α-アルミナおよびアルミナの種類に関して

シランカップリング剤でアルミナ表面の修飾を行いたいのですが、
用いようとしているアルミナのメーカーに問い合わせた処
『該当製品はα-アルミナなので水酸基は存在しません』と言われました。

一般に金属酸化物の表面には水酸基が存在している認識だったのですが、
α-アルミナでは焼成時に完全に脱水してしまうのでしょうか？

また、表面処理に用いるアルミナとしてはどの様なアルミナが適しているのでしょうか？


お手数お掛けしますが、御回答宜しく御願い致します。

No.3 回答者： reglus 回答日時： 2013/07/11 17:56

2年も前の話で今さらかもしれませんが、アルミナフィラーの結晶相を調べてたらヒットしましたので、一応回答しておきます。

アルミナ結晶相と孤立アルミノール基の存在比は、あんまり関係ないと思います。シリカでもそうですが、孤立シラノールを分析的に調べるというのは難しいはずです。
XRDで結晶相調べたくらいでは表面官能基の状態は判りません。どうせメーカーも本格的に分析したわけではないでしょうから、気にしない方が良いと思います。

分析的に調査したいのであればESCAなりSIMSなり最表面にアプローチ出来る分析装置が必要だと思います。
一般的には実験的に調べるか、ブレンステッド酸点の存在率を計算化学的に見積もる、とかそんな方法になるように思います。

ただ、結晶相の違いによって、物性値は変わってきますし、用途も異なってきます。フィラー用途では、αアルミナ以外の結晶相はあんまり使いません。何か特定の物性値を変えるためにγなどをブレンドすることはありますが。

私の経験的には、αアルミナもカップリング処理できます。アルミナメーカーよりも信越シリコーンなどのカップリング剤メーカーに聞いたほうがいいと思います。

No.2 回答者： doc_sunday 回答日時： 2011/11/02 12:06

あなた様も誤解しておられるようです。

>シリカもSiO2で化学式上は水酸基がありませんが実際には表面に水酸基が存在しております

シリカ自体に存在するＯＨ基は無視できるほどです。
本来石英粉末のようなものですから。
修飾して使用されるのは「シリカゲル」の方です。
四塩化シランを加水分解してできるオルトケイ酸の焼成で作られます。

アルミナではなくアルミゲルをご使用になれば良いかと思います。

No.1 回答者： swisszh 回答日時： 2011/11/02 03:02

1) アルミナ とは Aluminum Oxide で Al2O3 で 水酸基 を含んでいません。

アルファー、ベーター、ガンマーなど
ありますがそれは結晶性の違いから
2) 工業的にはAlminum (Al) はその性質によって1-5% の無機物を混入(工業秘密)して、おおきなAl (電解した) を圧延にかけて、圧延時は薄膜のオイルを使用。分厚いAl を何度も圧延して最終的には
クッキングホイル などの薄さまで。 ですからアナタのいう焼成時など無いのです。
3) 圧延後、必要な厚さのAlはロールの状態で、熱処理(200-260C?) されて硬さ、強さなど調節され
色々な薄さのAluminium(Al) はですから表面はごくごくゴク少量のオイル膜、その下はアルミナ(Al2O3)です
4) ですからアナタのAluminum もシランカップリングをする前にそれに適する表面をつくらなければ、
5) 色々な方法のなかで、硫酸(ホット、危険）トカ、クロム酸など(危険、毒性)で、Aluminumの表面を処理し、
6) 充分水洗、乾燥後 そうすると、表面はオイルが取れ、-OH 基がつき、、シランカップリング可能でしょう
7) ですから、アナタの思うほど簡単ではアリマセン。
8) 工業的に開発サレテいますが、Chemical Abstracts などで、調べるのも一案、Surface treatment, Aluminum

この回答への補足

御回答ありがとうございます。
ただ…何か勘違いをしておられませんか？拝見するに、酸化皮膜としてのAl2O3を対象としておられる様ですが、本件はアルミナ粒子に関してになりますf^_^;

まず、水酸基の有無ですが、シリカもSiO2で化学式上は水酸基がありませんが実際には表面に水酸基が存在しておりますし、シランカップリング剤メーカーのカタログには対象としてアルミナが記載されております故にアルミナにおいても表面水酸基があるものだと認識しておりました(シリカに較べ量、反応性共に劣るとは思いますが)。

製法に関しましては、水酸化アルミニウムAl(OH)3？を焼成、脱水してAl2O3にしているとメーカーの方に伺いました(ミョウバンから作るメーカーもあるそうです)。
αやγ等では結晶生成の為の温度が異なると思われますので、脱水率も異なってくるのかなと考えておりました。

以上より、αアルミナでは本当に(シラン処理が出来ない程に)水酸基が存在していないのか？一般的にシランカップリング剤で処理しているアルミナ粒子はどの様な作り方をし、どの様な構造をしているのか？を伺いたかった次第になります。

補足日時：2011/11/02 07:48