專利名稱：氫氧化鋁、氫氧化鋁的生產(chǎn)方法和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氫氧化鋁、氫氧化鋁的生產(chǎn)方法、氫氧化鋁的使用方法、以及使用氫氧化鋁的輪胎胎面的橡膠混合物。更具體地講，本發(fā)明涉及除用于諸如橡膠填料等的主要用途外，還可以用于諸如用于油漆、合成樹(shù)脂、粘合劑、紙等的填料以及用于造紙/裝飾紙的試劑之類的多種用途的氫氧化鋁，涉及生產(chǎn)氫氧化鋁的方法，涉及包括在橡膠中包含氫氧化鋁的氫氧化鋁的用法、作為輪胎胎面的橡膠混合物的填料的氫氧化鋁的用法以及涉及使用氫氧化鋁的輪胎胎面的橡膠混合物。
作為橡膠補(bǔ)強(qiáng)填料，一般使用炭黑。輪胎胎面使用含有炭黑的橡膠時(shí)，產(chǎn)生的問(wèn)題是，滾動(dòng)阻力增加，并且燃料消耗增加。
另一方面，隨著汽車性能的提高，輪胎所需的抗滑性能變得更加嚴(yán)重。解決這些問(wèn)題的已知的常規(guī)技術(shù)是添加二氧化硅(白碳)作填料。
然而，添加二氧化硅時(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)阻力減小的問(wèn)題，在捏合時(shí)橡膠和二氧化硅的粘度大，而且加工性能不足，導(dǎo)致生產(chǎn)力的降低。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供可以用作填料的氫氧化鋁，它可以提高捏合輪胎胎面橡膠時(shí)的加工性能和生產(chǎn)力，而在添加到輪胎胎面橡膠混合物中時(shí)的情況下賦予輪胎胎面橡膠以足夠的補(bǔ)強(qiáng)作用諸如足夠的抗滑性能。本發(fā)明的另一目標(biāo)是當(dāng)用作輪胎胎面橡膠混合物的填料時(shí)提供足夠的滾動(dòng)阻力減小作用。
在這些情況下，本發(fā)明人經(jīng)過(guò)深入研究，實(shí)現(xiàn)了上述目標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，具有特殊顆粒大小、特殊BET比表面積和特殊孔徑大小的氫氧化鋁可以用作完全或部分地滿足上述目標(biāo)的填料。我們也發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌下將堿性溶液和酸性溶液(一種或兩種溶液含有鋁離子)混合和中和，可以獲得該氫氧化鋁。因此完成了本發(fā)明。
本發(fā)明提供了其二級(jí)顆粒的平均顆粒大小為0.1-8μm、BET比表面積不低于約30m2/g、孔徑分布的最大值為5-100nm的氫氧化鋁。
本發(fā)明也提供生產(chǎn)氫氧化鋁(其中二級(jí)顆粒的平均顆粒大小為0.1-8μm，BET比表面積不低于約30m2/g，孔徑分布的最大值為5-100nm)的方法，包括在高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌下，將堿性溶液和酸性溶液(一種或兩種溶液含有鋁離子)混合和中和，分離所得的中和反應(yīng)產(chǎn)物，隨后洗滌，進(jìn)一步用急驟干燥器、熱空氣轉(zhuǎn)移型干燥器或真空干燥器干燥。
本發(fā)明也提供包括橡膠中含有氫氧化鋁(其中二級(jí)顆粒的平均顆粒大小為0.1-8μm，BET比表面積不低于約30m2/g，孔徑分布的最大值為5-100nm)的使用氫氧化鋁的方法，以及將氫氧化鋁用作輪胎胎面的橡膠混合物的填料的方法。
本發(fā)明也提供含有橡膠成分和氫氧化鋁(二級(jí)顆粒的平均顆粒大小為0.1-8μm，BET比表面積不低于約30m2/g，孔徑分布的最大值為5-100nm)的輪胎胎面橡膠混合物，含有的氫氧化鋁的比例為每100重量份橡膠成分10-200重量份。
關(guān)于本發(fā)明的氫氧化鋁，二級(jí)顆粒的平均顆粒大小為0.1-8μm，BET比表面積不低于約30m2/g，孔徑分布的最大值為5-100nm。例如氫氧化鋁用作輪胎胎面橡膠中添加的填料。
