JP2602436B2 - 高分散性水酸化マグネシウムの製造方法 - Google Patents

高分散性水酸化マグネシウムの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の分野] 本発明は、高分散性水酸化マグネシウムの製造方法に
関する。さらに詳しくは、結晶粒子が均一によく発達
し、且つ結晶粒子同士が二次凝集を起しにくく、分散性
に優れた水酸化マグネシウムを、工業的規模で経済的に
効率よく製造する方法に関する。
[発明の背景] 従来、高分散性の水酸化マグネシウムを得る方法とし
て、酸化マグネシウムを各種イオン性物質の存在下で水
和させる方法が提案されている。
たとえば、特開昭56−109820号公報には、1400℃以上
の温度で焼成された酸化マグネシウムを好ましくは250
μm以下、さらに好ましくは100μm以下に粉砕し、酸
あるいはそのマグネシウム塩共存下で水和することによ
り、高分散性の水酸化マグネシウムを製造する方法が開
示されている。
上記公報に開示された方法によれば、結晶粒子が均一
によく発達し、平均粒子径が1μm以下であって粒度分
布の比較的狭い、水酸化マグネシウムを得ることができ
るとされている。このような水酸化マグネシウムは、結
晶粒子同士が二次凝集を起さず、分散性に優れているの
で、合成樹脂用の充填剤として好適に用いることができ
るとされている。
しかしながら、上記の方法で水酸化マグネシウムの製
造を行なった場合には、上記公報の実施例の記載によれ
ば、水和反応に100℃で14〜17時間を要するとされてい
る。上記の水和反応に要する時間は、目的の水酸化マグ
ネシウムを工業的規模で生産するためには長時間であ
り、生産性が低くなる傾向がある。
本発明者は、上記水和反応を工業的規模で効率よく行
なう方法について鋭意研究を行ない、酸化マグネシウム
の粉砕生成物であって、その粉体物性のうち、<200>
方向の結晶子径、BET比表面積および平均粒子径が特定
の範囲にある酸化マグネシウム微粉末を使用することに
より、生成する水酸化マグネシウムの優れた特性を損な
うことなく、水和反応に要する時間を短縮できることが
判明した。
[発明の目的] 本発明は、高分散性水酸化マグネシウムを、工業的規
模で経済的に効率よく製造する方法を提供することを目
的とする。
[発明の要旨] 本発明は、酸化マグネシウムを粉砕して得られる生成
物であって、<200>方向の結晶子径が800〜1500Åの範
囲にあり、BET比表面積が0.7〜2m2/gの範囲にあり、且
つ、平均粒子径が2〜5μmの範囲にある酸化マグネシ
ウム微粉末を、マグネシウム塩共存下で水和させること
を特徴とする高分散性水酸化マグネシウムの製造方法に
ある。
[発明の詳細な記述] 本発明の方法は、<200>方向の結晶子径、BET比表面
積および、平均粒子径が特定の範囲にある酸化マグネシ
ウム微粉末を、マグネシウム塩共存下に水和させること
を特徴とする。
本発明の方法に使用する酸化マグネシウム微粉末は、
酸化マグネシウムを粉砕して得られる生成物であって、
<200>方向の結晶子径が800〜1500Åの範囲にあり、BE
T比表面積が0.7〜2m2/gの範囲にあり、且つ、平均粒子
径が2〜5μmの範囲にある微粉末であることが必要で
ある。
上記の各物性値は互いに関連のある数値であって、こ
の3種の粉体物性値を同時に満足する酸化マグネシウム
微粉末以外の原料では、高分散性水酸化マグネシウムを
工業的規模で効率的に得ることが困難である。
本発明者の検討によれば、従来一般的に利用されてい
る方法で製造された酸化マグネシウムを粉砕して得られ
た酸化マグネシウム微粉末においては、<200>方向の
結晶子径およびBET比表面積が上記範囲にある場合には
平均粒子径が、<200>方向の結晶子径および平均粒子
径が上記範囲にある場合にはBET比表面積が、いずれも
