CN107720791A - 一种制备高纯度拟薄水铝石胶粘剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制备高纯度拟薄水铝石胶粘剂的方法，属于无机功能材料技术领域。本方法制备的产品纯度高，胶溶指数和触变性容易控制，能满足国内外在催化剂等领域对胶粘剂用拟薄水铝石的需求。整个制备过程无废物排放，属于环保型技术；同时制备流程简单，操作工艺简单、成本低。本发明在制造成本和环境友好等方面都展现出显著的竞争优势和利润空间，特别是在实现催化剂用拟薄水铝石胶粘剂国产化方面具有重要意义。此外，本发明使用的原料为低碳醇的铝醇盐，与长链铝醇盐工艺比较，具有毒性低、易纯化等优点。

Description

一种制备高纯度拟薄水铝石胶粘剂的方法
技术领域
本发明属于无机功能材料技术领域，特别涉及到一种拟薄水铝石胶粘剂的制备方法。
背景技术
拟薄水铝石又名一水合氧化铝，是一种重要的催化剂原材料，在石化领域如催化裂化、加氢、重整等方面应用广泛。拟薄水铝石除了本身是一种重要催化剂载体外，同时还是制作其他多种酸催化剂的主要胶粘剂，有着不可忽视的作用。
拟薄水铝石用作胶粘剂时的技术参数指标与其作为催化剂载体时的指标显著不同，作为胶粘剂，更加关注纯度、胶溶指数、凝胶触变性等。胶粘剂用拟薄水铝石生产方法主要包括醇盐水解法和无机铝盐沉淀法等。无机铝盐沉淀法虽然工艺简单，成本较低，但经成胶、老化、分离及洗涤和干燥等过程后获得的拟薄水铝石杂质含量高(如Na2O含量高于0.1％)，洗涤用水量大(每生产1吨拟薄水铝石需要用20吨以上洗涤用水)，特别是用作胶粘剂时胶溶指数相对较低(通常不超过70％)，溶胶-凝胶过程缓慢、触变性通常要长达1周甚至有些胶黏剂无法实现溶胶-凝胶转变，难以获得符合胶粘剂要求的产品。国外以德国Sasol公司为代表的铝醇盐水解法所生产的高纯度拟薄水铝石在催化剂领域用作胶粘剂的市场可谓一家独大，胶溶指数可达99％，溶胶-凝胶过程快、触变性好(通常小于90分钟)。但该法使用的C6以上高级醇具有一定毒性，生产成本较高。此前，我们申请的专利《一种制备高纯度拟薄水铝石的方法》所述制备的拟薄水铝石在胶溶指数方面也仅能达到70％，溶胶-凝胶触变性大于24小时，仍然无法满足胶粘剂产品的要求。
对比之下，本发明在用含C4以下低级醇的铝醇盐水解制备高纯度拟薄水铝石基础上，提出一种拟薄水铝石胶粘剂的制备方法，其主要技术指标为：产品晶相为AlOOH·xH2O，Al2O3含量不低于70％wt(质量百分含量，下同)，Na2O含量不高于0.015％wt，，比表面积大于200m2/g，堆积密度大于750kg/m3，胶溶指数达到99％及以上，溶胶-凝胶触变性小于90分钟。
发明内容
本发明提出一种拟薄水铝石胶粘剂的制备方法，其产品纯度高，胶溶指数和触变性容易控制，操作工艺简单、成本低、无废物排放，能满足国内外在催化剂等领域对胶粘剂用拟薄水铝石的需求。
本发明的技术方案：
一种制备高纯度拟薄水铝石胶粘剂的方法，以含C4以下醇的铝醇盐和去离子水为原料，以环己烷、石油醚、含C4以下醇、甲苯或四氢呋喃有机溶剂中的一种或两种以上为稀释剂，铝醇盐经有机溶剂稀释形成溶液后与水发生水解反应生成拟薄水铝石胶体，再将其在一定温度和助剂条件下进行陈化，最后经干燥获得高纯度拟薄水铝石胶粘剂。
具体步骤如下：
步骤1.在搅拌条件下，将水解液加入到铝醇盐的有机溶液中，在50～80℃温度条件下水解反应2～8h；
所述的水解液由去离子水和含C4以下醇混合而成，去离子水与醇的摩尔比为10～40:1；
所述的铝醇盐的有机溶液中所用的有机溶剂为环己烷、沸点低于150℃的石油醚、含C4以下醇、甲苯、四氢呋喃中的一种或两种以上混合；
所述的铝醇盐的有机溶液中铝醇盐的质量百分含量为20％wt～95％wt，优先选取50％wt～90％wt；
所述的去离子水与铝醇盐的摩尔比为2～30:1；
所述的铝醇盐由铝与醇反应，并经蒸馏或溶剂萃取纯化获得，铝醇盐中Na2O量为0.006％wt以下；
步骤2.将步骤1中所得水解产物在40～100℃和助剂存在条件下陈化2-24小时，再经60～260℃干燥，得到高纯度拟薄水铝石胶粘剂；
所述的助剂为硫酸、硝酸、含C4以下羧酸、柠檬酸、油酸、尿素、氨、吡啶、三乙醇胺、月桂醇、含C4-C8的脂肪醇、EO-PO型聚醚Pluronic F127(F127)、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物(P123)、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、β-环糊精中的一种或两种以上混合；
所述的助剂与铝醇盐的质量比为0.01～1:10。
所述的有机溶剂和助剂在制备***中循环使用。
本发明的有益效果：整个制备过程无废物排放，属于环保型技术；同时制备流程简单，容易控制。本发明在制造成本和环境友好等方面都展现出显著的竞争优势和利润空间，特别是在实现催化剂用拟薄水铝石胶粘剂国产化方面具有重要意义。此外，本发明使用的原料为低碳醇的铝醇盐，与长链铝醇盐工艺比较，具有毒性低、易纯化等优点。
具体实施方式
以下结合技术方案进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例1
取1020g异丙醇铝(Na2O含量不高于0.004％wt)与200g异丙醇放入3L反应器中，在50～75℃下搅拌溶解，然后加入水解液水解反应5～8h后，将水解产物在90℃和助剂存在条件下陈化24小时，然后将陈化后固体产物移入到干燥器中，60℃条件下干燥12h，得到高纯度拟薄水铝石胶粘剂。拟薄水铝石的Al2O3含量为65～75％，Na2O含量不高于0.015％wt，比表面积为230～250m2/g，堆积密度为760～790kg/m3，孔容为0.45～0.5mL/g，胶溶指数达到99％以上，溶胶-凝胶触变性小于90分钟。
实施例2
取1020g异丙醇铝(Na2O含量不高于0.004％wt)与1000g异丙醇放入3L反应器中，在55～65℃下机械搅拌均匀，然后加入水解液，水解反应2h，将水解产物在60℃和助剂存在条件下陈化2小时，然后将陈化产物移入到干燥器中，180～240℃条件下干燥1h，得到高纯度拟薄水铝石胶粘剂。拟薄水铝石的Al2O3含量为75～78％，Na2O含量不高于0.015％wt，比表面积为250～340m2/g，堆积密度为790～810/L，孔容为0.8～1.2mL/g，胶溶指数达到99％以上，溶胶-凝胶触变性小于90分钟。