本發(fā)明氫氧化鋁的BET比表面積必須不低于大約30m2/g，最好為30-500m2/g，更好為50-350m2/g。當(dāng)氫氧化鋁的BET比表面積低于約30m2/g時(shí)，不能獲得橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用。另一方面，氫氧化鋁的BET比表面積越大，橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用就越強(qiáng)。然后，當(dāng)它超過(guò)350m2/g時(shí)，氫氧化鋁的分散性能稍微降低，并且添加的橡膠的強(qiáng)度稍微降低。
在本發(fā)明的氫氧化鋁中，孔徑分布的最大值為5-100nm，最好為8-80nm。孔徑分布的最大值是指在指數(shù)孔徑大小體積分布圖中用水銀孔率法或N2吸附法測(cè)定的最大值。在5-100nm范圍內(nèi)的孔徑分布的最大值不必是最大值，本發(fā)明的氫氧化鋁可以具有5-100nm范圍之外的其它最大值。當(dāng)孔徑分布的最大值低于大約5nm或高于大約100nm時(shí)，不能獲得橡膠所需的補(bǔ)強(qiáng)作用。
本發(fā)明氫氧化鋁的二級(jí)顆粒的平均顆粒大小為0.1-8μm，最好為0.1-5μm。在本發(fā)明中，二級(jí)顆粒的平均顆粒大小可以在以下條件下測(cè)定測(cè)定方式為離心沉降方式，旋轉(zhuǎn)方式是240rpm/min的加速度旋轉(zhuǎn)，使用離心沉降型顆粒大小分布測(cè)量裝置Model SA-CP3(由ShimadzuCo.生產(chǎn))。通過(guò)將測(cè)量目標(biāo)氫氧化鋁懸浮于0.2％(重量)水合六偏磷酸鈉中，隨后經(jīng)過(guò)10分鐘的超聲波分散處理，制備測(cè)量溶液，然后將所得的測(cè)量溶液用于測(cè)量。
本發(fā)明氫氧化鋁的初級(jí)顆粒大小為大約10-100nm。初級(jí)顆粒大小用場(chǎng)致發(fā)射型掃描電子顯微鏡FE-SEM，Model S-4500(由HitachiSeisakusho Co.生產(chǎn))測(cè)量。初級(jí)顆粒是顆粒的最小單元并且很容易附聚成為二級(jí)顆粒。
另一方面，本發(fā)明的氫氧化鋁可以可選地用多種表面處理劑處理。表面處理劑可能是用來(lái)在將本發(fā)明氫氧化鋁與諸如橡膠等的樹(shù)脂?；旌系那闆r下改善分散性能以及改善氫氧化鋁和樹(shù)脂之間界面的粘合性能的非常有效的手段。應(yīng)用的表面處理劑的實(shí)例包括已知的有機(jī)處理劑和無(wú)機(jī)分散劑。更具體的實(shí)例包括多種偶合劑、脂肪酸金屬鹽、脂肪酸、醇等。
本發(fā)明的氫氧化鋁可以通過(guò)以下步驟獲得在高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌下，將堿性溶液和酸性溶液(一種或兩種溶液含有鋁離子)混合和中和，過(guò)濾所得的中和反應(yīng)產(chǎn)物，隨后洗滌，進(jìn)一步用急驟干燥器、熱空氣轉(zhuǎn)移型干燥器或真空干燥器干燥。
在本發(fā)明中，高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌是指使用諸如高速攪拌器、勻漿器等的攪拌器時(shí)，由于在圓周速度為大約1-40m/sec的高速旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)或轉(zhuǎn)子與定子或篩網(wǎng)之間(即攪拌器包含高速旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)或轉(zhuǎn)子和距旋轉(zhuǎn)部分的間隙不超過(guò)2mm處的周邊部分裝備的定子或篩網(wǎng))產(chǎn)生的機(jī)械能(例如剪切力、壓力的改變、空化、碰撞力、勢(shì)核心等)造成的攪拌。
