[发明专利]氢氧化铝的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于研磨-干燥包含氢氧化铝的原料混合物的方法、可以从这种方法中获得的氢氧化铝、所获得的氢氧化铝作为阻燃剂的用途，以及制造耐燃的热固性树脂的方法。

背景技术

聚合物作为原料被用于建筑、家具、运输、电子和电气工业中。针对许多应用，聚合物必须满足国家的和国际的阻燃标准。因为大多数的聚合物，特别是可以从具有烃基的单体获得的那些聚合物，是可燃的，所以必须为聚合物配备阻燃剂，从而能够获得耐燃的聚合物种类。总的来说，这通过添加有机的或者无机的阻燃剂来达成。所使用的阻燃剂例如为金属水合物，其中铝的金属水合物得到特别的重视（G.Kirschbaum,Kunststoffe;79,1999,1205–1208和R.Schmidt,Kunststoffe,88,1998,2058-2061）。

氢氧化铝的阻燃作用基于化学结合的水在200℃至400℃的温度范围的火焰的情况中的热消除。这种氢氧化铝的吸热分解会消耗能量，由此，塑料的表面被冷却。此外，释放的水蒸气稀释了易燃的聚合物的有机降解产物。作为残留物而遗留的氧化铝具有高的比表面积，并且吸收在聚合物的燃烧中形成的多环芳香烃化合物。由此，这些化合物从燃烧过程中排除。因为多环芳香烃化合物为源自火焰的黑烟组分，所以氢氧化铝也有助于在火焰的情况下降低烟密度。氢氧化铝的使用由此使得制造不含卤素的耐燃聚合物成为可能，且无需使用含有卤素的阻燃剂。

然而，在塑料中必须使用大量的氢氧化铝来确保充分的阻燃并满足防火标准。由于高的填充度，这种耐燃聚合物混合物的加工过程通常是困难的，特别是当氢氧化铝被用于液体树脂中的时候，并且可由此获得的塑料的机械性能通常是不令人满意的。

原则上，出于阻燃有效性的原因，需要高比表面积，但是由于更大的粘度增加，这会使得至聚合物中的结合及其接下来的进一步的加工显著地更加困难。尽管低BET表面积是有利的，因为这样更易于结合至聚合物中，但是同时它们也是不利的，因为具有低BET表面积的氢氧化铝仅具有不令人满意的阻燃效果。因此，取决于应用和结合技术，在相对粗糙、研磨等级以及非常精细沉淀的氢氧化铝等级之间通常会存在差别。

当氢氧化铝被用于液体树脂中的时候，通常会使用由天然氢氧化铝通过研磨而获得的相当粗糙的氢氧化铝。

这不仅导致了平均颗粒尺寸D₅₀的降低，而且还显著地增加了BET比表面积。通过根据现有技术的研磨方法获得的氢氧化铝由此具有改善的阻燃效果。然而，这样的氢氧化铝仅可在有限程度上用作阻燃剂，因为当结合至液体树脂中的时候，它们会导致液体树脂混合物粘度的急剧增加，其将使得这样的液体树脂混合物难于或不可能被加工。所述研磨方法因此通常会在平均颗粒尺寸高于5μm时停止，因为此时仍然可以获得≤3m²/g范围内的可接受的表面积。更大程度的研磨会使得表面积显著增加，并且会使得所获得的氢氧化铝以及由其制得的化合物的加工更加困难，达到不可接受的程度。由此选择原则上可获得更低表面积的沉淀法用于制备精细分割的氢氧化铝。

在热塑性塑料和橡胶的应用中，通常会使用非常精细沉淀的氢氧化铝等级。

由此，粗糙的天然氢氧化铝被溶解在氢氧化钠溶液中，并接下来以可控的方式进行沉淀。这种方法获得的氢氧化铝通常会具有显著低于3μm的平均颗粒尺寸D₅₀。以这种方式获得的氢氧化铝具有相对低的BET比表面积，通常为2m²/g至12m²/g，很少会更高。当具有这样的颗粒尺寸的氢氧化铝通过复杂的研磨方法来制备的时候，其会导致氢氧化铝具有显著更高的BET表面积。

具有高BET比表面积的氢氧化铝由此在一个方面是有利的，因为阻燃效果随着BET比表面积的增加而增加，但是在另一个方面，当结合至液体树脂中的时候，这样的氢氧化铝导致了粘度的急剧增加，其使得树脂的加工变得困难或者甚至是不可能的。EP1555286描述了一种方法，其中，通过沉淀和过滤获得的、具有0.8μm至1.5μm的平均颗粒尺寸D₅₀以及（基于氢氧化铝计）50wt%的高含水量的氢氧化铝在150℃至450℃范围的温度下经受研磨-干燥过程。可以通过这种方法获得的氢氧化铝在液体树脂中具有更好的粘度特性，但是仍然存在改进的空间。在EP155286中描述的方法的缺点特别地为，不得不使用通过沉淀获得的并且具有0.8μm至1.5μm的平均颗粒尺寸D₅₀的氢氧化铝。