Claims (10)

1.一种制备高纯度拟薄水铝石胶粘剂的方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1.在搅拌条件下，将水解液加入到铝醇盐的有机溶液中，在50～80℃温度条件下水解反应2～8h；
所述的水解液由去离子水和含C4以下醇混合而成，去离子水与醇的摩尔比为10～40:1；
所述的铝醇盐的有机溶液中铝醇盐的质量百分含量为20％wt～95％wt；
所述的去离子水与铝醇盐的摩尔比为2～30:1；
步骤2.将步骤1中所得水解产物在40～100℃和助剂存在条件下陈化2-24小时，再经60～260℃干燥，得到高纯度拟薄水铝石胶粘剂；
所述的助剂与铝醇盐的质量比为0.01～1:10。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铝醇盐由铝与醇反应，并经蒸馏或溶剂萃取纯化获得，铝醇盐中Na2O量为0.006％wt以下。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的铝醇盐的有机溶液中所用的有机溶剂为环己烷、沸点低于150℃的石油醚、含C4以下醇、甲苯、四氢呋喃中的一种或两种以上混合。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的助剂为硫酸、硝酸、含C4以下羧酸、柠檬酸、油酸、尿素、氨、吡啶、三乙醇胺、月桂醇、含C4-C8的脂肪醇、EO-PO型聚醚Pluronic F127、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、β-环糊精中的一种或两种以上混合。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的助剂为硫酸、硝酸、含C4以下羧酸、柠檬酸、油酸、尿素、氨、吡啶、三乙醇胺、月桂醇、含C4-C8的脂肪醇、EO-PO型聚醚PluronicF127、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、β-环糊精中的一种或两种以上混合。
6.根据权利要求1、2或5所述的方法，其特征在于，所述的铝醇盐的有机溶液中铝醇盐的质量百分含量为50％wt～90％wt。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的铝醇盐的有机溶液中铝醇盐的质量百分含量为50％wt～90％wt。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的铝醇盐的有机溶液中铝醇盐的质量百分含量为50％wt～90％wt。
9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的方法，其特征在于，所述的有机溶剂和助剂在制备***中循环使用。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的有机溶剂和助剂在制备***中循环使用。
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