高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌器的實(shí)例包括T.K.Homomixer、T.K.Homomic inlineflow、Homojetter M(上述攪拌器由Tokushu Kika KogyoCo.，Ltd.生產(chǎn))、Cleamix(由M.Technic Co.，Ltd.生產(chǎn))、Polytron勻漿器、Megatron勻漿器(由Kinematica Co.生產(chǎn))、Supraton(由Tsukishima Kikai Co.，Ltd.生產(chǎn))等。
關(guān)于這些高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌器的條件，剪切速率可以用x/y X103sec-1表示，其中高速旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)或轉(zhuǎn)子的圓周速度為xm/sec，渦輪機(jī)或轉(zhuǎn)子與定子或篩網(wǎng)之間的間隙為ymm。
本發(fā)明的高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌是指能夠產(chǎn)生不低于大約1000sec-1剪切速率的高度剪切攪拌。當(dāng)剪切速率低于大約1000sec-1時(shí)，兩種溶液(即堿性溶液和酸性溶液)的混合以及所得的含氫氧化鋁顆粒漿的機(jī)械分散作用是不夠的，使得易于生成粗附聚塊。
由于在堿性溶液和酸性溶液之間的中和反應(yīng)以非常快的速率進(jìn)行，因此在反應(yīng)中氫氧化鋁立刻沉淀。因而，當(dāng)用一般的螺旋式低速旋轉(zhuǎn)攪拌器和中速旋轉(zhuǎn)攪拌器進(jìn)行中和反應(yīng)時(shí)，易于生成粗附聚塊。另一方面，當(dāng)在堿性溶液和酸性溶液之間的中和反應(yīng)在高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌下進(jìn)行時(shí)，兩種溶液的均勻混合快速進(jìn)行。因此，由堿性溶液和酸性溶液局部非均勻混合引起的粗顆粒的生成減少，可以獲得超細(xì)的氫氧化鋁。
反應(yīng)中所用裝置的實(shí)例包括分批裝置和連續(xù)反應(yīng)裝置。溶液的加入順序和加入所需的時(shí)間沒(méi)有特別的限制。
對(duì)于分批裝置，一般使用那些包含作為反應(yīng)容器的罐、罐內(nèi)帶有的高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌裝置的分批裝置。使用上述裝置時(shí)，可以使用預(yù)先在反應(yīng)容器內(nèi)加入堿金屬鋁酸鹽溶液或酸性溶液，然后在高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌下滴加酸性溶液或堿性溶液的方法，或使用先在反應(yīng)容器內(nèi)加入諸如水之類的分散介質(zhì)，同時(shí)將堿性溶液和酸性溶液在高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌下加入分散介質(zhì)中。在后一種方法的情況下，可以使用預(yù)先將待加入反應(yīng)容器中的分散介質(zhì)的pH調(diào)至預(yù)定值，然后加入堿性溶液和酸性溶液，同時(shí)保持pH。
連續(xù)裝置的實(shí)例包括罐型連續(xù)裝置和管道型連續(xù)裝置。罐型連續(xù)裝置是包含裝有高速旋轉(zhuǎn)剪切裝置的罐的裝置，使用在罐中連續(xù)供應(yīng)堿性溶液和酸性溶液并在反應(yīng)后通過(guò)出口得到沉淀的氫氧化鋁和溶液的方法。管道型連續(xù)裝置是包含加入管道中的高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌器的裝置，使用在管道內(nèi)連續(xù)供應(yīng)堿性溶液和酸性溶液的方法。
