疏水表面改性的氧化铝及其制备方法技术

本申请公开了一种通过以下方式制备疏水性多孔氧化铝的方法：i)提供包含氧化铝化合物的浆料，所述浆料的pH等于或大于7；ii)将包含具有碳长度小于14的烷基烃链的羧酸的有机组合物加入到所述浆料中以形成酸性改性浆料；所述酸性改性浆料的pH在3至小于7之间；iii)将所述酸性改性浆料水热老化以形成经水热老化的浆料；以及iv)将所述经水热老化的浆料干燥。

Hydrophobic surface modified alumina and its preparation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】疏水表面改性的氧化铝及其制备方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年6月15日提交的美国申请62/520,163的优先权，其公开内容通过引用并入本文用于所有目的。本专利技术涉及一种新型的用于制备新的疏水性多孔氧化铝的方法，一种新的疏水性多孔氧化铝，以及一种包含新的疏水性多孔氧化铝和基底的组合物。背景：氧化铝和二氧化硅在被处理时形成疏水表面改性的金属氧化物的基础。这些疏水表面改性的金属氧化物包括间隔物(spacer)或防粘连剂，其改善基底的性能，所述基底包括聚合物、调色剂、涂料体系、表面添加剂和用于需要高度分散性的应用的其他高附加值产品。在这些应用中，疏水表面改性的金属氧化物解团聚减小至亚微米尺寸的能力以及它们附着至特定基底表面的能力对于实现和提高高附加值产品(一个实例是调色剂产品)的性能是必需的。影响疏水表面改性的金属氧化物的性质的因素包括所选择的基础金属氧化物的类型、表面添加剂的粒子形貌、表面添加剂粒子的表面积和表面添加剂粒子的表面化学性质。在确定疏水表面改性的金属氧化物需要何种性质时，基础金属氧化物的选择是重要的。例如，本专利
中的技术人员知道，不是所有化学处理都可以同样地施加至所有金属氧化物，例如，不是所有用于二氧化硅粒子的处理都可以施加至氧化铝。在处理疏水表面改性的金属氧化物时的主要问题是由于相互作用力而形成的细或纳米金属氧化物粒子的团聚。亚微米粒子可以高度团聚，并且这些团聚继而减少形成团聚的一部分的粒子的暴露表面积。因此，这类团聚减少疏水表面改性的金属氧化物赋予它们所掺入的产品的优点。这些疏水表面改性的金属氧化物的合成对于顺利产生它们所掺入的后续产品的所需特性是重要的。这些疏水表面改性的金属氧化物的另一问题是它们较低的稳定性，并且为了改善该稳定性和防止疏水表面改性的金属氧化物降解，在它们的合成期间使用在低温和真空下的专用处理。消费者需要更大表面添加剂性能和更高品质的产品。为了解决这些需求，已经研究和改进了用于基于混合/润湿和球磨的改善疏水表面改性的金属氧化物的后处理方法。这些后处理方法是本领域中已知的。即使使用这些方法来改善疏水表面改性的金属氧化物，使用这些过程制备的疏水表面改性的金属氧化物也可能包含例如使它们与优选的聚合物或溶剂不相容的形式的粒子。此外，纳米粒子由于它们的化学结构、高表面积和低粒子内孔隙率而难以再加工。因此，需要一种替代的疏水表面改性的金属氧化物和方法，其可以提供所需性质，包括改善的疏水性和分散性，且添加剂影响降低。专利技术：根据本专利技术的第一方面，提供了一种制备疏水性多孔氧化铝的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供包含氧化铝化合物的浆料，所述浆料的pH等于或大于7；ii)将包含具有碳长度小于14的烷基烃链的羧酸的有机组合物加入到所述浆料中，以形成酸性改性浆料；所述酸性改性浆料的pH为3至小于7；iii)将所述酸性改性浆料水热老化以形成经水热老化的浆料；以及iv)将所述经水热老化的浆料干燥。所述氧化铝化合物包括氢氧化铝氧化铝(AlOOH)、勃姆石或拟薄水铝石(即α-氧化铝一水合物，如在A.S.T.M.(美国试验与材料协会)中所述可通过X射线衍射鉴定)。优选地，所述氧化铝化合物包括勃姆石或拟薄水铝石，并且最优选为勃姆石。所述氧化铝化合物可以来源于烷醇铝的水解，或者来源于其他氧化铝源，比如铝酸钠源、明矾源或多种其他变体。更具体地，适用于本专利技术的方法的氧化铝化合物可以由烷醇铝的水解得到。所述氧化铝化合物由微晶组成，所述微晶在(020)轴上的尺寸在1至60nm、优选地2至50nm并且最优选地3至40nm的范围内。所述铝化合物的长宽比为1至5；优选地，所述氧化铝化合物的长宽比为1至3。所述氧化铝化合物由不同形状的晶体组成，包括六面体结构、片状结构、块状结构、板状结构或它们的组合。其优选地具有板状结构或块状结构或它们的组合。最优选地，所述氧化铝化合物具有块状结构，即长宽比为1。所述浆料优选为含水浆料。可以在加入有机组合物之前加入流体例如水以保持流体浆料。在本专利技术的一个更优选的实施方案中，包含所述氧化铝化合物的所述含水浆料是来自烷醇铝水解的AlOOH的齐格勒(Ziegler)工业生产的中间物流。在这种情况下，所述含水浆料优选地具有大于7.0至10.0的pH，优选8.0至10.0的pH。所述有机组合物包含具有与所述氧化铝化合物的表面结合的烷基烃链的羧酸官能团。所述有机组合物包含短链脂肪酸、短链羟基脂肪酸、上述脂肪酸和酯的互相连接的链的基体。所述有机组合物具有带有与所述氧化铝化合物的表面结合的特定长度的烷基烃链的羧酸官能团。所述有机组合物包含具有碳长度等于或小于14、优选地碳长度小于12、更优选地碳长度小于10、更优选9并且甚至更优选地碳长度为8或小于8的烷基烃链的羧酸。所述有机组合物可以具有包含羟基和/或氨基且带有烷基烃链的羧酸官能团，所述烷基烃链的碳长度小于14、优选小于12、更优选小于10、甚至更优选小于9且此外更优选碳长度为8或小于8。一旦将所述有机组合物加入所述浆料，就形成酸性改性浆料。所述酸性改性浆料具有3至小于7的pH，优选地3.5至5.5的pH。酸改性浆料中，相对于氧化铝化合物含量，有机组合物含量为0.5重量％至10重量％，优选0.5重量％至5重量％。其小于所述有机组合物的化学计量值。然后在温和条件下将所述酸性改性浆料水热老化。在90℃至200℃、更优选100至180℃、甚至更优选100至140℃并且最优选100至120℃的温度进行水热老化处理。可以通过外部来源，例如电热或经由在外套中的循环油，或者通过直接注入高压水蒸气来供应热量。将所得经水热老化的浆料在水热老化的温度保持一段时间，所述时间主要取决于温度和搅拌。一般来说，这种老化的持续时间可以是1小时至6小时，优选1至5小时，并且最优选2小时。在水热老化期间，发生氧化铝晶体粒子的伴随生长(concomitantgrowth)，从而提供专门的形貌。随着在有机组合物中的羧酸的引入，在氧化铝化合物的表面发生与氧化铝化合物例如勃姆石的OH表面基团的反应。氧化铝化合物的这些OH基团与键合至羧酸的羰基上的OH基团反应，从而在氧化铝表面形成稳定层，就像分子强有力地与氧化铝的表面键合一样。这是有利的，因为由于这种键的疏水性覆盖，任何游离水容易脱附，而不是返回来与氧化铝表面OH反应，并且这也提高了键的强度。如果已知氧化铝表面上可用于吸附的表面积，则可以使用下式确定每单位质量微晶的表面OH基团的数量(NanotechnologyTechnicalBasisandapplications(纳米技术技术基础和应用)，StefanSepeur，2008，第100页)：Sc(m2/g)/一个OH基团的空间需求(m2)其中Sc＝微晶的平均表面积(基于微晶形状的平均微晶表面，其可以通过测量BET表面积实验确定)，并且假设空间OH需求为约...

