制备包含电荷平衡有机离子之粘土之方法，由此制得之粘土及包含其之纳米复合材料的制作方法

专利名称：制备包含电荷平衡有机离子之粘土之方法，由此制得之粘土及包含其之纳米复合材料的制作方法
制备包含电荷平衡有机离子之粘土之方法，由此制得之粘 土及包含其之纳米复合材料本发明系关于包含电荷平衡有机阴离子之层状双氢氧化物及其用途。本发明进一 步关于包含此等层状双氢氧化物之纳米复合材料及其用途。该等层状双氢氧化物(LDH)系技术中所知晓。多篇参考文献诸如W000/09599、W0 99/35185 以及 Carlino (固态离子学(Solid State Ionics)，98 (1997)，73-84 页)揭示包 含疏水性有机阴离子之LDH，其可与疏水性基质诸如聚烯烃相容。技术中亦知晓包含更具亲水性之有机阴离子之LDH，诸如含羟基或含胺之单-及 多元羧酸。该等层状双氢氧化物揭示在(例如)US 2006/20069、US2003/114699、US 5，578，286 以及 Hibino 等人(J. Mater. Chem.，2005，15，653-656 页)中。此等参考文献大 致揭示该等LDH之制备，该等LDH进一步含有大量基于二价或三价金属离子之化合物，诸如 未转化的原料例如水镁石及/或勃姆石。此等污染化合物通常会对其中使用此等LDH复合 物之基质或介质(例如在复合材料中)之性质具有负面影响。此等化合物的存在显著降低 适合应用之数目。US 5，728，366揭示一种改良之方法，其中首先形成一双氢氧化物中间体，随后使 其与单价有机阴离子在低温下接触而形成嵌合(intercalated)LDH。该方法太过复杂而不 具有商业利益。此外，产生之产品具有过高之所使用酸之Mg盐含量。US 2003/0114699中提出另一方法，其中首先藉由使有机阴离子与三价金属源反 应而形成一中间体，并且在第二步骤中，使该中间体在水中与二价阳离子源在高至95°C之 温度下反应。此方法麻烦，因其需要两步骤及使用在液相中之有机阴离子，并且产生之产品 具有过高之所使用酸之二价金属盐含量。本发明之目的系i)提供一种简易方法以制造衍生自三价金属源及二价金属源并 且包含电荷平衡有机阴离子之高纯度层状双氢氧化物(LDH)，ii)提供包含亲水性电荷平 衡阴离子之高纯度层状双氢氧化物，及iii)该包含亲水性电荷平衡阴离子之层状双氢氧 化物在广泛应用范围中的用途，特别系其在纳米复合物诸如(水基)涂料中的用途，以及在 另一实施例中，特别系其在纸业中的用途。此目的系藉由提供一种制造尤其衍生自一或多个三价金属源及一或多个二价金 属源并且包含一或多个具有至少一个羟基之电荷平衡有机阴离子之LDH的水性方法而达 成，其中在一步骤中，在高温下产生嵌合LDH。产生之产品具有期望之纯度，意谓其包含小于 20wt%之勃姆石以及小于5%之该具有至少一羟基之有机阴离子的二价金属盐。在本发明之一实施例中，单步反应系在超过110°C之温度下执行，较佳高于 1200C，更佳高于130°C，再更佳高于140°C，又更佳高于150°C，又再更佳高于160，并且最佳 高于170°C。由于较佳藉由施加压力防止水性混合物沸腾，因而温度之上限通常系由能源成 本及设备额定值决定。压力可自大气压直至300巴(bar)。温度上限宜低于30(TC，较佳低 于250°C并且最佳低于200°C。进一步之温度上限可由具有至少一羟基之有机阴离子之分 解温度决定。特定而言，若此阴离子系羟基羧酸，则温度应低于脱羧及/或脱水温度。根据本发明之层状双氢氧化物包含一或多个三价金属离子、一或多个二价金属离子、及一或多个电荷平衡有机阴离子，其中至少一电荷平衡阴离子系包含至少一羟基之单 价有机阴离子，并且其包含小于20wt%之勃姆石以及小于5wt%之该二价金属与该单价有 机阴离子之盐。