在本發(fā)明中，在高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌下的反應(yīng)溫度優(yōu)選保持在大約0-50℃，最好為大約0-30℃。在鋁酸鈉的中和反應(yīng)中，當(dāng)反應(yīng)溫度升高時(shí)，晶體生長(zhǎng)明顯加快，獲得具有較大初級(jí)顆粒的顆粒。因此，當(dāng)反應(yīng)溫度高于50℃時(shí)，易于生成初級(jí)顆粒生長(zhǎng)的、具有小比表面積的氫氧化鋁。
在本發(fā)明中，中和反應(yīng)的中和程度不特別限制?？梢栽谥T如中性條件、過(guò)酸性的溶液的條件或過(guò)堿性的溶液條件之類的任何條件下進(jìn)行制備。諸如過(guò)酸性溶液的條件、中性條件或過(guò)堿性溶液的條件之類的任何條件可以根據(jù)所得的氫氧化鋁的用途進(jìn)行選擇。
中和反應(yīng)中使用的堿性溶液的種類不特別限制。
堿性溶液的實(shí)例包括氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、水合氨溶液等，含有鋁離子的堿性溶液包括鋁酸鈉溶液、鋁酸鉀溶液等。
所用的堿性溶液的濃度不特別限制。例如，使用堿金屬鋁酸鹽溶液時(shí)，堿性溶液的鋁濃度根據(jù)Al2O3，最好為大約5-400g/l，更好為大約15-250g/l。使用鋁酸鈉溶液時(shí)，鋁酸鈉溶液的Na2O與Al2O3的摩爾比的范圍優(yōu)選為大約1.0-10，最好為大約1.4-8。
當(dāng)堿金屬鋁酸鹽溶液的鋁濃度高時(shí)，處于的狀態(tài)是，顆粒生長(zhǎng)速率快，而且附聚速率加快。因而，易于不能獲得高度分散的、不含粗顆粒的顆粒。另一方面，當(dāng)堿金屬鋁酸鹽溶液的鋁濃度低時(shí)，待沉淀的氫氧化鋁的重量低，而且生產(chǎn)力易于降低。
堿金屬鋁酸鹽溶液的實(shí)例包括鋁酸鈉溶液、鋁酸鉀溶液等。考慮到可得性和經(jīng)濟(jì)效益，最好使用一般在由鋁土礦獲得鋁的Bayer法中使用的鋁酸鈉溶液。
另一方面，酸性溶液不特別限制，可使用無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸。無(wú)機(jī)酸的實(shí)例包括硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、過(guò)氯酸、硼酸等，有機(jī)酸的實(shí)例包括諸如甲酸、乙酸、丙酸等的羧酸、諸如草酸等的二羧酸以及諸如葡萄糖酸等的羥基羧酸。
作為含有鋁離子的酸性溶液，可以使用諸如硫酸鋁、硝酸鋁等的無(wú)機(jī)鹽溶液和諸如乙酸鋁等的有機(jī)鹽溶液。
通過(guò)將堿性溶液和酸性溶液按照上述方法進(jìn)行攪拌、混合和中和處理，沉淀作為中和反應(yīng)產(chǎn)物的氫氧化鋁。在本發(fā)明中，通過(guò)諸如過(guò)濾、洗滌，然后用急驟干燥器、熱空氣轉(zhuǎn)移型干燥器或真空干燥器干燥，獲得氫氧化鋁。
根據(jù)機(jī)理，干燥器一般分為以下八種類型，即(1)物質(zhì)儲(chǔ)藏型干燥器，(2)物質(zhì)轉(zhuǎn)移型干燥器，(3)物質(zhì)攪拌型干燥器，(4)熱空氣轉(zhuǎn)移型干燥器，(5)圓柱形干燥器，(6)紅外干燥器，(7)真空干燥器以及(8)高頻干燥器(Chemical Engineering Handbook，Maruzen)。急驟干燥器為不在常規(guī)干燥器范圍內(nèi)的、利用閃蒸(自汽化)的干燥器。
本發(fā)明中的急驟干燥器具有這樣一種結(jié)構(gòu)，使得通過(guò)出口加壓噴霧溶液(加熱至高于在大氣壓下的沸點(diǎn)的溫度)來(lái)蒸發(fā)溶劑，藉此獲得固體顆粒。
本發(fā)明中的熱空氣轉(zhuǎn)移型干燥器是指用來(lái)在高溫下、在熱空氣中干燥諸如漿之類的含液體粉末的干燥器。具體地說(shuō)，流化床干燥器、氣載干燥器和噴霧干燥器相當(dāng)于熱空氣轉(zhuǎn)移型干燥器。流化床干燥器的實(shí)例包括淤漿干燥機(jī)、傳導(dǎo)流干燥器(兩種干燥器都由OkawaraSeisakusho Co.，Ltd.生產(chǎn)的)和介質(zhì)流體干燥器(由Nara Kikai SeisakushoCo.，Ltd.生產(chǎn))。氣載干燥器的實(shí)例包括閃噴干燥器(由Kurimoto TekkoCo.，Ltd.生產(chǎn))。噴霧干燥器的實(shí)例包括Spray干燥器(由Nara KikaiSeisakusho Co.，Ltd.和Okawara Seisakusho Co.，Ltd.生產(chǎn))和Mobileminor(由Niro A/S生產(chǎn))。
