锌修饰的复合多元盐、其制法及其应用制造技术

一种含有三价金属、锌金属和两价金属作为金属组份并具有新的晶体结构的复合金属多元盐，及其制法。本发明专利技术还进一步描述了具有阴离子交换性质的复合金属多元盐，它本身可用作阴离子交换剂，能够在适合使用离子交换的场合引入阴离子，并具有广泛的应用范围，及其制备法。这种复合的金属多元盐具有特定的化学组成和Ｘ－射线衍射峰：在Ｘ射线衍射（Ｃｕ－α）中于２θ＝２至１５°、２θ＝１９．５至２４°、２θ＝３３至５０°处呈现衍射峰，于２θ＝６０至６４°处呈现单峰。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
锌修饰的复合多元盐、其制法及其应用
本专利技术涉及一种具有新的晶体结构的复合金属多元盐、它们的制备方法以及它们的应用。
技术介绍
作为合成的复合金属氢氧化物，迄今已知一种水滑石型合成矿物(例如，日本经检验的专利公开(kokoku)No.32198/1972)以及一种锂铝复合氢氧化物的盐(例如，日本经检验的专利公开(kokoku)No.2858/1995)。还进一步知道一种多元铝镁盐。日本经检验的专利公开(kokoku)No.38997/1974讲授了一种制造多元铝盐的方法，它是在水存在的条件下把一种多元硫酸铝与氢氧化镁以Al/Mg的摩尔比率为1/2至4/3的条件进行反应。还进一步提到这种多元铝镁盐可有效地用作一种解酸剂。日本未经检验的专利公开(kokai)No.204617/1985讲授了一种可用式子Al5Mg10(OH)31(SO4)2·xH2O表示的水化铝酸镁的制备方法，它是把一种活性的氢氧化铝在水存在的条件下，与化学计量的含有水溶性硫酸盐化合物、活性氧化镁和(或)氢氧化镁进行反应，如果必需，可将得到的水化铝酸镁浆料进行干燥。日本未审查的专利公报(kokai)No.102085/1989，公开了一种可用式子AlxMgy(OH)35-ZR2·nH2O表示的新的铝镁氢氧化物[其中R是一元羧酸的残基RCOO-，指数x、y和z满足以下条件：3≤x≤9，4≤y≤13，3≤z≤5并且3x+2y＝35]。日本未审查的专利公报(Kokai)No.164432/1989，公开了一种具有层状结构、可用通式AlxMgy(OH)35-ZR2·nH2O代表的铝镁氢氧化物[其中R是一元羧酸的残基RCOO-，它可含有2至22个碳原子，指数x、y、和z满足以下条件：3≤x≤9，4≤y≤13，3≤z≤5并且3x+2y＝35]；以及一种含有亲油性有机化合物的凝胶组合物，后者在室温(20℃)是以液体形式存在。日本审查的专利公开(kokoku)No.59977/1989公开了一种可用-->式子Al2Mg6(OH)12(CO3)2·xH2O[其中x≥4]代表的结晶状碱性铝镁碳酸盐。还有，日本审查的专利公开(kokoku)No.52409/1991，公开了一种生产羟基铝镁硫酸盐的方法，它是把固体氢氧化镁和/或氧化镁与硫酸铝的水溶液以镁∶铝的原子比率为1∶1至1∶3的条件下进行反应，直到反应混合物的pH值达到4.0至8.0，然后用已知方法除去反应混合物中的水溶性组分，如果需要，再进行干燥。一种普通的复合多元盐可以用含有铝和镁的水化铝酸镁来代表。然而，本专利技术人已成功合成了一种新的复合金属多元盐，它具有与那些用锌修饰的水滑石不同的明确的晶体结构。本专利技术人进一步发现这种复合金属多元盐可以有效地用作树脂的添加剂，作为热绝缘体和作为一种阴离子交换剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种复合的金属多元盐，它含有锌金属作为基本组分，并进一步含有一种三价金属和一种两价金属(除锌以外，下文中也是这样)作为金属组份；它具有新的晶体结构；本专利技术也提供它们的制备方法。本专利技术的另一个目的是，提供一种复合的金属多元盐，它具有阴离子交换性质，所以本身即可用作一种阴离子交换剂，能够在适宜使用阴离子交换的场合引入阴离子，并已找到了广泛的应用；本专利技术也提供制备它们的方法。按照本专利技术，提供了一种可用以下通式(1)代表其化学组成的复合金属多元盐：M2aZnbM3x(OH)y(A)z·nH2O  ---(1)其中M2是除锌以外的一种两价金属，M3是一种三价金属，A是一种无机或有机阴离子，a，b，x，y，z是满足下式的数值：i)0≤a，0＜bii)3x+2(a+b)-y-mz＝0(其中m是阴离子A的价数)，iii)0.3≤(a+b)/x≤2.5，iv)1.5≤y/(x+a+b)≤3.0，v)4.0≤(x+a+b)/z≤20.0，n是一个不大于7的数，-->该复合金属多元盐在X-射线衍射(Cu-α)中在以下角度呈现衍射峰：2θ＝2至15°、2θ＝19.5至24°、2θ＝33至50°，并在2θ＝60至64°有一单峰。在本专利技术中，希望在2θ＝33至50°处的X-射线衍射峰是一个单峰。此外，在本专利技术中，希望上式中的三价金属(M3)是铝，两价金属(M2)是镁。并且当M2是镁时(a+b)/x比值不大于2.0，当a是0时，可允许b/x比值不大于2.5。在本专利技术中，希望上式中的阴离子(A)是硫酸离子。硫酸离子具有阴离子交换性质，并可与碳酸离子、有机羧酸离子、磷酸离子、硅酸离子(包括缩合的硅酸离子)、卤素的含氧酸离子、铝酸离子或磺酸离子进行离子交换。