上記範囲よりも大きくなる傾向が強いため、上記酸化マ
グネシウム微粉末を用いて高分散性水酸化マグネシウム
を短時間で得ることは難しいことが判明した。
BET比表面積の値が上記範囲を上回る場合には、水和
反応の速度が過度に大きくなり、該水和反応において水
酸化マグネシウムの核が多数発生するので、生成する水
酸化マグネシウムの結晶粒子径が小さくなり、不規則凝
集体を形成するので好ましくない。また、平均粒子径が
上記の範囲より大きい場合には、水和反応の速度が低く
なり、目的とする水酸化マグネシウムを製造するために
長時間を要するので好ましくない。
上記酸化マグネシウム微粉末は、水酸化マグネシウム
を仮焼して得られた酸化マグネシウムを粉砕することに
より製造されることが好ましい。
上記原料水酸化マグネシウムは、従来公知のどのよう
な方法で製造されたものであってもよく、カルシウムイ
オンの含有量が0.1重量%以下の範囲であることが好ま
しい。
上記の仮焼は、1150〜1350℃の温度範囲で行なうこと
が好ましい。仮焼温度が1150℃よりも低いときには酸化
マグネシウム結晶の発達が不充分になり、このような酸
化マグネシウムを粉砕して得られる微粉末は、<200>
方向の結晶子径が800Åよりも小さくなり、且つ、比表
面積が大きくなる傾向がある。また、仮焼温度が1350℃
よりも高いときには酸化マグネシウム結晶が過度に成長
して強固に焼結し、このような酸化マグネシウムは従来
公知の一般的な粉砕装置、たとえば、振動ボールミルあ
るいはフレットミルなどでは平均粒子径を5μmよりも
小さく粉砕することが困難になる。特殊な粉砕装置を用
いて、平均粒子径が上記の範囲となるまで粉砕した場合
には、粉砕によるメカノケミカル効果により、たとえば
格子欠陥あるいは格子不整などが惹き起され、粉砕生成
物のBET比表面積が上記の範囲を上回る傾向がある。
上述の温度範囲で仮焼された酸化マグネシウムを粉砕
することにより、<200>方向の結晶子径、BET比表面積
および平均粒子径の3種の粉体物性が、同時に上記の範
囲にある酸化マグネシウム微粉末を効率よく製造するこ
とができる。
上記の粉砕には、従来公知の粉砕装置を使用すること
ができ、たとえば、振動ボールミルまたはフレットミル
を使用することができる。
上述のようにして製造される酸化マグネシウム微粉末
において、酸化マグネシウムの純度は、通常98%以上、
さらに99%以上であることが好ましく、不純物の不有量
は、酸イオンが0.1重量%以下、カルシウムイオンが0.1
5重量%以下であることが好ましい。
不純物イオンが、上述の範囲よりも多く含まれている
場合には、硫酸イオンは水和反応時に溶出して規則正し
い結晶成長を阻害し、また、カルシウムイオンは水和反
応に有効なマグネシウム塩の濃度を低下させ水和反応を
阻害する傾向がある。
本発明は、上記の酸化マグネシウム微粉末をマグネシ
ウム塩の存在下に水和させ、高分散性水酸化マグネシウ
ムを製造するものである。
上記水和反応において、原料の酸化マグネシウム濃度
は、水和反応液に対して100〜300g/の範囲にあること
が好ましい。100g/より低いと生産性が低下し、300g/
より高いと水和反応液(スラリー)の粘性が高く通常
の撹拌機では均一な混合が難しくなることがある。
上記マグネシウム塩は、本発明の水和反応において、
水和促進剤および結晶形状制御剤として作用する。上記
マグネシウム塩として、塩化マグネシウム、硝酸マグネ
シウムなどの無機マグネシウム塩;あるいは、酢酸マグ
ネシウム、ギ酸マグネシウムおよび、クエン酸マグネシ
ウムなどの有機マグネシウム塩を挙げることができる
が、塩化マグネシウムもしくは酢酸マグネシウムである
ことが特に好ましい。
水和反応液中の上記マグネシウム塩の濃度は、0.02〜
0.3モル/であることが好ましい。マグネシウム塩濃
度が0.02モル/より低いと、水和反応に長時間を要
し、マグネシウム塩による結晶形状制御効果も小さくな