另外，真空干燥器是用來(lái)在真空氛圍下可選地冷卻或加熱待干燥的物質(zhì)的裝置。真空干燥器的實(shí)例包括MZ處理器、Belmax(兩種干燥器都由Okawara Seisakusho Co.，Ltd.生產(chǎn))、真空回旋干燥器(由TokujuKosakusho Co.，Ltd.生產(chǎn))和真空轉(zhuǎn)鼓干燥器(由Kusunoki SeisakushoCo.，Ltd.生產(chǎn))。
在本發(fā)明中，在中和反應(yīng)之后可選地進(jìn)行老化。結(jié)晶形式或顆粒形式的氫氧化鋁可以通過(guò)老化進(jìn)行修改。老化后將氫氧化鋁用作例如填料時(shí)，與老化前使用氫氧化鋁的情況相比，顯示出提高的分散性能和補(bǔ)強(qiáng)性能。老化的方法不特別限制，其實(shí)例包括在沉淀后立刻老化中和反應(yīng)產(chǎn)物的方法、包括從反應(yīng)溶液中分離中和反應(yīng)產(chǎn)物、可選地洗滌分離的產(chǎn)物、隨后浸入分別制備的溶液中以進(jìn)行老化的方法等。老化條件的實(shí)例包括在正常壓力下改變個(gè)別溫度的條件、在加壓下進(jìn)行老化的條件等。一般通過(guò)最好在大約0-60℃，在正常壓力下最好保持混合30分鐘至大約1星期來(lái)進(jìn)行老化。
在本發(fā)明中，在高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌下混合時(shí)也可以允許水溶性聚合物共存。將水溶性聚合物吸附在沉淀的氫氧化鋁顆粒表面，以使顆粒相互排斥，藉此給與分散作用。作為水溶性聚合物，在酸性至中性溶液中，最好使用聚丙烯酸酯，而在中性至堿性溶液中，最好使用聚丙烯酰胺。
在本發(fā)明中，氫氧化鋁可以可選地經(jīng)過(guò)老化處理。因此，由于附聚的顆粒幾乎可以研磨成初級(jí)顆粒，可以獲得對(duì)分散性能較好的改進(jìn)作用。研磨可以用已知的研磨裝置進(jìn)行。在濕磨的情況下，可以使用塔式濕磨機(jī)(由Kubota Co.，Ltd.生產(chǎn))、Apex碾磨機(jī)(由Kotobuki GikenKogyo Co.，Ltd.生產(chǎn))、Micros(由Nara Kikai Seisakusho Co.，Ltd.生產(chǎn))、Dyno碾磨機(jī)(由Kabushikikaisha Shinmaru enterprise生產(chǎn))等。對(duì)于干磨機(jī)，可以使用噴射碾機(jī)(由Seishin Kigyo，Nihon Newmatic KogyoCo.，Ltd.或Nisso Engineering Co.，Ltd.生產(chǎn))、氣流噴射碾機(jī)(由NisshinEngineering Co.，Ltd.生產(chǎn))、逆噴射碾機(jī)(由Hosokawa Micron Co.，Ltd.生產(chǎn))、Kolloplex(由Hosokawa Micron Co.，Ltd.生產(chǎn))、針式碾磨機(jī)、振動(dòng)式碾磨機(jī)、球式碾磨機(jī)等。
本發(fā)明的氫氧化鋁最好用于輪胎胎面的橡膠混合物。作為輪胎胎面的橡膠混合物中使用的橡膠成分，可以使用那些在相應(yīng)領(lǐng)域中已知的組分，除苯乙烯-丁二烯橡膠外，還有諸如順式-1，4-聚異戊二烯、低順式-1，4-聚丁二烯、乙烯-丙烯-二烯橡膠、2-氯丁二烯、；鹵代丁基橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、天然橡膠等。根據(jù)原材料橡膠成分和組合物中所用的其它無(wú)機(jī)填料的量，可以改變加入橡膠成分的氫氧化鋁的量，但氫氧化鋁的一般用量范圍為100重量份橡膠成分大約10-200重量份。在輪胎胎面橡膠混合物中，除本發(fā)明的氫氧化鋁外，還可以可選地含有無(wú)機(jī)填料(例如炭黑、二氧化硅、滑石、粘土等)、操作油、硅烷偶聯(lián)劑、硫化劑、抗氧化劑等。
