專利名稱：氫氧化鋁、氫氧化鋁漿液及含有此氫氧化鋁的樹(shù)脂組成物以及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種氫氧化鋁、氫氧化鋁漿液及含有此氫氧化鋁的樹(shù)脂組成物以及其制造方法。特別是有關(guān)于一種與樹(shù)脂混合時(shí)具有絕佳色散性的氫氧化鋁外形、含有此氫氧化鋁的氫氧化鋁漿液以及此氫氧化鋁的制造方法。
背景技術(shù)：
氫氧化鋁是一種樹(shù)脂填充劑，其可改善樹(shù)脂的物理性質(zhì)(表面硬度、耐沖擊強(qiáng)度等)。為了提升氫氧化鋁和樹(shù)脂所捏合成的樹(shù)脂組成的物理性質(zhì)，以氫氧化鋁做為填充劑的樹(shù)脂在色散性方面的改善上已多有研究(日本專利申請(qǐng)第2003-128916號(hào))。
然而，在公知的方法中，樹(shù)脂組成物卻很難制得具有足夠表面硬度的物品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氫氧化鋁，其可做為樹(shù)脂的填充物，以使得樹(shù)脂所形成的物品具有足夠的表面硬度。并且提供一種含有此氫氧化鋁的氫氧化鋁漿液。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種樹(shù)脂組成物以及一種上述氫氧化鋁的制造方法。
本發(fā)明是研究一種氫氧化鋁，其可做為樹(shù)脂的填充物，以使得樹(shù)脂所形成的物品具有足夠的表面硬度，以完成本發(fā)明。
本發(fā)明提出一種氫氧化鋁，其包括鎂和錳所組成的族群中的至少一種，其主要的晶相為水鋁礦、且為平均長(zhǎng)度為10nm至900nm的針狀顆粒。
而且，本發(fā)明提出一種含有上述氫氧化鋁和溶劑的氫氧化鋁漿液以及含有上述氫氧化鋁和樹(shù)脂的樹(shù)脂組成物。
再者，本發(fā)明提出一種氫氧化鋁的制造方法，其步驟包括(i)將氧化鋁中間體于攝氏150度或更高的溫度中且在羧酸鎂和羧酸錳所組成的族群中的至少一種存在下進(jìn)行水熱反應(yīng)處理，以及(ii)清洗所形成的氫氧化鋁。
本發(fā)明的氫氧化鋁可做為填充劑，以使得樹(shù)脂所形成的物品具有足夠的表面硬度，并且本發(fā)明的氫氧化鋁漿液可做為用來(lái)形成薄膜的涂布液體，其可改善樹(shù)脂形成的物品的表面硬度。此外，本發(fā)明的樹(shù)脂組成物含有此種氫氧化鋁，其所形成的物品具有足夠的表面硬度。
本發(fā)明的制造方法所形成的氫氧化鋁可做為樹(shù)脂的填充物，使得樹(shù)脂所形成的物品輕易具有足夠的表面硬度。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1為繪示例1和例2的氧化鋁中間體的電子顯微鏡照片。
圖2為繪示例1所形成的氫氧化鋁的穿透式電子顯微鏡照片。
圖3為繪示例2所形成的氫氧化鋁的穿透式電子顯微鏡照片。
實(shí)施方式本發(fā)明的氫氧化鋁氫氧化鋁的主要晶相為水鋁礦。水鋁礦是一種氫氧化鋁，化學(xué)式為Al2O3·H2O，其晶相可由X線粉末繞射技術(shù)來(lái)測(cè)得。
而且，此種氫氧化鋁含有鋁以外的金屬元素。此種金屬元素為鎂和錳所組成的族群中的至少一種，其含量通常約為氫氧化鋁的2wt％或更多，較佳的是約為5wt％或更多，且通常是15wt％或更少，較佳的是約為10wt％或更少。
