RU2575656C2 - Способ получения тригидроксида алюминия - Google Patents
Способ получения тригидроксида алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575656C2 RU2575656C2 RU2013111858/05A RU2013111858A RU2575656C2 RU 2575656 C2 RU2575656 C2 RU 2575656C2 RU 2013111858/05 A RU2013111858/05 A RU 2013111858/05A RU 2013111858 A RU2013111858 A RU 2013111858A RU 2575656 C2 RU2575656 C2 RU 2575656C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- range
- aluminum trihydroxide
- grinding
- raw material
- material mixture
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 title abstract description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 60
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims abstract description 8
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 105
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 41
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 35
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 22
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 4
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 claims description 3
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000003801 milling Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 14
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 7
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 7
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 7
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- -1 siloxanes Chemical class 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- XXOYNJXVWVNOOJ-UHFFFAOYSA-N fenuron Chemical compound CN(C)C(=O)NC1=CC=CC=C1 XXOYNJXVWVNOOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 125000003367 polycyclic group Chemical class 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 125000005402 stannate group Chemical group 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 description 1
- XFBXDGLHUSUNMG-UHFFFAOYSA-N alumane;hydrate Chemical class O.[AlH3] XFBXDGLHUSUNMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012796 inorganic flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 1
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 229940071182 stannate Drugs 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретения могут быть использованы в качестве огнезащитного средства Способ измельчения с одновременной сушкой сырьевой смеси, содержащей тригидроксид алюминия со средним размером частиц D50 в диапазоне от 50 до 130 мкм, удельной поверхностью по БЭТ в диапазоне от 0,01 до 0,5 м2/г и содержанием воды от 0,1 до 20 мас.% в расчете на сырьевую смесь, включает стадии: i) подача сырьевой смеси в агрегат измельчения и сушки, ii) подача потока горячего воздуха с температурой в диапазоне от 20 до 120°C в агрегат измельчения и сушки, причем поток течет через агрегат измельчения и сушки, и iii) измельчение содержащегося в сырьевой смеси тригидроксида алюминия в агрегате измельчения и сушки с получением тригидроксида алюминия c характеристиками: средний размер частиц D50 в диапазоне от 3 до 15 мкм, удельную поверхность по БЭТ в диапазоне от 2 до 9 м2/г и содержание воды в диапазоне от 0 до 2 мас.% в расчете на тригидроксид алюминия. Использование полученного вышеуказанным способом и характеристиками тригидроксида алюминия в способе получения термореактопласта. Изобретения позволяют использовать тригидроксид алюминия с широким диапазоном размеров частиц, повысить энергоэффективность, избежать дегидратации тригидроксида алюминия. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к способу измельчения с одновременной сушкой сырьевой смеси, содержащей тригидроксид алюминия, к полученному этим способом тригидроксиду алюминия, к применению полученного тригидроксида алюминия в качестве огнезащитного средства и к способу получения огнестойких термореактопластов.
Полимеры применяются в качестве сырья в строительной, мебельной, транспортной, электрической и электронной промышленности. Для многих применений полимеры должны отвечать национальным и международным нормам пожарной безопасности. Так как большинство полимеров, в частности, получаемые из мономеров на углеводородной основе, являются горючими, необходимо обеспечить эти полимеры огнезащитными средствами, чтобы можно было перевести полимеры в разряд огнестойких. Обычно это достигается добавлением органических или неорганических огнезащитных средств. В качестве огнезащитных средств применяются, например, гидраты металлов, причем большое значение приобрели гидраты алюминия (G. Kirschbaum, Kunststoffe; 79, 1999, 1205-1208 и R. Schmidt, Kunststoffe, 88, 1998, 2058-2061).
Огнезащитное действие тригидроксида алюминия основано на термическом отщеплении химически связанной воды в случае пожара при температурах в диапазоне от 200 до 400°C. При этом эндотермическом разложении тригидроксида алюминия расходуется энергия, из-за чего поверхность пластмассы охлаждается. Кроме того, выделяющийся водяной пар разбавляет горючие органические продукты разложения полимеров. При этом остающийся в остатке оксид алюминия имеет большую удельную поверхность, и поглощает полициклические и ароматические углеводородные соединения, которые образуются при горении полимеров. Тем самым эти соединения выводятся из процесса горения. Так как полициклические и ароматические углеводородные соединения являются компонентами черного дыма от горения, тригидроксид алюминия в случае пожара способствует также снижению густоты дымовых газов. Таким образом, благодаря применению тригидроксида алюминия можно получать огнестойкие синтетические материалы, не содержащие галогенов, и при этом можно отказаться от применения галогенсодержащих огнезащитных средств.