如此獲得的輪胎胎面橡膠混合物可以改進(jìn)抗滑性能并減小滾動(dòng)阻力。此外，與捏合橡膠和二氧化硅的情況相比，在捏合橡膠和氫氧化鋁時(shí)橡膠混合物的粘度小，而且加工性能也出眾。
如上所述，本發(fā)明的氫氧化鋁具有特殊平均顆粒大小的二級(jí)顆粒、特殊的BET比表面積和特殊的孔徑分布，并且具有以下作用。也就是說(shuō)，本發(fā)明氫氧化鋁添加到輪胎胎面的橡膠混合物中時(shí)，賦予橡膠混合物以改進(jìn)抗滑性能和降低滾動(dòng)阻力的足夠作用，同時(shí)，捏合橡膠和氫氧化鋁時(shí)的粘度降低，藉此提高加工性能和生產(chǎn)力。因此，其工業(yè)利用值大。
以下實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但不解釋為限制本發(fā)明的范圍。在本發(fā)明中，粉末的物理性質(zhì)和填充的橡膠混合物的物理性質(zhì)以以下方式測(cè)量。
BET比表面積使用流化比表面積自動(dòng)測(cè)量裝置(由Shimadzu Co.，生產(chǎn)，商品名Flow Soap II2300PC-1A)測(cè)量。
二級(jí)顆粒的平均顆粒大小通過(guò)加速度為240rpm/min的離心沉積的方式，用離心沉積型顆粒大小分布測(cè)量裝置Model SA-CP3(由Shimadzu Co.生產(chǎn))測(cè)定。溶液是通過(guò)將測(cè)定標(biāo)的物氫氧化鋁懸浮在0.2％(重量)六偏磷酸鈉水溶液中，接著將其進(jìn)行超聲波分散處理10分鐘制備的，用所得溶液進(jìn)行測(cè)量。
孔徑大小用N2吸附法測(cè)量的值低于3.2nm，而水銀孔率法(由Cantacrom Co.生產(chǎn)的Autoscan 33)測(cè)量值不低于3.2nm。
抗滑性能通過(guò)在以下條件下測(cè)量獲得tanδ-溫度分散曲線頻率為10Hz，起始應(yīng)變?yōu)?0％，振幅為±0.25％，按照J(rèn)IS K-6394加熱速率為2℃/分鐘，測(cè)量分散曲線中0℃時(shí)的tanδ。這里，tanδ顯示彈性儲(chǔ)能模量G’與彈性損耗模量G”之比，即G”/G’。所得的測(cè)量值用相對(duì)值顯示，假設(shè)比較實(shí)施例1中獲得的填充的橡膠混合物的測(cè)量值為100。該相對(duì)值越小，抗滑性能就越好。
滾動(dòng)阻力按照J(rèn)IS K-6394測(cè)量在上述條件下獲得tanδ-溫度分散曲線中在60℃的tanδ。所得的測(cè)量值用相對(duì)值顯示，假設(shè)比較實(shí)施例1中獲得的填充的橡膠混合物的測(cè)量值為100。該相對(duì)值越小，滾動(dòng)阻力就越低。
加工性能如果制備含有氫氧化鋁的橡膠混合物，在完成橡膠和氫氧化鋁的捏合前立刻讀出獲得的轉(zhuǎn)距，由所得的值評(píng)價(jià)加工性能。所得的測(cè)量值用相對(duì)值顯示，假設(shè)比較實(shí)施例1中獲得的填充的橡膠混合物的測(cè)量值為100。該相對(duì)值越小，加工性能就越好。
實(shí)施例1(氫氧化鋁的生產(chǎn))在剪切速率為11000sec-1，使用Homomixer(由Tokushu KikaKogyo Co.，Ltd.生產(chǎn)，商品名T.K.Homojetter，Model M)的條件下，用大約3分鐘的時(shí)間，一邊冰浴，一邊將作為酸性溶液的600ml水合硫酸鋁溶液(鋁濃度以Al2O3計(jì)算，為5.3％(重量))加入帶有折流板的不銹鋼罐中作為堿性溶液的1升鋁酸鈉溶液(鈉濃度以Na2O計(jì)，為125g/l，摩爾比Na2O/Al2O31.55)中，以進(jìn)行中和反應(yīng)。加入后連續(xù)攪拌15分鐘，以獲得氫氧化鋁漿。在中和反應(yīng)期間，最終溫度為15℃。