再者，氫氧化鋁其主要顆粒為針狀，主要顆粒的平均長(zhǎng)度的尺寸約為10nm或更大，較佳的是約為50nm或更大，且通常約為900nm或更小，較佳的是約為500nm或更大，更佳的是約為200nm或更小。若是填充在樹(shù)脂中的氫氧化鋁的主要顆粒的平均長(zhǎng)度太小時(shí)，此種樹(shù)脂組成物所形成的物品的表面硬度不足。另一方面，若是主要顆粒的平均長(zhǎng)度太大時(shí)，此種樹(shù)脂組成物所形成的物品的表面硬度，可增加其填充于樹(shù)脂中的含量來(lái)提升。主要顆粒的平均寬度約為5nm或更大，且約為30nm或更小，且高寬比(＝平均長(zhǎng)度/平均寬度)約為5或更大，較佳的是約為7或更大，且約為30或更小。主要顆粒的平均長(zhǎng)度和平均寬度可由電子顯微鏡來(lái)測(cè)量。
通常，本發(fā)明的氫氧化鋁是由數(shù)個(gè)主要顆粒聚集而成的顆粒，其平均顆粒尺寸為0.1微米或更大。平均顆粒尺寸是以重量來(lái)計(jì)，其為重量累計(jì)分布50％的尺寸。以處理操作的觀點(diǎn)而言，氫氧化鋁的平均顆粒尺寸較大較佳，例如，較佳的是約為1微米或更大。然而，另一方面，若是平均顆粒尺寸太大，對(duì)于處理操作的效能上則會(huì)產(chǎn)生些許的影響，因此，其通常約為10微米或更小，較佳的是約為5微米或更小。
本發(fā)明的氫氧化鋁可以是已經(jīng)進(jìn)行表面處理者。使用已進(jìn)行表面處理過(guò)的氫氧化鋁做為填充物，可以改善樹(shù)脂組成物的耐沖擊性。
將此種氫氧化鋁與溶劑混合時(shí)，氫氧化鋁易地分散于溶劑之中。而將此種氫氧化鋁與樹(shù)脂捏合時(shí)，其亦可輕易地分散于樹(shù)脂之中。
本發(fā)明的氫氧化鋁漿液本發(fā)明的氫氧化鋁漿液含有上述的氫氧化鋁及溶劑。此種溶劑例如是水、醇等。在溶劑中的氫氧化鋁的含量通常約為0.1wt％或更高，較佳的是約為1wt％或更高，且約為25wt％或更低，較佳的是約為10wt％或更低。
通常氫氧化鋁漿液中含有45微米或更大的顆粒，其含量約為0.1wt％或更低。氫氧化鋁漿液可以涂在樹(shù)脂物品的表面，或是制成薄膜，再疊合上樹(shù)脂。
本發(fā)明的樹(shù)脂組成物樹(shù)脂組成物包含上樹(shù)脂氫氧化鋁以及一種樹(shù)脂。此種樹(shù)脂可選自于各種的熱塑性樹(shù)脂和熱固性樹(shù)脂。熱塑性樹(shù)脂的實(shí)例包含烯烴聚合物如烯烴單聚合物(聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯)、烯烴共聚合物(乙烯-丙烯雜亂共聚合物、乙烯-丙烯嵌段(block)共聚合物、丙烯-丁烯雜亂共聚合物、丙烯-丁烯嵌段共聚合物、乙烯-丙烯-丁烯共聚合物)；聚酯如芳香族聚酯，例如是聚對(duì)苯二甲酸乙酯(polyethylene terephthalate)及聚對(duì)苯二甲酸丁酯以及聚己內(nèi)酯(polycaprolactone)及聚羥丁酯(polyhydroxy butyrate)；以及脂肪族聚醯胺，如耐龍-6(nylon-6)、耐龍-66、耐龍-10、耐龍-12及耐龍-46。熱固性樹(shù)脂包括環(huán)氧樹(shù)脂、乙烯酯樹(shù)脂、酚樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、聚亞醯胺、聚胺基甲酸酯(polyurethane)、密胺樹(shù)脂(melamine resins)。通常，100重量份的樹(shù)脂中的氫氧化鋁含量約為0.05重量份以上，100重量份以下。