通常，层状双氢氧化物包含低于20重量百分比(wt% )量之作为电荷平衡阴离子 的碳酸根阴离子；较佳地，碳酸根阴离子之量系低于，并且最佳地，作为电荷平衡阴 离子之碳酸根系近乎不存在。在本发明之LDH中之低量的电荷平衡碳酸根阴离子允许LDH 在(例如)聚合物基质中更容易地脱层及/或剥落以及脱层及/或剥落至较大程度。相较 于具有更高碳酸根量之类似的LDH，此等经修改的LDH可适用在更宽广的应用范围。其可在 较低疏水性及亲水性的聚合基质(诸如聚乳酸)中使用。一般而言，经发现相对低量的勃姆石与该具有至少一羟基之有机阴离子之二价金 属盐使本发明之LDH适合于较宽广的应用种类。此外，当作为原料之勃姆石转变成LDH的 转化率不足时，通常存在大量的勃姆石。较佳地，以LDH与勃姆石之总重量计，勃姆石的量 系小于IOwt %，其更佳系小于5wt %，甚至更佳系小于Iwt %，并且最佳系不存在勃姆石。同 样地，以LDH与勃姆石之总重量计，二价金属盐的量系小于5wt%，其更佳系小于3wt%，甚 至更佳系小于，并且最佳系几乎不存在二价金属盐。在本发明之一实施例中，以LDH与额外含氧材料之总重量计，本发明之层状双氢 氧化物包含小于30wt %之额外含氧材料(源自亦制得层状双氢氧化物之二价及/或三价金 属离子源)的总量。较佳地，额外含氧材料的量系小于20wt%，更佳系小于15wt%，甚至更 佳系小于IOwt%，并且最佳系小于5wt%。额外含氧材料之实例包括二价及/或三价金属离子之氧化物和氢氧化物，诸如勃 姆石、三水铝矿、三氢氧化铝、氧化镁及水镁石。在本申请案之上下文中，术语“电荷平衡有机阴离子”系指补偿LDH之结晶粘土薄 片之静电荷不足的有机离子。由于粘土通常具有层状结构，因而电荷平衡有机离子可位于 层叠粘土层之夹层中、边缘上或外表面上。该等位于层叠粘土层之夹层中的有机离子被称 为嵌合离子。此一层叠粘土或有机粘土亦可(例如)在聚合物基质中脱层或剥落。在本专利说 明书之上下文中，术语“脱层”系定义为粘土颗粒之平均层叠程度因粘土结构之至少部分分 层所致的降低，藉此产生每单位体积含有显著增加之独立粘土薄片的材料。术语“剥落”系 定义为完整脱层，即在垂直于粘土薄片之方向上的周期性消失，导致介质中个别层之随机 分散，因此完全不留下层叠次序。粘土之膨胀或扩展，亦称为粘土之嵌合，可使用X射线衍射(XRD)观察，因为基础 反射(即d(001)反射)之位置指示层之间的距离，该距离在嵌合时增加。平均层叠程度之降低可经观察为XRD反射之变宽直至消失，或由基础反射(hkO) 之不对称性增加观察。完全脱层(即剥落)之表征仍就系分析挑战，但其通常可由来自原始粘土之非 (hkO)反射的完全消失断定。可进一步使用透射电子显微术(TEM)观察层之次序并且因此观察脱层程度。包含电荷平衡有机阴离子之LDH具有相当于下列通式之层状结构[M^Mn3+(OH)2m+2n Jx--bH20(1)其中M2+ 系二价金属离子诸如 Zn2+、Mn2+、Ni2+、C02+、Fe2+、CU2+、Sn2+、Ba2+、Ca2+、Mg2+ 或 其混合物，M3+系三价金属离子诸如Al3+、Cr3+、Fe3+、Co3+、Mn3+、Ni3+、Ce3+及Ga3+或其混合物， m及η具有使m/n = 1至10之值，并且b具有在范围O至10内的值。X系单价阴离子，包 含至少一羟基及视需要之任何其他有机阴离子或无机阴离子，包括氢氧根、碳酸根、碳酸氢 根、硝酸根、氯离子、溴离子、磺酸根、硫酸根、硫酸氢根、钒酸根、钨酸根、硼酸根及磷酸根， 其中较佳电荷平衡阴离子之总量之小于20%系碳酸根。为本专利说明书之目的，碳酸根与 碳酸氢根阴离子系定义为无机性质。