る傾向があり、0.3モル/より高いと、水和反応が急
速に進むので結晶が微細化し、且つ結晶形状が不均一に
なり不規則凝集体を形成する傾向がある。
上記マグネシウム塩の代わりに、マグネシウムととも
に上記マグネシウム塩を形成する酸、たとえば、塩酸、
硝酸、酢酸、ギ酸および、クエン酸などの無機または有
機の酸を用いてもよく、同様の結果が得られる。
上記水和反応は、70〜95℃の温度範囲にて行なうこと
が好ましい。反応温度が70℃より低いと、水和反応に長
時間を要し、生成物の水和率が低くなる。また、反応温
度が95℃より高いと、水和反応が急速に進行して結晶が
微細化し、不規則凝集体が多くなる。
上述の条件下にて水和反応を行なうことにより、1〜
4時間で、目的の水酸化マグネシウムを製造することが
できる。
[発明の効果] 本発明の方法に従って、<200>方向の結晶子径、BET
比表面積および、平均粒子径が特定の範囲に限定された
酸化マグネシウム微粉末を原料に用いて、希薄な濃度の
マグネシウム塩共存下に水和反応を行なうことにより、
その所要時間を従来よりはるかに短縮することができ、
且つ、生成する水酸化マグネシウム粒子の結晶成長を制
御することができるので、高分散性水酸化マグネシウム
を工業的規模で経済的に効率よく製造することができ
る。
本発明の方法により製造される水酸化マグネシウム
は、結晶粒子が均一によく発達し且つ結晶粒子同士が二
次凝集を起こしにくいので、分散性に優れており、合成
樹脂用充填剤、特に、ポリオレフィン用難燃剤として、
好適に使用することができる。
以下に、本発明の実施例および比較例を示す。
[実施例1] カルシウムイオン含有量が0.095%である水酸化マグ
ネシウムを、1350℃で仮焼して得られた水酸化マグネシ
ウムを、振動ボールミル(中央化工機製CH−20型)にて
充填量30kgで10分間粉砕し、第1表に示す粉体物性およ
び化学組成を有する酸化マグネシウム微粉末を得た。
この微粉末1.5kgを、90℃に加熱保持した濃度0.19モ
ル/の塩化マグネシウム水溶液10中に投入し、十分
な撹拌下に3時間反応させた後、45μm篩で分級した。
上記篩下生成物を水洗、濾過、乾燥して得た粉末は、
水和率が99.6%の水酸化マグネシウムで、平均粒子径0.
7μm、粒子径分布が1μm以下92重量%の六角柱状結
晶であった。また、その収率は95%であった。
得られた水酸化マグネシウムの粉体物性を第2表に示
す。
[実施例2] 実施例1で使用したものと同じ酸化マグネシウム微粉
末(<200>方向の結晶子径:1330Å、BET比表面積:1.2g
/m2、平均粒子径:3.5μm)1.0kgを、90℃に加熱保持し
た濃度0.028モル/の酢酸マグネシウム水溶液10中
に投入し、十分な撹拌下に3時間反応させた後、45μm
の篩で分級した。
篩下生成物を実施例1と同じ後処理をして得た粉末
は、水和率が99.8%の水酸化マグネシウムで、平均粒子
径0.5μm、粒子径分布が1μm以下89重量%の六角板
状結晶であった。また、その収率は97%であった。
得られた水酸化マグネシウムの粉体物性を第2表に示
す。
[実施例3] 実施例1で使用したものと同じ水酸化マグネシウム
を、1150℃で仮焼して得られた酸化マグネシウムを、実
施例1と同様にして粉砕し、第1表に示す粉体物性およ
び化学組成を有する酸化マグネシウム微粉末を得た。
この微粉末1.0kgを85℃に加熱保持した濃度0.25モル
/の塩化マグネシウム水溶液10中に投入し、充分な
撹拌下に2時間反応させた後、45μmの篩で分級した。
篩下生成物を実施例1と同じ後処理をして得た粉末
は、水和率が100%の水酸化マグネシウムで、平均粒子
径0.7μm、粒子径分布が1μm以下93重量%の円板状
結晶であった。また、その収率は99%であった。
得られた水酸化マグネシウムの粉体物性を第2表に示
す。
[比較例1] 実施例1で使用したものと同じ水酸化マグネシウム