本發(fā)明的氫氧化鋁的制造方法上述的氫氧化鋁具有特定晶相及形狀且含有特定異金屬元素，其制造的方法包括(i)在羧酸鎂和羧酸錳所組成的族群中的至少一種存在下進(jìn)行水熱反應(yīng)處理(hydrothermal treatment)，以及(ii)清洗所形成的氫氧化鋁。
在上述步驟中是以氧化鋁的中間體做為步驟(i)的原料(在一些例子中，其稱的為過(guò)渡氧化鋁或活性氧化鋁)。其主要的晶相通常為χ、η、γ或ρ。制備氧化鋁中間體的較佳方法，是一種快速鍛燒法，此方法是將主要晶相為三水鋁石的氫氧化鋁置于熱氣流中鍛燒。氧化鋁中間體的平均顆粒的直徑以約為10微米以下較佳，更佳的是約為5微米以下。若是氧化鋁中間體的平均顆粒的直徑太大，在進(jìn)行水熱反應(yīng)處理后，會(huì)殘留粗的氧化鋁中間體，而使得色散性退化。
水熱反應(yīng)處理是在含有羧酸鹽的水的存在下進(jìn)行的。羧酸鹽的實(shí)例包括羧酸鎂如甲酸鎂、醋酸鎂、丙酸鎂、草酸鎂、戊二酸鎂、丁二酸鎂、丙二酸鎂、馬來(lái)酸鎂、己二酸鎂、檸檬酸鎂等；羧酸錳如甲酸錳、醋酸錳、丙酸錳、草酸錳、戊二酸錳、丁二酸錳、丙二酸錳、馬來(lái)酸錳、己二酸錳、檸檬酸錳等。水中的羧酸鹽的濃度約為0.01摩爾/升或更高，較佳的是約為0.1摩爾/升或更高，且約為5摩爾/升或更低，較佳的是約為3摩爾/升或更低。
水熱反應(yīng)處理是在約為攝氏150度或更高的溫度下進(jìn)行的，較佳的是在約為攝氏180度或更高的溫度下進(jìn)行的，且通常是在約為攝氏300度或更低的溫度下進(jìn)行的，更佳的是約為攝氏250度或更低的溫度下進(jìn)行的。水熱反應(yīng)處理的時(shí)間通常約為1小時(shí)或更長(zhǎng)且約為50小時(shí)或更短。
步驟(ii)的清洗，較佳的是以溶劑來(lái)進(jìn)行，例如是以水和醇，來(lái)移除氫氧化鋁表面上的羧酸鹽。
再者，所形成的氫氧化鋁可再進(jìn)行表面處理，其可采用已知的方法來(lái)處理。
實(shí)例本發(fā)明將以以下的實(shí)例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明，但其并非用以限制本發(fā)明。測(cè)量各實(shí)例的性質(zhì)的方法亦將說(shuō)明如下。
主要晶相以X線繞射儀(Rigaku Denki K.K.公司所制造的商品“RAD-RBRU-200”)來(lái)測(cè)量X線繞射光譜。此光譜中的峰值中，具有較高峰值強(qiáng)度的晶相定為主要晶相。
鎂、錳含量(wt％)以螢光X線分析儀來(lái)測(cè)量其含量。
主要顆粒的平均長(zhǎng)度(nm)、主要顆粒的平均寬度(mm)以穿透是電子顯微鏡拍攝樣品，測(cè)量照片中任意10個(gè)以上的主要顆粒的長(zhǎng)度和寬度。所測(cè)量的結(jié)果的平均值為主要顆粒的平均長(zhǎng)度和主要顆粒的平均寬度。
平均顆粒尺寸(微米)以雷射散射顆粒尺寸分布分析儀(Lead和Northrup公司所制造的“Microtrac HRA”)來(lái)測(cè)量顆粒尺寸的分布情形，由所得到的顆粒尺寸分布曲線可得知平均顆粒尺寸。
表面硬度(Rockwell值)在攝氏180度壓合模制，以形成5mm厚的樣品，依照J(rèn)IS-K-7202測(cè)量此樣品。使用鋼球R，其值以R刻度來(lái)表示。值愈高表示表面硬度愈大。
平均顆粒直徑(微米)以分析儀(Lead和Northrup公司所制造的“Microtrac HRA”)來(lái)測(cè)量顆粒直徑的分布情形，由所得到的顆粒直徑分布曲線可得知平均顆粒直徑。