本发明之LDH包括水滑石及类水滑石之阴离子性LDH。该等LDH之实例系透 镁铝石(meixnerite)、水镁铝石、鳞镁铁矿、磷铜铁矿、铬鳞镁矿(stichtite)、水镁铬石 (barberonite)^YM^Wft (reevesite) ψ ΜΜ^ (desautelsite)。在本发明之一实施例中，层状双氢氧化物具有相当于下列通式之层状结构其中m及η具有使m/n = 1至10，较佳1至6，更佳2至4，并且最佳接近3之值； b具有在0至10之范围内的值，通常系2至6的值，并且经常系约4之值。X系如上述定义 之电荷平衡离子。较佳的m/n应具有2至4之值，更特别系接近3之值。LDH可具有任何在技术中已知的结晶形态，诸如由Cavani等人(Catalysis Today，11(1991)，173-301 页)或由 Bookin 等人(粘土及粘土矿物(Clays and Clay Minerals), (1993)，卷 41 (5)，558-564 页)所描述，诸如 SH1JH2JR1 或 3R2 层叠。在本发明之LDH中的个别粘土层之间的距离通常系大于在仅含有碳酸根作为电 荷平衡阴离子的LDH之层间距离。较佳地，在根据本发明之LDH中的层间距离系至少1. Onm, 更佳系至少1. lnm，并且最佳系至少1. 2nm。个别层之间的距离可使用如之前概述之X射线 衍射测定。个别层之间的距离包括该等个别层中之一者之厚度。本发明之LDH包含含有至少一羟基之单价电荷平衡阴离子。较佳地，该单价阴离 子包括至多12个碳原子，较佳至多10个碳原子，并且最佳至多8个碳原子，并且至少2个 碳原子，更佳至少3个碳原子。该单价电荷平衡阴离子可包括一个羟基、两个羟基或三个或 更多个羟基。包含一或两个羟基之单价阴离子系较佳。在一实施例中，电荷平衡阴离子系 选自由羧酸根、硫酸根、磺酸根、磷酸根及膦酸根组成之群组的单价阴离子。较佳地，单价电 荷平衡阴离子系单羧酸根。根据本发明之单羧酸根之实例包括脂族单羧酸根，诸如羟乙酸根、乳酸根、3-羟基 丙酸根、α-羟基丁酸根、β-羟基丁酸根、Y-羟基丁酸根、2-羟基-2-甲基丁酸根、2-羟 基-3-甲基丁酸根、2-乙基-2-羟基-丁酸根、2-羟基己酸根、2-羟基异己酸根、10-羟基癸 酸根、10-羟基十二烷酸根、二羟甲基丙酸根、葡萄糖酸根、葡萄糖醛酸根、葡萄庚酸；及芳 族或含苯基之单羧酸根诸如4-羟苯丙酮酸根、3-氟-4-羟基苯乙酸根、3-氯-4-羟基-苯 乙酸根、升香草酸根、3-羟基-4-甲氧基苯乙醇酸根、DL-3,4- 二羟基苯乙醇酸根、2，5- 二 羟基苯乙酸根、3，4- 二羟基苯乙酸根、3，4- 二羟基氢桂皮酸根、4-羟基-3-硝基苯乙酸根、 2_羟基桂皮酸根盐、水杨酸根、4-羟基苯甲酸根、2，3-二羟基苯甲酸根、2，6-二羟基苯甲酸
5根、3-羟基邻胺苯甲酸根、3-羟基-4-甲基苯甲酸根、4-甲基水杨酸根、5-甲基水杨酸根、 5-氨水杨酸根、4-氯水杨酸根、5-碘水杨酸根、5-溴水杨酸根、4-羟基-3-甲氧基苯甲酸 根、3-羟基-4-甲氧基苯甲酸根、3，4- 二羟基苯甲酸根、2，5- 二羟基苯甲酸根、2，4- 二羟基 苯甲酸根、3，5- 二羟基苯甲酸根、2，3，4-三羟基苯甲酸根、没食子酸根及丁香酸根。较佳的 单羧酸根系选自由羟乙酸根、乳酸根、二羟甲基丙酸根、葡萄糖酸根及水杨酸根组成之群。 乳酸根及二羟甲基丙酸根系再更佳之单羧酸根。应注意一些上述的单羧酸根可以D-及L-形式两者存在。在本发明之LDH中涵盖 使用任一对映体，或使用对映体之混合物。进一步设想使用上述单价电荷平衡阴离子之两者或两者以上，特别系使用单羧酸 根，作为电荷平衡阴离子。