Однако чтобы гарантировать достаточную защиту от воспламенения и удовлетворить нормам пожарной безопасности, необходимы высокие содержания тригидроксида алюминия в синтетических материалах. Из-за высокой степени наполнения процесс обработки таких огнестойких полимерных смесей часто оказывается затруднительным, в частности, при использовании в жидких смолах, и механические свойства полученных из них пластмасс часто являются неудовлетворительными.
Хотя по соображениям эффективности защиты от возгорания в принципе желательны высокие поверхности, но из-за повышенного увеличения вязкости это заметно усложняет введение в полимер и его последующую дальнейшую переработку. Низкие поверхности по БЭТ, хотя и более выгодны из-за более легкого введения в полимеры, но одновременно имеют недостатки, так как тригидроксид алюминия с низкой поверхностью по БЭТ имеет неудовлетворительный огнезащитный эффект. Поэтому в зависимости от цели и технологии введения различают относительно грубо измельченные сорта и так называемые тонкодисперсные осажденные сорта тригидроксида алюминия.
При введении тригидроксида алюминия в жидкие смолы обычно используется довольно грубый тригидроксид алюминия, который получают размолом из сырьевого гидроксида алюминия.
Таким образом, помимо уменьшения среднего размера частиц D50 достигается заметное повышение удельной поверхности по БЭТ. Поэтому тригидроксиды алюминия, полученные способами размола согласно уровню техники, имеют улучшенное огнезащитное действие. Правда, такие тригидроксиды алюминия лишь ограниченно применимы в качестве огнезащитных средств, так как при введении в жидкие смолы они ведут к резкому повышению вязкости смесей, содержащих жидкие смолы, которые затрудняют переработку таких смесей или делает ее невозможной. Поэтому процесс размола обычно останавливают при среднем размере зерна выше 5 мкм, так как при этом еще достигаются приемлемые поверхности в диапазоне ≤3 м2/г. Более значительное измельчение создает заметное увеличение поверхности и слишком сильно затрудняет обрабатываемость полученного тригидроксида алюминия и получаемых из него компаундов. Поэтому для получения тонкодисперсного тригидроксида алюминия выбирают способ осаждения, при котором, в принципе, можно получить более низкие поверхности.
В случае приложений, связанных с термопластами и резиной, применяются, как правило, тонкодисперсные осажденные сорта тригидроксида алюминия.
Для этого грубый сырьевой тригидроксид алюминия растворяют в натровом щелоке и затем контролируемо осаждают. В этом процессе получают тригидроксид алюминия, который, как правило, имеет средний размер частиц D50 заметно ниже 3 мкм. Полученные так тригидроксиды алюминия имеют относительно низкую удельную поверхность по БЭТ, обычно в диапазоне от 2 до 12 м2/г, редко выше. Когда тригидроксиды алюминия с такими размерами зерна получают трудоемкими процессами размола, это приводит к тригидроксидам алюминия с заметно более высокими поверхностями по БЭТ.
Таким образом, тригидроксид алюминия с высокой удельной поверхностью по БЭТ, с одной стороны, выгоден, так как огнезащитный эффект повышается с ростом удельной поверхности по БЭТ, а с другой стороны, такие тригидроксиды алюминия при введении в жидкие смолы ведут к резкому повышению вязкости, что затрудняет перерабатываемость смол или даже делает ее невозможной. В патенте EP 1555286 описан способ, в котором тригидроксид алюминия, полученный осаждением и фильтрацией, со средним размером частиц D50 в диапазоне от 0,8 до 1,5 мкм и высоким содержанием воды, порядка 50 мас.%, в расчете на тригидроксид алюминия, подвергают процессу измельчения с одновременной сушкой в температурном диапазоне от 150 до 450°C. Тригидроксид алюминия, получаемый этим способом, имеет хорошие реологические свойства в жидких смолах, но, тем не менее, еще есть место для улучшения. Недостатком способа, описанного в EP 155286, является, в частности, то, что требуется использовать полученный осаждением тригидроксид алюминия со средним размером частиц D50 в диапазоне от 0,8 до 1,5 мкм.
Следующей, описанной в уровне техники, возможностью устранения невыгодных вязкостных свойств тригидроксида алюминия в системах жидких смол является покрытие частиц тригидроксида алюминия органическими добавками, такими, например, как силаны, жирные кислоты и/или титанаты.
Поэтому задачей изобретения является создание способа получения тригидроксида алюминия, имеющего высокую удельную поверхность по БЭТ и хорошо вводящегося в жидкие смолы, который, в частности, не ведет к описанному выше резкому повышению вязкости. Способ должен быть экономичнее, чем способы, описанные в уровне техники, в частности нужно избегать дорогих процессов нанесения покрытий, а в качестве исходных продуктов должны также быть применимы тригидроксиды алюминия с заметно более высоким средним размером частиц D50.