本专利技术的复合金属多元盐在上述布拉格(Bragg)角(照射角θ)处呈现X-射线衍射峰。例如，实例3的Al-Zn-SO4复合金属多元盐具有以下X-射线衍射图：           2θ               相对强度           10.97°             100％           21.03°             35％           34.27°             57％           60.97°             38％在上述X-射线衍射峰中，在2θ＝33至50°的峰是单峰，由下式(2)定义的叠层不对称指数Is值对于在2θ＝33至50°处的峰不小于1.5，Is＝tanθ2/tanθ1     ---(2)其中θ1是在预定间隔的X-射线衍射峰中垂直的一个峰与窄角一边的峰的正切所界定的角度，而θ2是在上述峰处垂直的峰与广角一边的峰的正切所界定的角度。按照本专利技术，还进一步提供了一种复合金属多元盐的制备方法，它是在pH值为3.8至9.0，温度不低于50℃、优选不低于80℃的条件下把三价金属的水溶性盐与锌金属和一种两价金属的氧化物、氢氧化物或水溶性盐进行反应；如果必需，可在一种酸或一种酸的可溶性-->盐存在的条件下实施离子交换。按照本专利技术，进一步提供了含有这种复合金属多元盐的树脂添加剂、热绝缘体和阴离子交换剂。在阴离子交换剂中，希望这种复合金属多元盐的阴离子是硫酸离子。附图简述图1是本专利技术产物的锌修饰的复合金属多元盐与水滑石红外吸收光谱比较的图形；图2是本专利技术Al-Zn-型复合金属多元盐的X-射线衍射图的图解；图3是本专利技术Al-Zn-Mg型复合金属多元盐的X-射线衍射图的图解；图4是一种已知的水化铝酸镁X-射线衍射图的图解；图5是美国药典(USP)标准水化铝酸镁的X-射线衍射图的图解；图6是Zn-型水滑石X-射线衍射图的图解；图7是锂铝复合氢氧化物的盐的X-射线衍射图的图解；图8是如何找出叠层不对称指数的图解；图9是一张扫描电子显微镜图，它显示出Al-Zn-型复合金属多元盐、其中的阴离子是硫酸离子的颗粒状结构；图10是一张扫描电子显微镜图，它显示出Al-Zn-Mg-型复合金属多元盐，其中的阴离子是硫酸离子的颗粒状结构；图11是一张扫描电耿微镜图，它显示出Al-Zn-型复合金属多元盐，其中的阴离子是硬脂酸离子的颗粒状结构；图12是有关本专利技术产物Al-Zn-型复合金属多元盐的原料中Zn/M3+进料摩尔比率与产物中Zn/M3+摩尔比率之间关系的图解；图13是有关本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有下列通式（１）代表的化学组成的复合金属多元盐：Ｍ↑［２］↓［ａ］Ｚｎ↓［ｂ］Ｍ↑［３］↓［ｘ］（ＯＨ）↓［ｙ］（Ａ）↓［ｚ］.ｎＨ↓［２］Ｏ －－－（１）其中Ｍ↑［２］为除Ｚｎ以外的一种两价金属，Ｍ↑［３］是一种三价金属，Ａ 是一种无机或有机的阴离子，ａ、ｂ、ｘ、ｙ和ｚ是满足下式的数：ｉ） ０≤ａ，０＜ｂｉｉ） ３ｘ＋２（ａ＋ｂ）－ｙ－ｍｚ＝０（其中ｍ是阴离子Ａ的价数），ｉｉｉ） ０．３≤（ａ＋ｂ）／ｘ≤２．５，ｉｖ） １．５≤ｙ／（ｘ＋ａ＋ｂ） ≤３．０，ｖ） ４．０≤（ｘ＋ａ＋ｂ）／ｚ≤２０．０，ｎ是不大于７的数，该复合金属多元盐在Ｘ－射线衍射（Ｃｕ－α）中于２θ＝２至１５°、２θ＝１９．５至２４°、２θ＝３３至５０°呈现衍射峰，于２θ＝６０至６４°处呈现单峰。

【技术特征摘要】
JP 1999-7-8 195121/991.一种具有下列通式(1)代表的化学组成的复合金属多元盐：        M2aZnbM3x(OH)y(A)z·nH2O        ---(1)其中M2为除Zn以外的一种两价金属，M3是一种三价金属，A是一种无机或有机的阴离子，a、b、x、y和z是满足下式的数：i)0≤a，0＜bii)3x+2(a+b)-y-mz＝0(其中m是阴离子A的价数)，iii)0.3≤(a+b)/x≤2.5，iv)1.5≤y/(x+a+b)≤3.0，v)4.0≤(x+a+b)/z≤20.0，n是不大于7的数，该复合金属多元盐在X-射线衍射(Cu-α)中于2θ＝2至15°、2θ＝19.5至24°、2θ＝33至50°呈现衍射峰，于2θ＝60至64°处呈现单峰。2.权利要求1的复合金属多元盐，其中在2θ＝33至50°处的X-射线衍射峰(Cu-α)为单峰。3.权利要求1或2的复合金属多元盐，其中在所说的式子中的二价金属(M2)是镁。4.权利要求1至3中任意一项的复合金属多元盐，其中在所说的式子中的三价金属(M3)是铝。5.权利要求1至4中任意一项的复合金属多元盐，其中在所说的式子中的阴离子(A)是硫酸离子。6.权利要求1至4中任意一项的复合金属多元盐，其中在所说的式子中的阴离子(A)是碳酸离子。7.权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：小松善伸，石田仁，五十岚宏，近藤正巳，皆川円，佐藤哲，佐藤悌治，
申请(专利权)人：水泽化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]