例1[氧化鋁中間體的制備]以振動(dòng)研磨機(jī)將氧化鋁(住友化學(xué)公司所制造的“C-31”商品，其主要晶相為三水鋁石)磨碎，然后置于攝氏700度的空氣中快速鍛燒，以形成氧化鋁中間體，其主要晶相為ρ，平均顆粒直徑為3微米，電子顯微照片如圖1所示。
將上述的氧化鋁中間體56克和744克的水混合，再加入161.6克的四水合醋酸鎂(試藥級(jí)，由Wako Pure化學(xué)公司制造)，并使其溶解，以形成一種醋酸鎂水溶液中分散著氧化鋁中間體的漿液。水溶液中的醋酸鎂的濃度為0.94摩爾/升。
將漿液置于容量為1升的壓力鍋(Taiatsu Glass Kogyo K.K.公司制造)中，在500rpm的轉(zhuǎn)速、攝氏200度下進(jìn)行水熱反應(yīng)處理24小時(shí)。然后，冷卻漿液，以在漿液中析出固體，然后再清洗固體。在清洗時(shí)，將固體與5公升的水混合，再以離心機(jī)將固體和液體分離，然后回收固體。重復(fù)清洗三次，然后在烤箱中進(jìn)行干燥，以獲得氫氧化鋁。
所獲得的氫氧化鋁含有8.1wt％的鎂，其主要晶相為水鋁礦，且主要顆粒的形狀為針狀，平均長(zhǎng)度為150nm，平均寬度為10nm，高寬比為15，其電子顯微照片如圖2所示。此氫氧化鋁的平均顆粒尺寸為3微米。
將所得的氫氧化鋁5重量份及乙烯-丙烯共聚物95重量份(乙烯-丙烯嵌段共聚物，乙烯-丙烯嵌段共聚物的極限黏度[η]為1.4dl/g，乙烯-丙烯均相共聚物的極限黏度[η]為1.2dl/g，乙烯單元的含量為5.9wt％，乙烯-丙烯雜亂共聚物的含量為整個(gè)共聚合物的15wt％，乙烯-丙烯雜亂共聚物的的極限黏度[η]為2.3dl/g)與添加劑混合。然后，在攝氏180度且螺桿轉(zhuǎn)速為500rpm的雙螺桿擠壓機(jī)(Techno Bell公司制造的同向旋轉(zhuǎn)型螺桿尺寸為15mm×45L/D之商品“KZW15-45MG”)中將此混合物熔化捏合，以獲得表1所示的樹(shù)脂組成物物品。所使用的添加劑系采用KogyoSeiyaku K.K.所制造的“AR-2”商品、住友化學(xué)公司所制造的“GA-80”商品以及GE特用化學(xué)公司所制造的“ULTRANOX626”商品，其添加量分別為乙烯-丙烯共聚合物的0.05wt％、0.05wt％及0.1wt％。
比較例1以氫氧化鋁(住友化學(xué)公司所制造的“C-31”商品，其主要的晶相為三水鋁石，平均顆粒直徑為1微米)取代例1中制備氫氧化鋁的氧化鋁中間體，其它均與例1相同來(lái)制備。所形成的氫氧化鋁的主要晶相為水鋁礦，且主要顆粒的形狀為球狀，平均長(zhǎng)度為1000nm。將所形成的氫氧化鋁如同例1進(jìn)行[樹(shù)脂組成物的制備和評(píng)估]，其評(píng)估的的結(jié)果如表1所示。
表1

例2以四水合醋酸鎂-(水溶液中的醋酸鎂的濃度為0.93摩爾/升)來(lái)取代例1中的醋酸鎂，其它均采用與例1相同的條件來(lái)制備氫氧化鋁。所形成的氫氧化鋁含有12wt％的鎂，其主要晶相為水鋁礦，主要顆粒的形狀為針狀，平均長(zhǎng)度為150nm，平均寬度為20nm，高寬比為7.5。氫氧化鋁的平均顆粒尺寸為3微米，其電子顯微照片如圖3所示。使用此方法所形成的氫氧化鋁，可獲得和例1相同的樹(shù)脂組成物。