Эта задача решена способом, в котором сырьевую смесь, содержащую тригидроксид алюминия со средним размером частиц в диапазоне от 50 до 130 мкм, подвергают процессу измельчения с одновременной сушкой. Таким образом, объектом изобретения является способ измельчения с сушкой сырьевой смеси, содержащей тригидроксид алюминия со средним размером частиц D50 в диапазоне от 50 до 130 мкм, удельной поверхностью по БЭТ в диапазоне от 0,01 до 0,5 м2/г и содержанием воды от 0,1 до 20 мас.% в расчете на сырьевую смесь, включающий стадии:
i) подача сырьевой смеси в агрегат измельчения и сушки,
ii) подача потока горячего воздуха с температурой в диапазоне от 20 до 100°C в агрегат измельчения и сушки, причем поток течет через агрегат измельчения и сушки, и
iii) измельчение содержащегося в сырьевой смеси тригидроксида алюминия в агрегате измельчения и сушки.
Способ согласно изобретению является более дешевым, чем способы, известные из уровня техники. В способе по изобретению можно использовать тригидроксиды алюминия со средним размером частиц D50 в диапазоне от 50 до 130 мкм. Кроме того, способ согласно изобретению можно проводить при заметно более низких температурах, чем способы согласно уровню техники (EP 155286; 150-450°C), что ведет к экономии энергии и, кроме того, исключает дегидратацию тригидроксида алюминия до оксида алюминия.
Тригидроксид алюминия, полученный способом согласно изобретению, имеет высокую удельную поверхность по БЭТ и, тем самым, обладает отличным огнезащитным эффектом. При этом тригидроксид алюминия, полученный способом по изобретению, хорошо вводится в жидкие смолы и не приводит, в частности, к резкому повышению вязкости полученной смеси на основе жидкой смолы, как это наблюдается для тригидроксидов алюминия согласно уровню техники.
Сырьевая смесь, используемая в способе по изобретению, содержит от 50 до 99,9 мас.%, предпочтительно от 80 до 99,85 мас.% тригидроксида алюминия, от 0,1 до 20 мас.% воды и при необходимости от 0 до 30 мас.% других веществ, как, например, бемит, гидроксид магния, станнат, силаны, поликонденсированные силаны, силоксаны, бораты, жирные кислоты, сложные эфиры жирных кислот, соли жирных кислот, полимерные эмульсии, растворы полимеров и/или титанаты.
Сырьевая смесь предпочтительно содержит тригидроксид алюминия со средним размером частиц D50 в диапазоне от 50 до 130 мкм, предпочтительно от 80 до 120 мкм, более предпочтительно от 90 до 110 мкм и особенно предпочтительно от 95 до 105 мкм. Указываемые в изобретении средние размеры частиц D50 были определены методом лазерной гранулометрии (лазерный гранулометр Cilas 1064, оценка согласно Фраунгоферу).
Содержащийся в сырьевой смеси тригидроксид алюминия предпочтительно имеет удельную поверхность по БЭТ в диапазоне от 0,01 до 0,5 м2/г, предпочтительно от 0,05 до 0,4 м2/г, более предпочтительно от 0,06 до 0,35 м2/г и особенно предпочтительно от 0,07 до 0,25 м2/г. Указываемые в изобретении удельные поверхности по БЭТ были определены методом Брунауэра-Эммета-Теллера согласно норме ISO 9277.
Сырьевая смесь содержит обычно от 0,1 до 20 мас.% воды в расчете на сырьевую смесь. Предпочтительно в сырьевой смеси содержится от 3 до 15 мас.%, более предпочтительно от 4 до 12 мас.% и особенно предпочтительно от 6 до 10 мас.% воды в расчете на сырьевую смесь.
В одном предпочтительном варианте осуществления сырьевая смесь содержит тригидроксид алюминия, который в зависимости от условий получения содержит от 1 до 20 мас.%, предпочтительно от 3 до 15 мас.%, более предпочтительно от 4 до 12 мас.%, в частности от 6 до 10 мас.% воды, в расчете на тригидроксид алюминия. В этом случае вода, имеющаяся в сырьевой смеси, происходит только из тригидроксида алюминия, содержащегося в сырьевой смеси. Можно также применять тригидроксиды алюминия с пониженным содержанием воды и добавлять воду в сырьевую смесь. Однако это не предпочтительно.
Помимо тригидроксида алюминия, сырьевая смесь может содержать дополнительные вещества, как, например, бемит, гидроксид магния, станнаты, силаны, поликонденсированные силаны, силоксаны, бораты, жирные кислоты, сложные эфиры жирных кислот, соли жирных кислот, полимерные эмульсии, растворы полимеров и/или титанаты. Предпочтительно эти вещества в зависимости от условий производства содержатся в находящемся в сырьевой смеси тригидроксиде алюминия. Можно также добавлять дополнительные вещества в сырьевую смесь.