进一步涵盖电荷平衡单价阴离子包含紧邻于羟基的一或多个官能基，诸如丙烯酸 酯、甲基丙烯酸酯、氯化物、胺、环氧基、硫醇、乙烯基、二及多硫化物、胺基甲酸酯、铵、锍、 鳞、次膦酸、异氰酸酯、氢硫基、羟苯基、氢化物、乙酰氧基及酐。若在聚合基质中使用此等经 有机改质的LDH，则此等官能基可与聚合物相互作用或反应。本发明制造包含具有至少一羟基之单价电荷平衡有机阴离子的LDH之方法系一 种在单一步骤中，将三价金属源、二价金属源、水及有机阴离子之源全部混合并且加热至至 少110°c之反应温度的方法。为加速反应，通常较佳将金属源之一或两者碾磨成小于10微米之d90粒度，较佳 小于5微米。该碾磨及高反应温度通常产生具有非常好纯度之产品，其如由二价金属与有 机阴离子之盐系保持在最低限度之事实证明。在本发明之一实施例中，在用于制备本发明之经改质LDH的方法中所使用之三价 金属离子与单价阴离子(尤其系单羧酸根)之间的摩尔比通常系至少0.6，较佳至少0.7， 并且最佳至少0.8，并且通常系至多1.5，较佳至多1.4，以及最佳至多1.3。本发明进一步关于一种包含根据本发明之层状双氢氧化物的水性浆液。经改质 LDH的量通常系基于水性浆液之总重量的至少0. Iwt %，较佳至少0. 2wt%，并且最佳至少 0. 5wt%，以及至多50wt%，较佳至多30wt%，并且最佳至多20wt%。此等水性浆液通常可 稳定地储存，即未或几乎未观察到任何固体之沉降。此外，此等浆液，尤其系在较高浓度下， 可具有相对较高之粘度，为摇溶性并且呈现剪力减稠行为。水性浆液中之悬浮介质可系水， 或其可系水与可与水相混溶之溶剂之混合物。溶剂与水之可混溶性可使用ASTM D 1722-98 测定。该等溶剂之实例包括醇诸如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇及叔丁醇；烷 多元醇诸如乙二醇、丙二醇及甘油；醚诸如二甲醚、乙醚或二丁醚；烷多元醇之二醚诸如二 甲基乙二醇、二乙基乙二醇、二甲基丙二醇及二乙基丙二醇；及根据下式之烷氧化醇 其中R1系C1-C8烷基或苯基，R2系氢或甲基，及η系1至5之整数；胺诸如三乙基胺；非离子聚合溶剂诸如聚乙二醇、聚丙二醇、月桂基聚乙二醇；离子性液体；吡啶；二甲亚 砜；及吡咯烷酮诸如η-甲基-吡咯烷酮。亦可设想两种或更多种可与水相混溶溶剂之混合 物。较佳系同时包含水及可与水相混溶溶剂之悬浮介质不会分离形成两层。亦可设想使用不存在水之悬浮介质。本发明之LDH或水性浆液可用作涂料组合物、(印刷)油墨调配物、粘胶增粘剂、 基于树脂之组合物、橡胶组合物、清洁调配物、钻井液体及水泥、灰泥调配物、非织布、纤维、 发泡体、薄膜、矫形铸件、柏油、(前)陶瓷材料及有机_无机混合之复合材料诸如基于聚合 物之纳米复合物中之成分。本发明之LDH可进一步使用在聚合反应诸如溶液聚合、乳液聚 合及悬浮聚合中。有机粘土可进一步在半结晶聚合物中用作结晶助剂。本发明之LDH可进 一步使用在可组合LDH与有机阴离子之个别功能之应用中，诸如在造纸制程或清洁剂工业 中。此外，本发明之LDH可使用在医药、杀虫剂及/或肥料之控制释放应用中，以及用作有 机化合物诸如污染物、着色剂等等之吸附剂。在本发明之另一实施例中，本发明之经改质LDH系使用在造纸制程中。特特而言， 经改质LDH可用作阴离子垃圾捕集剂(ATC)，即能够去除通过吸附阴离子材料诸如松香，其 系存在于纸浆中并且其会与纸张添加剂诸如保色剂不利地交互作用或影响其性能。本发明 之LDH通常具有比习知材料诸如滑石或包含无机电荷平衡阴离子之层状双氢氧化物更高 之对该阴离子材料的容量，并且因此可以显著较低量使用。更多细节可自W02004/046464 收集。