將如此獲得的氫氧化鋁漿離心，只回收固體內(nèi)含物，重復(fù)將固體內(nèi)含物懸浮于2升去離子水中、然后分離固相的步驟7次。然后，產(chǎn)物用去離子水(總量為大約14升)洗滌。洗滌后將濕餅再分散于水中，將餅濃度調(diào)至6％，然后用噴霧干燥器(由Niro A/S生產(chǎn)，商品名Mobile minor type)在250℃(干燥器入口溫度)和100℃(干燥器出口溫度)的干燥溫度、1.2kg/cm2的噴霧器壓力下干燥，獲得氫氧化鋁粉末。所得的氫氧化鋁粉末的粉末物理性質(zhì)示于表1中。
實(shí)施例2按照實(shí)施例1描述的同樣方式，只是將中和所用的原材料改為533ml鋁酸鈉溶液(鈉濃度以Na2O計(jì)，為125g/l，摩爾比Na2O/Al2O31.55)和880ml水合硫酸鋁溶液(鋁濃度以Al2O3計(jì)，為3.2％(重量))，獲得氫氧化鋁粉末。所得的氫氧化鋁粉末的粉末物理性質(zhì)示于表1中。
實(shí)施例3按照實(shí)施例1描述的同樣方式制得氫氧化鋁淤漿，不同的是，在中和反應(yīng)后，在11000sec-1的剪切速率下攪拌15分鐘，然后在3300sec-1的剪切速率下再攪拌2小時(shí)以進(jìn)行老化。老化后的溫度為8℃。洗滌所得的氫氧化鋁漿，然后按照實(shí)施例1描述的同樣方式干燥，獲得氫氧化鋁粉末。所得的氫氧化鋁粉末的粉末物理性質(zhì)示于表1中。
實(shí)施例4(含有氫氧化鋁的橡膠成分的制備)
將137.5重量份SBR(丁二烯中苯乙烯含量/乙烯基單位含量＝30/50(重量％/％)，Aroma-oil37.5重量份，Mooney粘度ML1+4100℃55，含有大約60％(重量)支鏈部分(起因于生產(chǎn)時(shí)加入的SiCl4)的聚合的苯乙烯-丁二烯橡膠溶液)、78.4重量份氫氧化鋁(在實(shí)施例1-3中獲得的每種氫氧化鋁)、10.1重量份Aroma-oil(由Kyodo Sekiyu Co.，Ltd.生產(chǎn)，商品名X-140)和12.8重量份硅烷偶聯(lián)劑(由Degussa AG生產(chǎn)，商品名X-505)按次順序?qū)霚囟阮A(yù)先調(diào)至110℃的Laboplastomill(由Toyo Seiki Seisakusho Co.，Ltd.生產(chǎn)，型號(hào)30-C150，混合器型號(hào)B-75)中，在葉片回轉(zhuǎn)為80rpm下捏合3分鐘。將葉片回轉(zhuǎn)升至100rpm后，混合物再捏合2分鐘，獲得含有氫氧化鋁的橡膠混合物。
將混合物在160℃硫化45分鐘，測(cè)量所得的硫化產(chǎn)物的物理性質(zhì)。結(jié)果示于表1中。
比較實(shí)施例1按照實(shí)施例4描述的相同方式，只是用White Carbon(由DegussaCo.生產(chǎn)，商品名Ultrasil VN3 GR)代替氫氧化鋁，獲得含有橡膠和White Carbon的混合物。
將混合物在160℃硫化45分鐘，測(cè)量所得的硫化產(chǎn)物的物理性質(zhì)。結(jié)果示于表1中。
比較實(shí)施例2按照實(shí)施例4描述的相同方式，只是在制備含有氫氧化鋁的橡膠混合物時(shí)，將市售氫氧化鋁(由Sumitomo Chemical Industries Co.，Ltd.生產(chǎn)，商品名C-301)用作氫氧化鋁，獲得含有氫氧化鋁的橡膠混合物。將混合物在160℃硫化45分鐘，測(cè)量所得的硫化產(chǎn)物的物理性質(zhì)。結(jié)果示于表1中。
<表1>
權(quán)利要求
1.氫氧化鋁，其中二級(jí)顆粒的平均顆粒大小為0.1-8μm，BET比表面積不低于約30m2/g，孔徑分布的最大值為5-100nm。
2.按照權(quán)利要求1的氫氧化鋁，它是經(jīng)過(guò)表面處理獲得的。