В одном варианте осуществления применяется сырьевая смесь, состоящая из тригидроксида алюминия, содержащего от 0,1 до 20 мас.% воды, предпочтительно от 3 до 15 мас.% воды, более предпочтительно от 4 до 12 мас.% и особенно предпочтительно от 6 до 10 мас.% воды, в расчете на тригидроксид алюминия, и имеющего средний размер частиц D50 в диапазоне от 50 до 130 мкм, предпочтительно от 80 до 120 мкм, более предпочтительно от 90 до 110 мкм и особенно предпочтительно от 95 до 105 мкм и удельную поверхность по БЭТ в диапазоне от 0,01 до 0,5 м2/г, предпочтительно от 0,05 до 0,4 м2/г, более предпочтительно от 0,06 до 0,35 м2/г и особенно предпочтительно от 0,07 до 0,25 м2/г.
В одном предпочтительном варианте осуществления применяется сырьевая смесь, состоящая из тригидроксида алюминия, содержащего от 6 до 10 мас.% воды в расчете на тригидроксид алюминия и имеющего средний размер частиц D50 в диапазоне от 90 до 110 мкм и удельную поверхность по БЭТ в диапазоне от 0,07 до 0,25 м2/г.
Согласно способу по изобретению сырьевую смесь на этапе i) подают в агрегат измельчения и сушки. Подходящие агрегаты измельчения и сушки сами по себе известны и описаны, например, у Lueger, Lexikon der Technik, B. 48, S. 394.
В одном частном варианте осуществления агрегат измельчения и сушки содержит ротор, жестко закрепленный на массивном валу, который вращается с окружной скоростью в диапазоне от 20 до 200 м/с, предпочтительно от 30 до 180 м/с, более предпочтительно от 90 до 120 м/с и особенно предпочтительно от 60 до 70 м/с.
Поэтому объектом изобретения является также способ, в котором агрегат измельчения и сушки содержит роторно-статорную систему, и ротор имеет окружную скорость в диапазоне от 20 до 200 м/с.
Подача сырьевой смеси на агрегат измельчения и сушки (этап i) может проводиться известными способами, как например, ленточные конвейеры, шнековые транспортеры, эксцентриковые шнековые насосы и спиральные конвейеры. В одном предпочтительном варианте осуществления сырьевая смесь подается на агрегат измельчения и сушки посредством шнекового транспортера.
В агрегат измельчения и сушки на этапе ii) подводится поток горячего воздуха с температурой в диапазоне от 20 до 150°C, предпочтительно от 20 до 120°C, более предпочтительно от 20 до 100°C и особенно предпочтительно от 20 до 80°C. В одном предпочтительном варианте осуществления поток горячего воздуха входит в агрегат измельчения и сушки с нижнего конца через впускное отверстие и течет через агрегат снизу вверх, причем поток горячего воздуха в сочетании с вращательным движением ротора создает турбулентный поток в агрегате измельчения и сушки и выходит из него на верхнем конце через выпускное отверстие. В одном предпочтительном варианте осуществления поток горячего воздуха имеет в агрегате измельчения и сушки число Рейнольдса выше 3000. Обычно поток горячего воздуха течет через агрегат измельчения и сушки с расходом воздуха в диапазоне от 3000 до 7000 Нм3/ч.
В агрегате измельчения и сушки содержащийся в сырьевой смеси тригидроксид алюминия ускоряется потоком горячего воздуха в сочетании с вращением ротора. В результате происходит измельчение содержащегося в сырьевой смеси тригидроксида алюминия вследствие ударов частиц тригидроксида алюминия друг с другом и/или вследствие столкновений частиц тригидроксида алюминия с роторно-статорной системой агрегата измельчения и сушки (этап iii)). Одновременно, благодаря выделяющейся при размоле энергии, из сырьевой смеси удаляется вода. Затем содержащийся в сырьевой смеси тригидроксид алюминия выгружают из агрегата измельчения и сушки. В одном предпочтительном варианте осуществления выгрузка осуществляется через выходное отверстие, через которое из агрегата измельчения и сушки выходит поток горячего воздуха. Выходящую из реактора смесь, содержащую тригидроксид алюминия, поток горячего воздуха и воду, извлеченную из тригидроксида алюминия сырьевой смеси, при необходимости подвергают дальнейшим этапам обработки. Это может быть, например, отделение измельченных частиц тригидроксида алюминия от потока горячего воздуха и воды, извлеченной из сырьевой смеси на этапе iii).
Этапы i), ii) и iii) могут проводиться последовательно или одновременно. В одном предпочтительном варианте осуществления этапы i), ii) и iii) проводятся одновременно, а процесс измельчения с одновременной сушкой проводится в непрерывном режиме. В этом варианте осуществления в агрегат измельчения и сушки одновременно подводится сырьевая смесь и поток горячего воздуха.
