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球形氧化铝的制备方法

2021-08-31
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作者:埃尔派
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球形氧化铝又称砂状氧化铝,α氧化铝。在α型氧化铝的晶格中,氧离子为六方紧密堆积,AI3+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心,晶格能很大,故熔点、沸点很高。具有耐腐蚀、抗磨损、耐高温、高强度、绝缘性好、表面积大、高硬度、抗氧化等特点。...

球形氧化铝又称砂状氧化铝,α氧化铝。在α型氧化铝的晶格中,氧离子为六方紧密堆积,AI3+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心,晶格能很大,故熔点、沸点很高。具有耐腐蚀、抗磨损、耐高温、高强度、绝缘性好、表面积大、高硬度、抗氧化等特点。

球形氧化铝制备工艺

  • 球磨法(高能球磨)

球磨法是最常见的制备超细氧化铝粉体的方法。球磨机本身是一个卧式的筒体,内置钢球研磨介质,使物料在进入筒体内之后,通过与钢球碰撞,产生的冲击力达到破碎的效果。球磨过程中加入助磨剂,能改善粉末粒径的均匀性。

nano-silica-1

影响高能球磨法制备超细氧化铝粉体的因素有球磨时间、球磨转速。优点是操作简单、成本低廉、产量高。缺点是产物粒度分布不均匀、最小粒径受机械限制、很难获得球形颗粒。

  • 高分子网络溶胶凝胶法

优点是制的氧化铝粉体粒度小。缺点是球形度很差。

  • 醇盐水解法

优点是制备粉体粒度小。缺点是成本过高、球形度差。

  • 模板法

模板法是以球形原料作为过程中控制形态的试剂,产物通常空心,或者是核壳结构。

主要工艺过程是以聚苯乙烯微球为模板剂,用碳酸功能化的氧化铝纳米粒子包覆,再通过甲苯洗涤,制备了空心氧化铝球体。

优点是制备空心球体的好办法。缺点是对模板剂要求较高、制备过程步骤多、不易操作。

  • 气溶胶分解法

气溶胶分解通常是以铝醇盐为原料,利用铝醇盐易水解和高温热解的性质,并采用相变的物理手段,将铝醇盐气化,然后与水蒸汽接触水解雾化,再经高温干燥或直接高温热解,从而实现气-液-固或气-固相的转变,最终形成球形氧化铝粉体。

优点是不需要添加碱就能进行加水分解、反应条件温和、操作简单。缺点是成本高。

  • 滴球法

滴球法是将氧化铝溶胶滴入到油层(通常使用石蜡,矿物油等)中,靠表面张力的作用形成球形的溶胶颗粒,随后溶胶颗粒在氨水溶液中凝胶化,最后将凝胶颗粒干燥、殷烧形成球形氧化铝的方法。

优点是将乳液技术应用于溶胶的老化阶段,并且保持油相不动,省去了粉体与油性试剂的分离处理。缺点是通常用来制备粒径较大的球形氧化铝,主要用于吸附剂或催化剂载体。

  • 射频感应等离子体法

形状不规则的氧化铝颗粒由携带气体通过加料枪喷入等离子体炬中,被迅速加热而熔化,熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴,并在极短的时间内迅速凝固,从而形成球形的颗粒。

  • 火焰熔融法

火焰熔融法是直接将形貌不规则的氧化铝粉喷入火焰中,使氧化铝粉在火焰中熔化而成球。

优点是工艺简单、成本控制上比使用等离子火焰喷射法更具优势、球化出的产品导热率高、球形度好、粒度可控。

  • 均相沉淀法

均相沉淀法中的沉淀过程是晶核形成,然后聚集长大,最后从溶液中析出的过程,通常是非平衡态的,但如果能够使沉淀剂在均相溶液中的浓度降低,甚至是缓慢的生成,那么就会均匀的生成大量的微小晶核,最终形成的细小沉淀颗粒会均匀的分散在整个溶液当中,而且会在相当长的时间内保持一种平衡状态,这种获得沉淀的方法称为均相沉淀法。

优点是工艺简单、成本低、纯度高、能大量生产设备、制造简单、工艺流程短。缺点是存在的胶状物难沉淀、水洗和过滤,粉体中易混入沉淀剂,沉淀时粉料成份不易分离,水洗过程中沉淀物还能再溶解,沉淀剂还会造成大量的络合离子。

  • 乳液法

为了得到球形的粉体颗粒,人们利用油相和水相间的界面张力制造微小的球形液滴,使溶胶粒子的形成及凝胶化都被限定在微小的液滴中进行,最终获得球形的沉淀颗粒。

优点是操作简单。缺点是成本过高,球形度差。

  • 溶胶-乳液-溶胶法

Takashi Ogihara等人利用醇铝水解,经过溶胶凝胶过程制备球形氧化铝粉体,整个水解体系比较复杂,其中溶解醇铝的辛醇占50%,乙醇溶剂占40%,分散水的辛醇丁醇分别占9%和1%,并且用经丙基纤维素做分散剂,得到了球形度非常好的球形γ-氧化铝粉体。

优点是工艺过程不引入杂质离子。缺点是原料价格高,所得粉体粒径较小,分布窄。

  • 喷射法

喷射法制备球形氧化铝的实质是在较短的时间内实现相的转变,利用表面张力的作用使产物球形化,根据相转变的特点又可以分为喷雾热解法,喷雾干燥法和喷射熔融法。

优点是化学成分稳定,纯度高,性能优良,能大量生产。缺点是仅对可溶性盐有效,具有一定的局限性。

球形氧化铝的应用

  • 陶瓷材料

在相同的工艺条件下,球形氧化铝微粉具有形状优势,可以改变材料的微观结构,提高陶瓷强度和致密度,降低烧结温度,能显著提高陶瓷的性能。

alumina-Ceramic

  • 表面防护层材料

将超细氧化铝粉末喷涂在塑料、漆料、玻璃、合金及金属材料的表面上,可改善材料的耐磨性、耐腐蚀性、稳定性和表面强度。

alumina-metal

  • 催化剂和催化剂载体

超细氧化铝具有较强的吸附特性,其表面活性点多,具备较高的反应活性和选择性,为催化反应提供了必要条件。作为催化剂直接使用的球形氧化铝可以减少磨损,提高催化剂的使用寿命,从而降低生产成本。

  • 化学机械抛光磨料

化学机械抛光已广泛应用于集成电路芯片、微电子机械系统、计算机硬盘。作为抛光材料,球形氧化铝可以避免产生滑痕。球形氧化铝粉体具有高堆积密度,可以减少发光体的散射,有效地降低透射光损失,从而能够提高屏幕亮度。

  • 发光材料

球形氧化铝粉体具有高堆积密度,可以减少发光体的散射,有效地降低透射光损失,从而能够提高屏幕亮度。

  • 石油化工行业

在石油化工行业中,氧化铝是应用最为广泛的载体。

 

 

文章来源:中国粉体网

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