3.按照權(quán)利要求1的氫氧化鋁，它是通過(guò)以下步驟獲得的在高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌下，將堿性溶液和酸性溶液(其中一種或兩種溶液含有鋁離子)混合和中和，分離所得的中和反應(yīng)產(chǎn)物，隨后洗滌，進(jìn)一步用急驟干燥器、熱空氣轉(zhuǎn)移型干燥器或真空干燥器干燥。
4.生產(chǎn)二級(jí)顆粒的平均顆粒大小為0.1-8μm、BET比表面積不低于約30m2/g、孔徑分布的最大值為5-100nm的氫氧化鋁的方法，包括在高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌下，將堿性溶液和酸性溶液(一種或兩種溶液含有鋁離子)混合和中和，分離所得的中和反應(yīng)產(chǎn)物，并將產(chǎn)物干燥。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其中所得中和反應(yīng)產(chǎn)物用急驟干燥器、熱空氣轉(zhuǎn)移型干燥器或真空干燥器干燥。
6.按照權(quán)利要求4或5的方法，其中在分離后，將所得中和反應(yīng)產(chǎn)物洗滌并干燥。
7.按照權(quán)利要求4或5的方法，其中堿性溶液為堿金屬鋁酸鹽、氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨的水溶液。
8.按照權(quán)利要求4或5的方法，其中酸性溶液為硫酸鋁、硫酸、鹽酸或乙酸的水溶液。
9.按照權(quán)利要求4或5的方法，其中高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌是用來(lái)產(chǎn)生不低于大約1000sec-1剪切速率的高剪切條件。
10.按照權(quán)利要求4或5的方法，其中在高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌下混合和中和時(shí)，允許水溶性聚合物共存。
11.按照權(quán)利要求4或5的方法，其中在高速旋轉(zhuǎn)剪切攪拌下混合和中和時(shí)，反應(yīng)溫度的范圍為0-50℃。
12.按照權(quán)利要求4或5的方法，其中將中和反應(yīng)后獲得的氫氧化鋁進(jìn)行老化。
13.按照權(quán)利要求4或5的方法，其中在高速旋轉(zhuǎn)剪切混合下，在混合和中和的任何階段，將所得的中和反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行研磨處理，以進(jìn)行干燥。
14.使用氫氧化鋁的方法，包括在橡膠混合物著中含有二級(jí)顆粒的平均顆粒大小為0.1-8μm、BET比表面積不低于約30m2/g、孔徑分布的最大值為5-100nm的氫氧化鋁。
15.按照權(quán)利要求14的方法，其中將氫氧化鋁用作輪胎胎面的橡膠混合物的填充劑。
16.按照權(quán)利要求14或15的使用氫氧化鋁的方法，其中含有的氫氧化鋁的比例為每100重量份橡膠成分大約10-200重量份。
17.輪胎胎面的橡膠混合物，包含橡膠成分和二級(jí)顆粒的平均顆粒大小為0.1-8μm、BET比表面積不低于約30m2/g、孔徑分布的最大值為5-100nm的氫氧化鋁，含有的氫氧化鋁的比例為每100重量份橡膠成分10-200重量份。
18.具有包括橡膠成分和權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)的氫氧化鋁的胎面的輪胎。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了二級(jí)顆粒的平均顆粒大小為0.1—8μm、BET比表面積不低于約30m
文檔編號(hào)C08K3/22GK1169398SQ97111040
公開(kāi)日1998年1月7日 申請(qǐng)日期1997年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月16日
發(fā)明者新葉智, 溝江利之 申請(qǐng)人:住友化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社