад, при виготовленні електричних кабелів у якості кабельного електроізоляційного матеріалу й матеріалу кабельних оболонок. Приклад 11 У таблиці 6 представлені склад й найважливіші характеристики пластмасових сумішей на основі співполімеру етилену з вінілацетатом з вмістом вінілацетату 19 мас.%. 13 88317 14 Пластмаси порівняльних складів С1 і С2 містять у з стандартизації). Із цією метою дослідний зразок якості єдиного антипірену дрібнокристалічний прямокутної форми з орієнтованою по вертикалі гідроксид алюмінію з питомою поверхнею придовгою стороною вільно фіксували у вертикальблизно 4м2/г (продукт APYRAL® 40CD, що ному положенні. Довжина, ширина й товщина випускається фірмою Nabaltec Gmb), відповідно зразка становили відповідно 125мм, 13мм і 3,2мм. 12м2/г (продукт APYRAL® 120E, що випускається Зразок з його нижнього вільного кінця протягом фірмою Nabaltec Gmb). Пластмаса складу С3 по10с піддавали впливу полум'я бунзеновського ряд з гідроксидом алюмінію додатково містить пальника з висотою полум'я 20±2мм. При цьому беміт зазначеного вище типу АОН 180. реєстрували час, протягом якого потім горів зраПластмаса складу С4 містить пропонований у зок. Після цього на зразок аналогічним чином провинаході беміт із приклада 10 у комбінації з тягом 10с повторно впливали полум'ям і знову гідроксидом алюмінію. Пластмаси всіх складів реєстрували час, протягом якого зразок горів, помістять також наповнювач у кількості 60 мас.%. чинаючи з моменту видалення полум'я. Час Суміші приготовляли в місильній машинігоріння кожного зразка підсумували й записували. диспергаторі типу LDUK 1,0 фірми Werner und У випробуваннях використали по 5 зразків пластPfleiderer. Дослідні зразки для наступних маси кожного складу. Пластмаси, кожний окремий досліджень вирубували із плит, виготовлених мезразок яких горів у цілому 10с або менше і сумартодом пресування розплаву на пресі типу Polystat ний час горіння всіх п'яти зразків яких склав менше 300S фірми Schwabenthan. Механічні властивості 50с и в процесі горіння зразків яких не випробовували відповідно до стандарту DIN 53504 спостерігалося утворення крапель, відносили до на машині для випробувань на розтягання типу вищого класу вогнезахисту UL94 V0. Пластмаси, Tiratest 2705. Індекс розплаву (IP) визначали час горіння кожного Окремого зразка яких становідповідно до стандарту ASTM D 1238 за допомовив більше 10с, але менше 30с і сумарний час гою приладу Melt Flow Tester 6942, а кисневий горіння всіх п'яти зразків яких склав максимум індекс (КІ) визначали відповідно до стандарту ISO 250с и в процесі горіння зразків яких також не 4589 (ASTM D 2863) за допомогою приладу FTA спостерігалося утворення крапель, відносили до фірми Stanton Red croft. класу вогнезахисту UL94 V1. При більш тривалому Клас вогнезахисту пластмас визначали у часі горіння й/або утворенні крапель при горінні відповідності зі стандартом UL94 V ("UL" від англ. можливість класифікації виключається. "Underwriters Laboratories", промислове об'єднання Таблиця 6 Склад EscoreneUL 00119 Dynasylan AMEO Гідроксид алюмінію з пит. поверхнею 4м2/г Гідроксид алюмінію з пит. поверхнею 12м2/г АОН 180 Продукт із приклада №10 Сумарна кількість С1 39,6 0,4 60 С2 39,6 0,4 С3 39,6 0,4 55 С4 39,6 0,4 55 60 5 100 100 100 5 100 Таблиця 7 Склад Межа міцності при розтяганні (МПа) Відносне подовження при розриві (%) КІ (% О2) Класифікація згідно UL94 ІР(см3/10хв.), 21,6кг/190°С БЕТ-поверхня (м2/г) наповнювача, наповнювачів відповідно С1 13,2 210 35 відсутня 5,1 суміші 3,5 С2 14,4 165 40 V1 0,9 12 С3 14,1 194 36,5 відсутня 4,3 4,9 С4 14,9 209 39 V0 3,7 5,5 Примітки: Escorene UL00119 - співполімер етилену з вінілацетатом фірми Exxon Mobil, Dynasylan AMEO - аміносилан фірми Degussa AG, межу міцності при розтяганні визначали на підставі результатів виміру напруги-подовження відповідно до стандарту DIN 53504, відносне подовження при розриві визначали на підставі результатів виміру напруги-подовження відповідно до стандарту DIN 53504, КІ - кисневий індекс, визначали відповідно до стандарту ISO 4589, IP - індекс розплаву, визначали відповідно до стандарту ASTM D 1238. Порівняння представлених у таблиці 7 результатів дослідження вогнезахисних властиво стей за показником КІ й показником UL94 V свідчить про те, що тільки склад С4, що містить 15 88317 16 пропонований у винаході беміт, відповідає найвипластмаси. Пластмаса пропонованого у винаході щому класу вогнезахисту UL94 V0. складу С4 додатково володіє й високим індексом Хоча застосування гідроксиду алюмінію з розплаву (IP), що забезпечує гарну її переробку із більшою питомою поверхнею в складі С2 і розплаву в наступних процесах, таких як екструзія. дозволяє підвищити КІ в порівнянні зі складом С1, Приклад 12 проте така пластмаса складу С2 досягає лише У прикладі 12 розглянуті пластмасові склади класу вогнезахисту UL94 V1. Комбінація з відомим С5 і С6 із пропонованим у винаході продуктом і з рівня техніки бемітом у складі С3 хоча й зниженим загальним ступенем наповнення зі збедозволяє легко підвищити КІ, класифікувати вогнереженням КІ. захист пластмаси такого складу С3 у відповідності У таблиці 8 для порівняння ще раз представзі стандартом UL94 V не вдається. Використання ж лений склад С1 із приклада 11. Поряд з ним у пропонованого у винаході беміту дозволяє не таблиці представлені склади С5 і С6 зі зниженим тільки досягти найвищих показників вогнезахисту, на 2%, відповідно на 5% у порівнянні зі складом але й одночасно поліпшити механічні властивості С1 вмістом неорганічного наповнювача. Таблиця 8 Склад EscoreneUL 00119 Dynasylan AMEO Гідроксид алюмінію з поверхнею 4м2/г Продукт із приклада № 10 Сумарна кількість Межа міцності при розтяганні (МПа) Відносне подовження при розриві (%) КІ (% О2) ІР(см3/10хв.),21,6кг/190°С БЕТ-поверхня (м2/г) наповнювача, відповідно суміші наповнювачів З наведених у таблиці даних виходить, що склад С5 незважаючи на зниження на 2% ступені наповнення має навіть трохи більш високий КІ. При використанні склади С6 зі зниженим на 5% ступенем наповнення вдається зберегти КІ пластмаси приблизно на тому ж рівні й одночасно із цим завдяки низькому ступені наповнення й присутності пропонованого у винаході беміту додати їй винятково високі показники міцності й відносного по С1 39,6 0,4 60 С5 41,6 0,4 48 10 100 14,8 216 36,0 2,0 7,7 100 13,2 210 35,0 5,1 3,5 С6 44,6 0,4 45 10 100 14,7 241 34,6 3,6 8,0 довження при розриві. Приклад 13 У цьому прикладі розглянутий вплив високої дисперсності на КІ в поліаміді (ПА 6). Склад С7 містить комерційно доступний, кристалічний беміт АрАОН 60 з порівняльного приклада 2, а склад С8 містить пропонований у винаході беміт із приклада 10. Таблиця 9 Склад Ultramid 5B APYRAL® AOH60 Продукт із приклада 10 Сумарна кількість КІ (% О2) С7 70 30 100 23,0 Примітка: Ultramid 5B - поліамід 6 фірми BASF AG. Застосування пропонованого у винаході беміту дозволяє значно підвищити КІ. С8 70 30 100 30,8 17 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 88317 Підписне 18 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюBoehmite, the process for its preparation and the process for the preparation of fuse, the use of boehmite
Автори англійськоюREIMER ALFRED, SAUERWEIN REINER, SORGALLA MANFRED, EDENHARTER LUDWIG
Назва патенту російськоюБемит, способ его получения и способ получения затравки, применение бемита
Автори російськоюРаймер Альфред, Зауэрвайн Райнер, Зоргалла Манфред, Эденхартер Лудвиг
МПК / Мітки
МПК: C08K 3/22, C01F 7/44, C01F 7/02
Мітки: спосіб, застосування, затравки, беміт, беміту, одержання
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/9-88317-bemit-sposib-jjogo-oderzhannya-ta-sposib-oderzhannya-zatravki-zastosuvannya-bemitu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Беміт, спосіб його одержання та спосіб одержання затравки, застосування беміту</a>
Попередній патент: Заміна функціонального цукру
Наступний патент: Стрічковий відновлений тютюн в листах, спосіб його виготовлення (варіанти) та виготовлені з нього курильні вироби
Випадковий патент: Спосіб лікування гострої крововтрати за допомогою наночастинок оксиду заліза (ii, iii)