本发明进一步关于本发明之经改质LDH在水性涂料应用中作为污点抑制剂之用 途。水性涂料具有涂料经涂覆于其上的材料中所含之某些(水溶性)产品会迁移通过涂料 并且导致涂层变色的问题(此亦称为“渗移”)。该渗移现象可发生在(例如)含有单宁之 热带木材以及在含有烟碱或柏油污点之墙壁上。经改质之LDH可因此适用在水性木材涂料 诸如细木工材及装潢漆中，以及在水性墙壁油漆诸如乳胶中。本发明之LDH之优点系与此 等水性涂料中所使用之较宽广范围粘结剂之增加的相容性，以及相较于习知污点抑制系统 之增加的污点抑制性能。另一优点系在此等水性涂料中使用经改质LDH之水性浆液的适用 性及便利性。以水性涂料之总重量计，经改质LDH的使用量通常系至少0. Iwt %，较佳至 少0. 2wt%，并且最佳至少0. 5wt%,以及至多20wt%，较佳至多15wt%，并且最佳至多 IOwt %。本发明进一步关于包括聚合基质及根据本发明之经改质LDH之复合材料，尤其系 纳米复合材料。使用本发明之经改质LDH可在广泛之聚合物基质种类中获得更高程度之剥 落及/或脱层，并且微米尺寸之经改质LDH的量通常将较低或甚至不存在。此使得在纳米 复合材料中使用较低量之经改质LDH成为可能。因此，可提供具有相对低密度及良好机械 性质的纳米复合材料。纳米复合材料中之完全剥落及/或脱层之LDH会使材料对可见光为 透明，并且因此使其适用于光学应用。术语“复合材料”包括微米复合材料以及纳米复合材料。术语“纳米复合材料”系 指其中至少一组分包含具有至少一维在0. 1至100纳米范围内之无机相的复合材料。术语 “微米复合材料”系指其中至少一组分包含其所有维度均大于100纳米之无机相的复合材 料。
7
可适用在本发明之(纳米)复合材料中的聚合物可系任何在技术中已知之聚合物 基质。在本专利说明书中，术语“聚合物”系指至少两组成单元(即单体)之有机物质，因 此包括低聚物、共聚物及聚合树脂。适合在聚合物基质中使用之聚合物系聚加成物及聚缩 物。此外，聚合物可系均聚物或共聚物。较佳地，聚合基质具有至少20之聚合度，至少50更佳。术语“聚合度”具有习知 意义并且代表重复单位之平均数目。适合聚合物之实例系乙烯基聚合物，诸如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯 乙烯、聚二氯亚乙烯或聚二氟亚乙烯；饱和聚酯诸如聚对苯二甲酸乙二酯、聚乳酸或聚 (ε -己内酯)、不饱和聚酯树脂、丙烯酸酯树脂、甲基丙烯酸酯树脂、聚酰亚胺、环氧树脂、 苯酚甲醛树脂、脲甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚胺基甲酸酯、聚碳酸酯、聚芳基醚、聚砜、 多硫化物、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚醚酮、聚醚酯酮、聚硅氧烷、聚胺基甲酸酯、聚环氧化物及 两种或更多种聚合物之掺混物。较佳使用乙烯基聚合物、聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚胺基甲 酸酯或聚环氧化物。根据本发明之有机粘土特别适用在热塑性聚合物诸如聚苯乙烯及缩醛(共)聚 合物诸如聚甲醛(POM)中，以及在橡胶(乳胶)诸如天然橡胶(NR)、苯乙烯-丁二烯橡 胶(SBR)、聚异戊二烯(IR)、聚丁二烯(BR)、聚异丁烯(IIR)、卤化聚异丁烯、丁二烯腈橡胶 (NBR)、氢化丁二烯腈(HNBR)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)及类似的苯乙烯系嵌段共 聚物、聚(表氯醇)橡胶(⑶、ECO、GP0)、聚硅氧橡胶(Q)、氯丁二烯橡胶(CR)、乙烯丙烯橡 胶(EPM)、乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)、多硫橡胶(T)、氟橡胶(FKM)、乙烯-乙酸乙烯酯橡胶 (EVA)、聚丙烯酸系橡胶(ACM)、聚胺基甲酸酯(AU/EU)及聚酯/醚热塑性弹性体中。