Время пребывания сырьевой смеси в агрегате измельчения и сушки составляет, как правило, от 0,01 до 1 с, предпочтительно от 0,01 до 0,1 с и особенно предпочтительно от 0,01 до 0,08 с. При необходимости в способе согласно изобретению применяется просеивающая машина. Предпочтительно, просеивающая машина применяется после этапа iii). Благодаря просеивающей машине из сырьевой смеси удаляется крупнозернистая фракция. Отделенную крупнозернистую фракцию возвращают в сырьевую смесь. В рамках изобретения крупнозернистая фракция означает частицы с размером более 20 мкм.
Тригидроксид алюминия, получаемый способом согласно изобретению, имеет высокую удельную поверхность по БЭТ и поэтому оказывает отличный огнезащитный эффект в пластмассах. При этом получаемый согласно изобретению тригидроксид алюминия хорошо вводится в жидкие смолы и не приводит, в частности, к резкому повышению вязкости, как это наблюдается с известными из уровня техники тригидроксидами алюминия с высокой удельной поверхностью по БЭТ.
Соответственно объектом изобретения является также тригидроксид алюминия, который может быть получен способом согласно изобретению.
Тригидроксид алюминия, получаемый способом согласно изобретению, имеет обычно средний размер частиц D50 в диапазоне от 3 до 15 мкм, предпочтительно от 4 до 12 мкм, особенно предпочтительно от 4 до 6 мкм. Получаемый способом согласно изобретению тригидроксид алюминия имеет узкое распределение частиц по размерам. Значения D10 лежат в диапазоне от 1 до 4 мкм, предпочтительно от 1 до 1,5 мкм.
Значения D50 лежат в диапазоне от 9 до 20 мкм, предпочтительно от 9 до 13 мкм.
Предпочтительно получаемый способом по изобретению тригидроксид алюминия имеет значения D10 в диапазоне от 1 до 1,5 мкм, значения D50 в диапазоне от 4 до 6 мкм и значения D90 в диапазоне от 9 до 13 мкм.
Получаемый способом по изобретению тригидроксид алюминия имеет удельную поверхность по БЭТ в диапазоне от 2 до 9 м2/г, предпочтительно от 5 до 9 м2/г. Получаемый способом по изобретению тригидроксид алюминия содержит обычно от 0 до 2 мас.%, предпочтительно от 0 до 1 мас.%, более предпочтительно от 0,1 до 0,5 мас.% воды, в расчете на тригидроксид алюминия.
В одном частном варианте осуществления получаемый способом согласно изобретению тригидроксид алюминия имеет средний размер частиц D50 в диапазоне от 3 до 15 мкм, удельную поверхность по БЭТ в диапазоне от 2 до 9 м2/г и содержание воды в диапазоне от 0 до 2 мас.% в расчете на тригидроксид алюминия.
Получаемый способом по изобретению тригидроксид алюминия можно вводить в сшивающиеся жидкие смолы. Поэтому объектом изобретения является также способ получения термореактопластов, включающий этапы:
a) введение тригидроксида алюминия, полученного способом согласно изобретению, в по меньшей мере одну сшивающуюся жидкую смолу для образования отверждаемой смеси из тригидроксида алюминия и жидкой смолы, и
b) сшивка смеси, полученной на этапе а).
Этап b) проводится известными специалисту методами, например, с помощью подходящих отвердителей, при необходимости с применением ускорителей и других присадок.
Поэтому объектом изобретения является также способ получения термореактопластов, содержащий этапы:
a) введение полученного способом по изобретению тригидроксида алюминия в по меньшей мере одну сшивающуюся жидкую смолу из группы, состоящей из ненасыщенных полиэфирных смол, эпоксидных смол и полиуретанов, чтобы образовать отверждаемую смесь тригидроксида алюминия и жидкой смолы, и
b) сшивка смеси, полученной на этапе а).
В рамках изобретения сшивающиеся жидкие смолы являются жидкими полимерными композициями, содержащими функциональные группы, которые способны реагировать друг с другом и сшивать друг с другом компоненты сшивающейся жидкой смолы. Подходящими функциональными группами являются двойные связи, эпоксидные звенья и комбинации изоцианатных и спиртовых звеньев. Для получения термореактопласта может применяться одна сшивающаяся жидкая смола или смесь двух или более сшивающихся жидких смол.
Таким образом, объектом изобретения является также термореактопласт, который содержит тригидроксид алюминия согласно изобретению.
Объектом изобретения является также применение полученного согласно изобретению тригидроксида алюминия в качестве огнезащитного средства, в частности применения в качестве огнезащитного средства для термореактопластов, которые могут быть получены из вышеупомянутых сшивающихся жидких смол.
