DE2621170A1

DE2621170A1 - Verfahren zur herstellung von aluminiumpolyphosphat

Info

Publication number: DE2621170A1
Application number: DE19762621170
Authority: DE
Inventors: Renate Ing Grad Adrian; Bernd Ing Grad Cox; Raban Von Dipl Chem Dr Schenck; Peter Dipl Chem Dr Wirtz
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1976-05-13
Filing date: 1976-05-13
Publication date: 1977-11-24
Also published as: PT66539A; ES457969A1; AU2509177A; JPS52138500A; FR2351049B1; AU510222B2; CA1072717A; BR7703075A; PT66539B; GB1532328A; FR2351049A1; NL7705019A; US4147758A; AR211412Q

Description

HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT ο

HOE 76/H 022

Verfahren zur Herstellung von Aluminiumpolyphosphat

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumpolyphosphat durch Umsetzung von Aluminiumhydroxid mit einer Phosphorsäure und thermischer Behandlung des Umsetzungsproduktes.

An Hand ihrer spezifischen Röntgendiagramme werden kondensierte Aluminiumphosphate von der '!American Society for Testing and Materials" (ASTM) unter anderem eingeteilt in langkettige Produkte (ASTM 13-266), ringförmiges Aluminiumtetrametaphosphat (ASTM 13-430) und Berlinit (ASTM 10-423).

Aluminiumpolyphosphate werden in erster Linie als Härter in Wasserglaskitten verwendet.

Aus der DT-PS 1 252 835 ist bekannt, daß kondensierte Aluminiumphosphate erhalten werden, wenn man saure Aluminiumorthophosphate, die durch Eintragen von Aluminiumhydroxid in Phosphorsäure und Eindampfen der Lösung mit einem Verhältnis von Ρρ^"5 ^zu ^2^3 ~ ^'^ ^is 3 hergestellt werden, einer thermischen Behandlung unterwirft. Man erwärmt sie in einer ersten Stufe bis zur Gewichtskonstanz auf höchstens 400⁰C und in einer zweiten Stufe wiederum bis zur Gewichtskonstanz auf höchstens 750⁰C. Dabei wird Al (OHK in Wasser aufgeschlämmt und in vorgewärmte Phosphorsäure (75 %ige)

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eingerührt (Al : P= 1 : 2,5), wobei sich das Aluminiumhydroxid unter Wärmeentwicklung löst. Langsames Eindampfen bis zur beginnenden Trübung und anschließendes Trocknen in einem Zerstäubungstrockner oder Walzentrockner liefert das Zwischenprodukt, das dann in Hordentrocknern oder kontinuierlich in Drehrohren bei 300"bis 400° und 500 bis 600⁰C über mehrere Stunden lang getempert wird.

Alle nach diesem Verfahren gebildeten kondensierten Aluminiumphosphate bestehen aus einem Gemisch von wechselnden Anteilen Aluminiumpolyphosphat (langkettig) ASTM 13-266 (65 - 75 %), Aluminiumtetrametaphosphat (ringförmig) ASTM 13-430 (20 - 10 %) und AlPO₄ - Berlinit ASTM 10-423 (^ 15 %). Da nur das langkettige Aluminiumpolyphosphat als Härter der wasserglasgebundenen Kittmassen angesehen wird Aluminiumtetrametaphosphat und Berlinit härten nicht würde ein Härter aus reinem Aluminiumpolyphosphat in seiner Wirksamkeit wesentlich verbessert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Weg zu suchen, der es in einfacher Weise erlaubt, zu kondensierten Aluminiumphosphaten zu gelangen die zu mindestens 95 Gewichts?6 aus langkettigen Aluminiumpolyphosphaten gemäß ASTM 13-266 bestehen.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß sich diese Aufgabe lösen läßt, wenn man festes Aluminiumhydroxid und Polyphosphorsäure, die einen P₂0,--Gehalt von 75 bis 85 Gewichts%, vorzugsweise von 84 Gewichts^, aufweist, entsprechend einem Al : P-MoIverhältnis von 1 : 2,5 bis 1 : 3,5, vorzugsweise von 1:3, getrennt voneinander und gleichzeitig in eine 150 bis 200⁰C, vorzugsweise 170⁰C,

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heiße Reaktionszone in der Weise einträgt und reagieren läßt, daß bei ständigem Mischen, Kneten und Zerkleinern, das Reaktionsgut bis zum Ende des Eintrages eine feuchtkrümelige Konsistenz behält. Dann wird die Reaktion fortgeführt bis ein trockenes, sandiges Pulver entstanden ist, welches anschließend bei Temperaturen zwischen 400 bis 600⁰C, vorzugsweise von etwa 500⁰C, so lange getempert wird, bis ein Produkt mit einem Glühverlust von 0,5 bis 1 Gewichts% entstanden ist.

Das in der, vorzugsweise aus einem beheizten Kneter oder Mischer bestehenden, Reaktionszone erhaltene trockene Zwischenprodukt besteht bereits aus partiell kondensiertem Aluminiumphosphat. Sein Kondensationsgrad ist höher als der Kondensationsgrad der eingesetzten Polyphosphorsäure, was darauf hinweist, daß es sich bei der Reaktion nicht lediglich um eine bloße Neutralisation handelt.

