人造铜明矾化合物及其生产方法技术

一种用式（１）表示的人造铜明矾化合物及其制造方法：（Ｚｎ↓［ｎ－ｘ］↑［２＋］Ｍ↓［ｘ］↑［２＋］）Ａｌ↓［４］↑［３＋］（ＯＨ）↓［ｂ］（Ａ↑［ｎ－］）↓［ｅ］.ｍＨ↓［２］Ｏ（１），式中Ｍ↑［２＋］表示Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ和Ｍｇ中的至少一种元素，ａ代表０．３＜ａ＜２．０，ｘ代表０≤ｘ≤１．０，ｂ代表１０＜ｂ＜１４，Ａ↑［ｎ－］代表ＳＯ↓［４］↑［２－］，ＨＰＯ↓［４］↑［２－］，ＣＯ↓［３］↑［２－］，ＣｒＯ↓［４］↑［２－］，ＳｉＯ↓［３］↑［２－］，ＳＯ↓［３］↑［２－］，ＮＯ↓［３］↑［－］，ＯＨ↑［－］，和Ｃｌ↑［－］，ｃ代表０．４＜ｃ＜２．０和ｍ代表１－４的数。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】人造铜明矾化合物及其生产方法本专利技术涉及新型铜明矾化合物及其生产方法。更具体地说，本专利技术涉及新型的用下式(1)表示的人造铜明矾化合物及其制备方法，该化合物宜用来作为残留于树脂或橡胶中的酸性物质的中和剂和失活剂，农用膜的红外吸收剂，抗菌剂，除臭剂，PVC的热稳定剂和工业废水中所中磷酸根离子和铬酸根离子的去除剂，以及其进一步用作喷墨的记录介质。      (Zna-x2+Mx2+)Al43+(OH)b(An-)c·mH2O    (1)式中M2′表示Cu，Ni，Co和Mg中的至少一种元素，a代表0.3＜a＜2.0x代表0≤x＜1.0b代表10＜b＜14A代表选自SO42-，HPO42-，CO32-，CrO42-，SiO32-，SO32-，NO3-，OH-和Cl-中的一种或二种离子，c代表0.4＜c＜2.0以及m代表1-4已知自然界中的下列物质作为铜明矾化合物[参见JCPDS(JointCommittee ON Powder Diffraction Standand)Card]。铜明矾：CuAl4SO4(OH)12·3H2OMbobomKulite：(Ni，Cu)Al4[(NO3)2(SO4)](OH)12·3H2O镍明矾：(Ni，Cu)Al4[(SO4)(NO3)](OH)12·3H2O本专利技术人研究了上述铜明矾化合物的物化性能，并发现了一些令人感兴趣的特性。即铜明矾化合物具有这样的晶体结构，二价阳离子部分地占据着具有-->层状结构的氢氧化铝的空穴(Al(OH)3：水铝氧)，在具有正电荷的[M2+Al4(OH)12]2+层之间包含有硫酸根离子和水分子，这可从下列事实中得到确认，如图2所示，阴离子染料吸附在固体表面上，而表面具有正电性。人们已经发现在天然矿物中Cu和Ni作为形成铜明矾结构的二价金属元素，而单个Zn或与Zn存在的每个Cu，Ni，Co或Mg则作为形成本专利技术人造铜明矾化合物的二价金属元素。由此，可以证实Zn，Cu，Ni，Co和Mg作为可形成铜明矾结构的二价金属元素，而Zn和Cu本身就能形成铜明矾结构。或它们可以彼此共同取代的形式构成铜明矾结构。也可能存在这样一种铜明矾结构的化合物，其中Zn和/或Cu作为主要金属存在，而其它部分则被Ni，Co，和/或Mg取代。此外，在说明本专利技术人造铜明矾化合物的上述式(1)的组成中，部分阴离子(An-)具有离子交换能力，形状和大小类似于SO42-和NO3-的阴离子可代替SO42-或NO3-。作为可取代的阴离子，在此可列举出形成四面体结构的阴离子(HPO42-，CrO42-)，形成平面三角结构的阴离子(CO32-，NO3-)，和形成等三方锥体的阴离子(SO32-)。在具有用上式(1)表示的组成的本专利技术人造铜明矾化合物中，其中式(1)中的阴离子(An-)是具有较大溶解度的SO42-，NO3-或Cl-等，通过用其它离子，如代表性地为CO32-，SO32-和OH-来代替这些离子，可控制该人造铜明矾化合物在含水系统中的溶解度。含有Cu和/或Ni作为二价金属元素的天然铜明矾化合物具有与该元素相对应的特定颜色，因此其应用价值较低，但它们可用于抗菌剂，除臭剂或树脂阻燃剂。另一方面，只含有Zn或主要是含有锌金属作为二价金属元素的本专利技术人造铜明矾化合物至今根本不被人所知，并且由于它们无色且毒性低，比较便宜，因此他们具有较高的应用价值，而且适用于各种用途，例如作为农用膜红外吸收剂，PVC热稳定剂，墨喷记录介质(固定水溶性阴离子染料)，残留于树脂或橡胶中的酸性物质的中和剂和失活剂，以及进一步用于工业废水中所含磷-->酸根离子和铬酸根离子的去除剂，和染色或其中的抗菌物质。因此，与一般的天然铜明矾化合物相比只含有锌或主要含有锌金属作为二价金属元素的本专利技术的无色人造铜明矾化合物可被广泛地应用。与自然界中存在的CuAl4型或(Cu，Ni)Al4型铜明矾化合物相比，其中部分或全部构成铜明矾结构的二价金属元素可被Zn取代的本专利技术人造铜明矾化合物的特征列举如下：(i)与天然的相比，它们颜色较淡或为白色(无色系)(ii)Co，Ni和Cu是具有较高催化活性的元素，并对与其接触的有机化合物或聚合物的分解和恶化有强烈地促进作用。因此，和Zn代替可使用于各种树脂的化合物稳定和更安全。