Изобретение поясняется следующими примерами, однако не ограничивается ими.
Примеры
Тригидроксид алюминия, полученный способом по изобретению, имеет высокую удельную поверхность по БЭТ и, таким образом, оказывает отличное огнезащитное действие в пластмассах. При этом полученный согласно изобретению тригидроксид алюминия хорошо вводится в жидкие смолы и не приводит, в частности, к резкому повышению вязкости, как это наблюдается с известными из уровня техники тригидроксидами алюминия с высокой удельной поверхностью по БЭТ.
Сравнение гранулометрического состава и поверхности по БЭТ
Таблица 1 показывает тригидроксиды алюминия, которые были получены способом согласно уровню техники (сравнительные примеры 1 и 2) и гидроксид алюминия, полученный способом по изобретению (пример согласно изобретению).
| Таблица 1 | |||||
| D10[мкм] | D50[мкм] | D90[мкм] | D100[мкм] | БЭТ[м2/г] | |
| Сравнительный пример 1 | 1,3 | 8 | 19 | - | 2,5 |
| Сравнительный пример 2 | 1,3 | 7 | 17 | 25 | 3 |
| Пример 1 по изобретению | 1,2 | 6 | 11 | 18 | 8 |
Тригидроксид алюминия, полученный способом согласно изобретению, является значительно мельче и обнаруживает более узкое распределение по размерам, что можно видеть из фигуры 1. Кроме того, продукт согласно изобретению отличается заметно более высокой удельной поверхностью по БЭТ. На фигуре 1 обозначено:
X=средний диаметр зерна D50 (мкм);
Y=гистограмма (×10);
кружки=пример 1 согласно изобретению;
звездочки=сравнительный пример 2;
треугольники=сравнительный пример 1.
Сравнение характеристик относительной вязкости
Влияние степени наполнения ненасыщенной полиэфирной смолы (Palapreg P17-02 от DSM) тригидроксидом алюминия исследовалось на тригидроксиде алюминия по изобретению (пример 1 согласно изобретению) в сравнении с тригидроксидом алюминия согласно уровню техники (сравнительные примеры 1 и 2). Смеси, диспергированные с увеличивающейся степенью наполнения, оценивали на реометре (MCR 301 фирмы Anton Paar) при 22°C с измерительным элементом пластина/пластина диаметром 40 мм с увеличивающимся числом оборотов. При скорости вращения 0,25 мин-1 снимается значение, и для каждого образца строится зависимость полученной так вязкости от степени наполнения.
Фигура 2 показывает динамику вязкости тригидроксида алюминия согласно изобретению (пример 1 по изобретению) и для сравнительных примеров 1 и 2. На фигуре 2 обозначено:
X=степень наполнения в phr (частей тригидроксида алюминия на 100 частей смолы);
Y=относительное повышение вязкости (безразмерное);
(Y=(вязкость наполненной смолы)/(вязкость ненаполненной смолы))
кружки=пример 1 согласно изобретению;
треугольники=сравнительный пример 1;
квадратики=сравнительный пример 2.
Пример 1 согласно изобретению обнаруживает заметно лучшие реологические характеристики, т.е. с этим тригидроксидом алюминия получается заметно более слабое повышение вязкости, чем при сравнимом тонкодисперсном тригидроксиде алюминия (сравнительный пример 2), и даже чем при более крупном тригидроксиде алюминия (сравнительный пример 1), причем против всех ожиданий, при заметно более высокой поверхности по БЭТ.
Результаты показаны на фигуре 2.
Сравнение огнезащитных свойств
Смолу, наполненную 150 частями тригидроксида алюминия на 100 частей смолы (Palapreg P17-02), отверждали и затем измеряли предельный кислородный индекс (LOI) отвержденного образца. При использовании тригидроксида алюминия из примера 1 по изобретению установлено значительное повышение индекса с 34,4 до 37,2% O2 по сравнению с тригидроксидом алюминия из сравнительного примера 1. Это указывает на заметно улучшенный огнезащитный эффект тригидроксида алюминия согласно изобретению по сравнению с тригидроксидом алюминия согласно уровню техники (при одновременно улучшенной обрабатываемости).
Результаты показаны в таблице 2.
| Таблица 2 | ||
| LOI [%O2] | БЭТ [м2/г] | |
| Сравнительный пример 1 | 34,4 | 2,5 |
| Пример 1 по изобретению | 37,2 | 7,8 |
| Разница | 2,8 | 5,3 |
Сравнение характеристик относительной вязкости
| Таблица 3 | ||||
| БЭТ[м2/г] | d10 | d50 | d90 | |
| Сравнительный пример 3 | 2,0 | 2,5 | 11,0 | 19,9 |
| Пример 2 по изобретению | 2,6 | 2,0 | 10,0 | 18,8 |
Таблица 3 показывает гранулометрическое распределение известного тригидроксида алюминия (сравнительный пример 3) и тригидроксида алюминия, который был получен способом согласно изобретению (пример 2 по изобретению).