Durch den Einsatz von intensiv arbeitenden Mischorganen wird das Zwischenprodukt rasch und ohne den bisher üblichen hohen Zeitaufwand beim vorsichtigen Eindampfen der Aluminiumphosphatlösungen hergestellt.

Das erfindungsgemäß im Kneter oder Mischer erzeugte Zwischenprodukt erweist sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich der nachfolgenden thermischen Behandlung, da es direkt in einer einzigen Stufe zu dem gewünschten hochprozentigen Aluminiumpolyphosphat kondensiert werden kann. Bisher mußte bei der Kondensation ein mehrere Stunden dauerndes vorgeschriebenes Temperatur-Zeit-Programm durchlaufen werden, um die bevorzugte Bildung großer Anteile an Aluminiumtetrametaphosphat zu verhindern.

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Die Temperung des Zwischenproduktes läßt sich in einfacher Weise in Drehrohren, Muffeln oder Hordentemperöfen durchführen und ist im Vergleich zur herkömmlichen Methode der Temperatur-Zeit-programmgesteuerten Temperung einfacher und bedeutend schneller, was zu einer erheblichen Durchsatzsteigerung führt.

Im Gegensatz zu den nach bekannten Verfahren entstehenden Produkten besteht das erfindungsgemäß hergestellte kondensierte Aluminiumphosphat nun nicht mehr aus einem Gemisch mehrerer Komponenten, sondern fast ausschließlich aus langkettigem Aluminiumpolyphosphat. AlPO- - Berlinit läßt sich röntgenographisch nicht mehr nachweisen und der Gehalt an Aluminiumtetrametaphosphat (ringförmig kondensiert) ist kleiner als 5 Gewichts^.

Beispiel 1

1,54 kg trockenes Aluminiumhydroxid und 5 kg Polyphosphorsäure (84 Gewichts^ ΡρΟκ) werden getrennt aber gleichzeitig so in einen auf 200 C geheizten Laborkneter eindosiert, daß bis zum Ende des Eintrages eine feuchte krümelige Phase aufrecht erhalten wird. Nach kurzer Zeit wird aus der feuchten Masse im Kneter ein trockenes, sandiges Pulver erhalten, das dann kondensiert wird. Tempern bei 50O⁰C führt innerhalb einer Stunde zu langkettigem Aluminiumpolyphosphat mit einem Glühverlust von 0,5 bis 1 %, je nach Kettenlänge des Polyphosphates. Das Röntgendiagramm dieses Produktes zeigt die Linien von Aluminiumpolyphosphat (ASTM 13-266), Hinweise auf die Anwesenheit von ΑΙΡΟλ - Berlinit fehlen und Aluminiumtetrametaphosphat (ASTM 13-430) kann gerade noch nachgewiesen werden.

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Beispiel 2

30,75 kg Aluminiumhydroxid und 100 kg Polyphosphorsäure (84 Gewichts^ P₂°5^ werden über Schüttelrinne und Dosierpumpe gleichzeitig in einen auf 200⁰C geheizten Kneter eingetragen. Fortlaufende sofortige Reaktion der beiden Komponenten führt während der 30 Minuten dauernden Eintragphase zu einer feuchten, krümeligen Masse, die dann nach weiteren 30 Minuten in ein sandiges Pulver umgewandelt ist. Anschließendes Tempern bei 500⁰C analog dem Beispiel 1 ergibt wieder das gleiche hochprozentige Aluminiumpolyphosphat (ASTM 13-266).

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Claims

- HOE 76/H 022 - Patentansprüche:

1) Verfahren zur Herstellung von Aluminiumpolyphosphat durch Umsetzung von Aluminiumhydroxid mit einer Phosphorsäure und thermische Behandlung des Umsetzungsproduktes, dadurch gekennzeichnet, daß man festes Aluminiumhydroxid und Polyphosphorsäure, die einen P₂Oc-Gehalt von 75 bis 85 Gewichts^ aufweist, entsprechend einem Al : P-Molverhältnis von 1 : 2,5 bis 1 : 3,5 getrennt voneinander und gleichzeitig in eine 150 bis 200⁰C heiße Reaktionszone in der Weise einträgt und reagieren läßt, daß bei ständigem Mischen, Kneten und Zerkleinern, das Reaktionsgut bis zum Ende des Eintragens eine feucht-krümelige Konsistenz behält und daß man dann die Reaktion fortführt bis ein trockenes, sandiges Pulver entstanden ist, welches anschließend bei Temperaturen zwischen 400 und 600⁰C so lange getempert wird, bis ein Produkt mit einem Glühverlust von 0,5 bis 1 Gewichts9o entstanden ist.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aluminiumhydroxid und die Polyphosphorsäure in Mengenverhältnissen zueinander einsetzt, die einem Molverhältnis Al : P von 1 : 3 entsprechen.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Polyphosphorsäure mit einem PpO₅-Gehalt von 84 Gewichts% einsetzt.

4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion bei Temperaturen von etwa 170⁰C durchführt.

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original Inspected

5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperung bei Temperaturen von etwa 50O⁰C durchführt.

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