を、1700℃で焼成して得られた酸化マグネシウムを、実
施例1と同じ振動ボールミルにて充填量30kgで20分間粉
砕し、第1表に示す粉体物性および化学組成を有する酸
化マグネシウム粉末を得た。
この粉末を原料に用いた以外は、実施例1と同一条件
で水和反応させた後、45μm篩で分級した。
篩下生成物を実施例1と同じ後処理をして得た粉末
は、水和率が88.1%の水酸化マグネシウムと酸化マグネ
シウムの混合物であった。得られた生成物の粉体物性を
第2表に示す。
[比較例2] 実施例1で使用したものと同じ水酸化マグネシウム
を、1700℃で焼成して得られた酸化マグネシウムを、ジ
ェットミル(セイシン企業製STJ−20型)にて砕料供給
速度3kg/hrで粉砕し、第1表に示す粉体物性および化学
組成を有する酸化マグネシウム微粉末を得た。
この粉末を原料に用いた以外は、実施例1と同一条件
で水和反応させた後、45μm篩で分級した。
篩下生成物を実施例1と同じ後処理をして得た粉末
は、水和率が99.6%の水酸化マグネシウムであり、その
収率は88%であった。
得られた水酸化マグネシウムの粉体物性を第2表に示
す。
[比較例3] 実施例1で使用したものと同じ水酸化マグネシウム
を、1000℃で仮焼して得られた酸化マグネシウムを、実
施例1と同様にして破砕し、第1表に示す粉体物性およ
び化学組成を有する酸化マグネシウム微粉末を得た。
この粉末を実施例1と同一条件で水和反応させた後、
45μm篩で分級した。
篩下生成物を実施例1と同じ後処理をして得た粉末
は、水和率が100%の水酸化マグネシウムであり、その
収率は99%であった。
得られた水酸化マグネシウムの粉体物性を第2表に示
す。
第2表から、本発明の方法により製造された水酸化マ
グネシウムは、結晶が均一に発達しており、二次凝集体
を形成していない高分散性水酸化マグネシウムであるこ
とが明らかである。
また、各比較例の方法により製造された水酸化マグネ
シウムは、不規則凝集体を形成しており、分散性が低い
ことが明らかである。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化マグネシウムを粉砕して得られる生成
    物であって、<200>方向の結晶子径が800〜1500Åの範
    囲にあり、BET比表面積が0.7〜2m2/gの範囲にあり、且
    つ、平均粒子径が2〜5μmの範囲にある酸化マグネシ
    ウム微粉末を、マグネシウム塩共存下で水和させること
    を特徴とする高分散性水酸化マグネシウムの製造方法。
  2. 【請求項2】粉砕前の酸化マグネシウムが、水酸化マグ
    ネシウムを1150〜1350℃の温度範囲で仮焼して得られた
    酸化マグネシウムであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の高分散性水酸化マグネシウムの製造方
    法。
  3. 【請求項3】酸化マグネシウム微粉末の純度が、98%以
    上であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    高分散性水酸化マグネシウムの製造方法。
  4. 【請求項4】上記マグネシウム塩が、塩化マグネシウム
    もしくは酢酸マグネシウムであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の高分散性水酸化マグネシウムの
    製造方法。
  5. 【請求項5】上記マグネシウム塩の水和反応液中の濃度
    が、0.02〜0.3モル/であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の高分散性水酸化マグネシウムの製
    造方法。
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