Здесь также обнаруживается положительный эффект на вязкость, несмотря на более тонкое и более узкое гранулометрическое распределение и сравнимую поверхность по БЭТ.
Результаты измерений вязкости в зависимости от степени наполнения показаны на фигуре 3. На фигуре 3 обозначено:
X=степень наполнения в phr (части тригидроксида алюминия на 100 частей смолы);
Y=относительное повышение вязкости (безразмерное);
(Y=(вязкость наполненной смолы)/(вязкость ненаполненной смолы))
кружки=сравнительный пример 3;
треугольники=пример 2 согласно изобретению.
Сравнение огнезащитных свойств
Смолу, наполненную 150 частями тригидроксида алюминия на 92,3 частей новолачной эпоксидной смолы (D.E.N 438), 6,7 частями дициандиамида (Dyhard 100 S) и 1,0 частью Fenuron (Dyhard UR 300), отверждали и затем измеряли предельный индекс кислорода (LOI) отвержденного образца. При использовании тригидроксида алюминия из примера 1 по изобретению установлено значительное повышение параметра, с 46,5 до 50,5% O2, по сравнению с тригидроксидом алюминия согласно сравнительному примеру 1.
Результаты показаны в таблице 4.
| Таблица 4 | ||
| LOI [%O2] | БЭТ [м2/г] | |
| Сравнительный пример 1 | 46,5 | 2,5 |
| Пример 1 по изобретению | 50,5 | 7,8 |
| Разница | 5,0 | 5,3 |
Claims (13)
1. Способ измельчения с одновременной сушкой сырьевой смеси, содержащей тригидроксид алюминия со средним размером частиц D50 в диапазоне от 50 до 130 мкм, удельной поверхностью по БЭТ в диапазоне от 0,01 до 0,5 м2/г и с содержанием воды от 0,1 до 20 мас.% в расчете на сырьевую смесь, включающий стадии:
i) подача сырьевой смеси в агрегат измельчения и сушки,
ii) подача потока горячего воздуха с температурой в диапазоне от 20 до 120°C в агрегат измельчения и сушки, причем поток течет через агрегат измельчения и сушки, и
iii) измельчение содержащегося в сырьевой смеси тригидроксида алюминия в агрегате измельчения и сушки.
i) подача сырьевой смеси в агрегат измельчения и сушки,
ii) подача потока горячего воздуха с температурой в диапазоне от 20 до 120°C в агрегат измельчения и сушки, причем поток течет через агрегат измельчения и сушки, и
iii) измельчение содержащегося в сырьевой смеси тригидроксида алюминия в агрегате измельчения и сушки.
2. Способ по п. 1, где поток горячего воздуха на этапе ii) имеет температуру в диапазоне от 20 до 100°C.
3. Способ по п. 1, где сырьевая смесь содержит тригидроксид алюминия и от 3 до 15 мас.% воды в расчете на сырьевую смесь.
4. Способ по п. 1 или 2, где сырьевая смесь содержит тригидроксид алюминия со средним размером частиц D50 в диапазоне от 90 до 110 мкм.
5. Способ по п. 1 или 2, где агрегат измельчения и сушки содержит роторно-статорную систему, и ротор имеет окружную скорость в диапазоне от 20 до 200 м/с.
6. Способ по п. 1 или 2, где содержащийся в сырьевой смеси тригидроксид алюминия имеет среднее время пребывания в агрегате измельчения и сушки в диапазоне от 0,01 до 1 с.
7. Способ по п. 1 или 2, где этапы i), ii) и iii) протекают одновременно, и процесс проводится в непрерывном режиме.
8. Способ по п. 1 или 2, где поток горячего воздуха в агрегате измельчения образует турбулентный поток с числом Рейнольдса выше 3000.
9. Тригидроксид алюминия, получаемый способом по п. 1.
10. Тригидроксид алюминия по п. 9, где тригидроксид алюминия имеет средний размер частиц D50 в диапазоне от 3 до 15 мкм, удельную поверхность по БЭТ в диапазоне от 2 до 9 м2/г и содержание воды в диапазоне от 0 до 2 мас.% в расчете на тригидроксид алюминия.
11. Тригидроксид алюминия по п. 9 или 10, где тригидроксид алюминия имеет значение D10 в диапазоне от 1 до 1,5 мкм, значение D50 в диапазоне от 4 до 6 мкм и значение D90 в диапазоне от 9 до 13 мкм.