【技术保护点】
1.一种制备疏水性多孔氧化铝的方法，所述方法包括以下步骤：/ni)提供包含氧化铝化合物的浆料，所述浆料的pH等于或大于7；/nii)将包含具有碳长度小于14的烷基烃链的羧酸的有机组合物加入到所述浆料中，以形成酸性改性浆料；所述酸性改性浆料的pH在3至小于7之间；/niii)将所述酸性改性浆料水热老化以形成经水热老化的浆料；以及/niv)将所述经水热老化的浆料干燥。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170615 US 62/520,1631.一种制备疏水性多孔氧化铝的方法，所述方法包括以下步骤：
i)提供包含氧化铝化合物的浆料，所述浆料的pH等于或大于7；
ii)将包含具有碳长度小于14的烷基烃链的羧酸的有机组合物加入到所述浆料中，以形成酸性改性浆料；所述酸性改性浆料的pH在3至小于7之间；
iii)将所述酸性改性浆料水热老化以形成经水热老化的浆料；以及
iv)将所述经水热老化的浆料干燥。


2.权利要求1所述的方法，其中所述氧化铝化合物包括氢氧化铝氧化铝(AlOOH)、勃姆石或拟薄水铝石。


3.权利要求1所述的方法，其中所述有机组合物包含具有碳长度小于12的烷基烃链的羧酸。


4.权利要求1所述的方法，其中所述有机组合物包含具有碳长度小于10的烷基烃链的羧酸。


5.权利要求1所述的方法，其中所述有机组合物包含具有碳长度为9的烷基烃链的羧酸。


6.权利要求1所述的方法，其中所述有机组合物包含具有碳长度为8或小于8的烷基烃链的羧酸。


7.权利要求1所述的方法，其中所述酸改性浆料的pH为3.5至5.5。


8.权利要求1所述的方法，其中所述酸性改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛丽亚·罗伯特·拉巴伊奥里，安东尼·梅，瑞安·洛斯克托瓦，
申请(专利权)人：萨索尔美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US