以混合物之总重量计，LDH在复合材料，尤其系在纳米复合材料中的量，较佳系 0. 01_75wt%，更佳系 0. 05-50wt%，甚至更佳系 0. l-30wt%oIOwt %或更少之LDH量(较佳系l_10wt%，更佳系l_5wt% )尤其有利于制备基 于聚合物之纳米复合物，即包含经脱层直至剥落之经有机改质之LDH之根据本发明之含聚 合物的组合物。10_70wt%2LDH量(更佳系10_50wt% )尤其有利于制备所谓的母料，即用于(例 如)聚合物混料之高度浓缩的添加剂预混物。虽然该等母料中的粘土通常未完全脱层及/ 或剥落，但若需要，当将母料与另一聚合物掺混以获得真正基于聚合物之纳米复合物时，可 在随后阶段中达成进一步的脱层及/或剥落。本发明之纳米复合材料可根据任何熟习此项技术者所知之方法制备。熟习此项技 术者可(例如)利用熔融掺混技术将聚合物基质与根据本发明之有机粘土密切混合。此方 法系较佳的，因其简单，成本有效并可轻易应用在现有工厂中。亦可设想在聚合单体及/或 低聚物以形成聚合物基质之前、同时或之后，在聚合物基质的存在下，或在单体及/或低聚 物的存在下制备本发明之粘土。本发明以下列实例作进一步说明。
实施例实施例1将 123. 2 克氧化镁(Zolitho 40，来自 Martin Marietta MagnesiaSpecialtiesLLC)及117. 4克三氢氧化铝(Alumill F505)混合在1，900克去矿质水中并且磨碎至 2. 7 μ m之平均粒度(d5(l)。将浆液供应至装备高速搅拌器之燃油加热的高压锅。接着将168 克乳酸(88%纯度，来自Baker)在15分钟之时期内添加至高压锅。在酸添加之后，关闭高 压锅并且加热至170°C且在该温度下维持4小时。接着在1小时内使高压锅冷却至70°C以 下并且去除产生之浆液。使用X射线衍射分析产生之包含乳酸根的层状双氢氧化物以测定内部通路距离 或d间距。如上述制备之层状双氢氧化物的XRD图谱显示微小的与水滑石相关之非(hkO) 反射，显示阴离子性粘土之嵌合。嵌合物展示14.6 λ之特征d (001)值。产品中不存在勃姆石并且乳酸镁的量小于5wt%。比较实施例A，根据在US专利2003-0114699A1中描述之配方将500克去矿质水与17. 05克Catapal B(Sasol，91. 49%纯度)在充分搅拌条件 下加入至3公升SS燃油加热高压锅中以避免分离。其次，将24. 20克乳酸(Purac T，88%纯度)加入反应器。接着将反应器之内容物自环境温度加热至80。C并使其反应8小时。在此时期后， 将 17. 96 克氧化镁(Zolitho 40，来自 Martin Marietta MagnesiaSpecialties LLC,98% 纯度)加入至反应混合物，接着添加1，500克去矿质水。最后，将反应混合物自80°C加热 至95°C，并且维持此温度8小时。在冷却至环境温度后，收集反应器之内容物且其看来具有 9. 3之pH值，3. 2wt%之固体含量，并且显示摇变性质。在干燥样品上执行之X射线衍射分 析显示存在约25%勃姆石，以及微量的乳酸镁无水物。比较实施例8，在T < 110°C下制备55. 14 ^fi^ii (Zolitho 40,5ftg Martin Marietta MagnesiaSpecialties LLC，98%纯度)与52. 