(iii)本专利技术人造铜明矾化合物(Zn，Al4型)是稳定的化合物，即含有Cu，或Cu和Ni作为组分的铜明矾化合物(化合物也存在于天然矿物中)是不稳定的，例如，可以证实，如果用碳酸钠水溶液对该化合物进行阴离子交换处理，其晶体结构被破坏(见参考实施例1)。因此，本专利技术的第一个目的是提供一种新型的仅含有Zn或主要含有Zn金属作为二价金属元素的人造无色铜明矾化合物。本专利技术第二个目的是提供新型的只含有或主要含有Zn金属作为二价金属元素的人造无色铜明矾化合物，该化合物在固体表面上具有正电荷和特殊的阴离子交换能力。本专利技术第三个目的是提供新型的只含有或主要含有Zn金属作为二价金属元素的人造无色铜明矾化合物，该化合物在水中的溶解度是可以控制的。本专利技术的第四个目的是提供此自然界中存在的铜明矾化合物更稳定、更安全的人造铜明矾化合物。本专利技术的第五个目的是提供用于生产上述新型人造铜明矾化合物的优越方法。本专利技术的其它目的在下列描述中将是显而易见的。现已发现本专利技术上述目的用式(1)代表的人造铜明矾化合物及上式(1)的人造铜明矾化合物的生产方法而实现：    (Zna-x2+Mx2+)Al43+(OH)b(An-)c·mH2O    (1)-->式中：M2+代表Cu，Ni，Co和Mg的至少一种元素a 代表0.3＜a＜2.0，x 代表0≤X＜1.0，b 代表10＜b＜14，An-代表选自SO42-，HPO42-，CO32-，CrO42-，SiO32-，SO32-，NO3-，OH-和Cl-中的一种或二种离子，c 代表0.4＜c＜2.0和m 代表1-4的整数。生产方法包括使一种水溶性铝盐，一种在约4-7的PH范围内是水溶性的锌化合物，和必要时，一种选自Ni，Cu，Co和Mg的一种或一种以上元素的化合物，(该化合物在约4-7的PH范围内是水溶性的)在约4-7的反应PH和约10-50℃的温度下进行共沉淀反应，然后使共沉淀物在上述范围内的反应PH下和约80-170℃的温度下进行水热反应，或者生产上式(1)的人造铜明矾化合物的方法包括生产上式(1)的铜明矾化合物，其中An-是SO42-，并然后用选自HPO42-，CO32-，CrO42-，SiO32-，SO32-，NO3-，OH-和Cl-的一种阴离子取代化合物中的部分SO42-。下面更详细地描述本专利技术的人造铜明矾化合物。用组成分析和粉末X-射线衍射(XRD)法可确定具有上式(1)组成的本专利技术人造铜明矾化合物。以JCPDS(联合委员会粉末衍射标准)卡为准，在下表中示出了四种主要的晶格间距(d)。在本专利技术的每一种人造铜明矾化合物中，形成以Al(OH)3(水铝氧)结构为基础的超结晶格子，并用XRD法确定对应于化合物晶格面(300)的衍射线在2θ(CuKa-射线)＝62.4-62.6°附近，并且它是以上述水铝氧结构的Al原子规则构型为基础的衍射线。-->表1铜明矾化合物 JCPDS数       晶格间距    化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用式（１）表示的人造铜明矾化合物： （Ｚｎ↓［ａ－ｘ］↑［２＋］Ｍ↓［ｘ］↑［２＋］）Ａｌ↓［４］↑［３＋］（ＯＨ）↓［ｂ］（Ａ↑［ｎ－］）↓［ｃ］.ｍＨ↓［２］Ｏ （１） 式中 Ｍ↑［２＋］表示Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ和Ｍｇ中的至少一种元素， ａ代表０．３＜ａ＜２．０ ｘ代表０≤ｘ＜１．０ ｂ代表１０＜ｂ＜１４ Ａ↑［ｎ－］代表选自ＳＯ↓［４］↑［２－］，ＨＰＯ↓［４］↑［２－］，ＣＯ↓［３］↑［２－］，ＣｒＯ↓［４］↑［２－］，ＳｉＯ↓［３］↑［２－］，ＳＯ↓［３］↑［２－］，ＮＯ↓［３］↑［－］，ＯＨ↑［－］和Ｃｌ↑［－］中的一种或二种离子， ｃ代表０．４＜ｃ＜２．０ ｍ代表１－４的数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1997-2-14 44960/97;JP 1996-3-5 73094/961、一种用式(1)表示的人造铜明矾化合物：      (Zna-x2+Mx2+)Al43+(OH)b(An-)c·mH2O    (1)式中M2+表示Cu，Ni，Co和Mg中的至少一种元素，a代表0.3＜a＜2.0x代表0≤x＜1.0b代表10＜b＜14An-代表选自SO42-，HPO42-，CO32-，CrO42-，SiO32-，SO32-，NO3-，OH-和Cl-中的一种或二种离子，c代表0.4＜c＜2.0m代表1-4的数。2、权利要求1的人造铜明矾化合物，其中用至少一种表面处理剂处理权利要求1中式(1)的人造铜明矾化合物，表面处理剂选自高级脂肪酸，阴离子表面活性剂，磷酸酯，硅烷，钛酸盐和铝偶合剂。3、一种用于生产权利要求1的人造铜明矾的方法，该方法包括使一种水...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田彰，清水加奈子，小田一成，
申请(专利权)人：协和化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]