12. Способ получения термореактопласта, содержащий стадии:
a) введение тригидроксида алюминия по одному из пп. 9 или 10 в по меньшей мере одну сшивающуюся жидкую смолу, выбранную из группы, состоящей из ненасыщенных полиэфирных смол, эпоксидных смол и полиуретанов с образованием смеси из тригидроксида алюминия и жидкой смолы, и
b) сшивка смеси, полученной на стадии а).
a) введение тригидроксида алюминия по одному из пп. 9 или 10 в по меньшей мере одну сшивающуюся жидкую смолу, выбранную из группы, состоящей из ненасыщенных полиэфирных смол, эпоксидных смол и полиуретанов с образованием смеси из тригидроксида алюминия и жидкой смолы, и
b) сшивка смеси, полученной на стадии а).
13. Применение тригидроксида алюминия одному из пп. 9 или 10 в качестве огнезащитного средства.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP10173296.4 | 2010-08-18 | ||
| EP10173296.4A EP2420474B1 (de) | 2010-08-18 | 2010-08-18 | Verfahren zur Mahltrocknung von Aluminiumtrihydroxid |
| PCT/EP2011/063957 WO2012022692A2 (de) | 2010-08-18 | 2011-08-12 | Verfahren zur herstellung von aluminiumtrihydroxid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013111858A RU2013111858A (ru) | 2014-09-27 |
| RU2575656C2 true RU2575656C2 (ru) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2034874C1 (ru) * | 1992-06-30 | 1995-05-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью Фирма "КБК" | Огнестойкая полимерная композиция |
| RU2262526C2 (ru) * | 2002-10-16 | 2005-10-20 | Набальтек ГмбХ | Огнестойкая полимерная композиция и ее применение, а также способ получения огнезащитного средства |
| EP1840085A2 (de) * | 2006-03-15 | 2007-10-03 | Nabaltec AG | Verfahren zur Herstellung eines feinkristallinen Böhmits und Verwendung des Böhmits als Flammschutzmittel in Kunststoffen |
| WO2008053355A2 (en) * | 2006-06-21 | 2008-05-08 | Martinswerk Gmbh | Coated aluminum hydroxide particles produced by mill-drying |
| WO2008075203A2 (en) * | 2006-06-21 | 2008-06-26 | Martinswerk Gmbh | Process for the production of aluminum hydroxide |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2034874C1 (ru) * | 1992-06-30 | 1995-05-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью Фирма "КБК" | Огнестойкая полимерная композиция |
| RU2262526C2 (ru) * | 2002-10-16 | 2005-10-20 | Набальтек ГмбХ | Огнестойкая полимерная композиция и ее применение, а также способ получения огнезащитного средства |
| EP1840085A2 (de) * | 2006-03-15 | 2007-10-03 | Nabaltec AG | Verfahren zur Herstellung eines feinkristallinen Böhmits und Verwendung des Böhmits als Flammschutzmittel in Kunststoffen |
| WO2008053355A2 (en) * | 2006-06-21 | 2008-05-08 | Martinswerk Gmbh | Coated aluminum hydroxide particles produced by mill-drying |
| WO2008075203A2 (en) * | 2006-06-21 | 2008-06-26 | Martinswerk Gmbh | Process for the production of aluminum hydroxide |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| C1. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101300292B (zh) | 制备基于聚酰胺的超细粉末的方法，超细聚酰胺粉末以及它们的应用 | |
| KR101766925B1 (ko) | 수지 충전용 미립 수산화 알루미늄 분말 및 이의 제조 방법 | |
| US9038931B2 (en) | Process for preparing aluminium trihydroxide | |
| JP5205410B2 (ja) | 難燃剤の製造方法 | |
| AU2007344900B2 (en) | Process for the production of aluminum hydroxide | |
| US7863369B2 (en) | Pigments and polymer composites formed thereof | |
| KR101793358B1 (ko) | 고무 마스터배치 연속식 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 고무 마스터배치 | |
| AU2007235103A1 (en) | Magnesium hydroxide with improved compounding and viscosity performance | |
| WO2001000529A1 (en) | Process for the production of aluminium hydroxide | |
| CN104220372B (zh) | 氢氧化镁颗粒、及含有其的树脂组合物 | |
| RU2575656C2 (ru) | Способ получения тригидроксида алюминия | |
| CN101506099B (zh) | 用于生产氢氧化铝的方法 | |
| KR101374985B1 (ko) | 깁사이트 유형 수산화 알루미늄 입자 | |
| US7959895B2 (en) | Process for the production of aluminum hydroxide | |
| KR100296164B1 (ko) | 결정질수산화알루미늄 | |
| TW201908385A (zh) | 含醯亞胺基化合物水性溶劑溶液和含醯亞胺基化合物水性溶劑溶液的製造方法 | |
| WO2004005191A1 (en) | Fine aluminium hydroxide |