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟知此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作一些的變動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視其權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種氫氧化鋁，其包括鎂和錳所組成的族群中的至少一種金屬元素，且其主要晶相為水鋁礦(boehmite)，顆粒的形狀為針狀，平均長(zhǎng)度約為10nm至約為900nm。
2.如權(quán)利要求1所述的氫氧化鋁，其特征在于該平均長(zhǎng)度約為50nm至500nm。
3.如權(quán)利要求1所述的氫氧化鋁，其特征在于該平均長(zhǎng)度約為50nm至200nm。
4.如權(quán)利要求1所述的氫氧化鋁，其特征在于該金屬元素的含量約為該氫氧化鋁的2wt％至15wt％。
5.如權(quán)利要求1所述的氫氧化鋁，其特征在于該氫氧化鋁以雷射散射顆粒尺寸分布分析儀測(cè)量時(shí)，其平均顆粒尺寸約為0.1微米或更大。
6.如權(quán)利要求1所述的氫氧化鋁，其特征在于該氫氧化鋁為一種經(jīng)過(guò)表面處理的氫氧化鋁。
7.一種氫氧化鋁漿液，其包括權(quán)利要求1至6中任一所述的氫氧化鋁和一種溶劑。
8.如權(quán)利要求7所述的氫氧化鋁漿液，其特征在于該溶劑是選自于水和醇所組成的族群中的至少一種。
9.如權(quán)利要求7所述的氫氧化鋁漿液，其特征在于該漿液中的氫氧化鋁的濃度約為0.1wt％至25wt％。
10.一種樹(shù)脂組成物，其包括權(quán)利要求1至6中任一所述的氫氧化鋁和一種樹(shù)脂。
11.如權(quán)利要求10所述的樹(shù)脂，其特征在于該樹(shù)脂是選自于熱塑性樹(shù)脂和熱固性樹(shù)脂所組成的族群中的至少一種樹(shù)脂。
12.如權(quán)利要求10所述的樹(shù)脂，其特征在于該氧化鋁的含量為100重量份的樹(shù)脂中含有約為0.05至100重量份。
13.一種氫氧化鋁的制造方法，包括(i)將一氧化鋁中間體于約為攝氏150度或更高的溫度中且在羧酸鎂和羧酸錳所組成的族群中的至少一種存在下進(jìn)行水熱反應(yīng)處理；以及(ii)清洗所形成的氫氧化鋁。
14.如權(quán)利要求13所述的氫氧化鋁的制造方法，其特征在于該氧化鋁中間體的主要晶相為χ、η、γ或ρ。
15.如權(quán)利要求13所述的氫氧化鋁的制造方法，其特征在于該氧化鋁中間體的形成方法為快速鍛燒(flash calcining)主要晶相為三水鋁石氫氧化鋁。
16.如權(quán)利要求13所述的氫氧化鋁的制造方法，其特征在于該氧化鋁中間體的平均顆粒直徑約為10微米或更小。
17.如權(quán)利要求13所述的氫氧化鋁的制造方法，其特征在于該羧酸鹽的濃度約為0.01摩爾/升至5摩爾/升。
全文摘要
一種氫氧化鋁、含有此氫氧化鋁的氫氧化鋁漿液及樹(shù)脂組成物以及其制造方法。此氫氧化鋁包括鎂和錳所組成的族群中的至少一種金屬元素，且其主要晶相為水鋁礦(boehmite)，顆粒的形狀為針狀，平均長(zhǎng)度約為10nm至約為900nm。
文檔編號(hào)C01G45/00GK1621350SQ20041008644
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日
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