45克三氢氧化铝(Alumill F505)混合在2，022. 4克去矿质水中并 且磨碎至2. 35 μ m之平均粒度(d5(l)。在充分搅拌条件下将浆液供给至3公升SS燃油加热 高压锅中以避免分离。接着，添加83. 96克乳酸(88%纯度，来自Baker)至高压锅。在酸添 加之后，关闭高压锅并且加热至95°C，接着维持此温度4小时。最后，在1小时内将高压锅 冷却至50°C以下并且随后收集反应器之内容物。使用X射线衍射分析产生之包含乳酸根的层状双氢氧化物以测定内部通路距离 或d间距。然而，如上述制备之层状双氢氧化物的XRD图谱显示已在应用之反应条件下形 成乳酸镁、ATH(三水铝矿)及MDH(水镁石)之混合物。存在超过5%之乳酸镁。
权利要求
一种制造包含具有至少一个羟基之电荷平衡有机阴离子之层状双氢氧化物之方法，其包括在至少110℃之温度下使三价金属源、二价金属源、水及该有机阴离子接触之步骤。
2.如权利要求1之方法，其中该温度系至少150°C。
3.如权利要求1或2之方法，其中该有机阴离子系具有至少一个羟基之羧酸之阴离子， 该羧酸较佳系乳酸，并且该温度系保持低于该阴离子之脱羧温度。
4.如前述权利要求任一项之方法，其中在该接触步骤之前或在该接触步骤期间碾磨一 或多个该等金属源。
5.一种层状双氢氧化物，其包含一或多个三价金属离子、一或多个二价金属离子及一 或多个电荷平衡有机阴离子，其中至少一种电荷平衡阴离子系包含至少一个羟基之单价有 机阴离子，并且其包含少于20wt%之勃姆石以及少于5衬％之该二价金属与该含有至少一 个羟基之单价有机阴离子之盐。
6.如权利要求5之层状双氢氧化物，其中作为电荷平衡阴离子之碳酸根阴离子的量系 低于20wt%;较佳地，碳酸根阴离子的量系低于1衬％并且最佳不存在作为电荷平衡阴离子 之碳酸根。
7.如权利要求5或6之层状双氢氧化物，其中该单价有机阴离子系单羧酸根。
8.如权利要求7之层状双氢氧化物，其中该单羧酸根系选自由羟乙酸根、乳酸根、3-羟 基丙酸根、α-羟基丁酸根、β-羟基丁酸根、Y-羟基丁酸根、2-羟基戊酸根、二羟甲基丙 酸根、葡萄糖酸根、葡萄糖醛酸根、葡萄庚酸根及其混合物组成之群，并且该单羧酸根较佳 系乳酸根。
9.一种水性浆液，其包含如权利要求5至8中任一项之层状双氢氧化物。
10.一种水性涂料，其包含如权利要求5至8中任一项之层状双氢氧化物。
11.一种复合材料，其包含如权利要求5至8中任一项之层状双氢氧化物及一聚合物基质。
12.如权利要求11之复合材料，其包含以该复合材料之总重量计为1_10衬％之该层状 双氢氧化物。
13.一种母料，其包含以该复合材料之总重量计为10-70wt%之如权利要求5至8中任 一项之层状双氢氧化物，以及30-90wt%之一聚合物。
14.一种如权利要求5至8中任一项之层状双氢氧化物在造纸方法中的用途。
15.一种如权利要求5至8中任一项之层状双氢氧化物在水性涂料应用中作为污点抑 制剂之用途。
全文摘要
本发明系关于包含电荷平衡有机阴离子之层状双氢氧化物，其中该电荷平衡阴离子系含有至少一个羟基之单价阴离子，并且其含有小于20wt％之勃姆石。包含所述层状双氢氧化物的水性浆液，水性涂料，复合材料及母料，以及所述层状双氢氧化物在造纸方法中的用途及在水性涂料应用中作为污点抑制剂的用途。
文档编号C09D5/02GK101903288SQ200880122275
公开日2010年12月1日 申请日期2008年12月16日 优先权日2007年12月21日
发明者A·G·塔耶马, A·J·迪琼, C·E·J·凡莱尔, J·J·M·贝尔图森, M·F·瑞狄克, S·布鲁恩 申请人:阿克佐诺贝尔股份有限公司