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金戈新材带你揭秘球形氧化铝的制备方法

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发表时间:2018-09-25 14:48来源:美剧下载,美剧在线观看,美剧天堂-熊猫影视网

超细球形氧化铝具有耐腐蚀、耐高温、高硬度、高强度、抗磨损、抗氧化、绝缘性好和表面积大等优异特性,广泛应用于冶金、化工、电子、国防、航天及核工业等高科技领域。目前,国内外市场对超细球形氧化铝的需求量年增长率不断增高。因此,进一步探索制备超细球形氧化铝粉体的新方法,具有非常重要的意义。下面,小编简要介绍球形氧化铝制备方法及其应用。

一、球形氧化铝制备方法

球形氧化铝的制备方法主要有溶胶-乳液-凝胶法、滴球法、均相沉淀法、模板法、气溶胶分解法、喷射法等。

球形氧化铝的产业化.jpg

球形氧化铝制备方法对比表

1、溶胶-乳液-凝胶法

溶胶-乳液-凝胶法是在溶胶凝胶法的基础上发展起来的。其主要工艺过程是利用醇铝水解,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%,乙腈溶剂占40%,分散水的辛醇和丁醇分别占9%和1%,并且用羟丙基纤维素作分散剂,得到了球形度非常好的球形氧化铝粉体。

溶胶-乳液-凝胶法由于采用了有机溶剂及表面活性剂,缺点是不利于氧化铝粉体的分离及干燥。

溶胶-乳液-凝胶法制备球形氧化铝粉体SEM图片.png


溶胶-乳液-凝胶法制备球形氧化铝粉体SEM图片

2、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),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,煅烧形成球形氧化铝的方法。滴球法制备的球形氧化铝主要应用于吸附剂或催化剂载体。图5 连续制备球形氧化铝吸附剂的装置图(滴球法).png

连续制备球形氧化铝吸附剂的装置图

滴球法是对溶胶-乳液-凝胶法在工艺上的进一步改进,其优点是省去了粉体与油性试剂的分离处理。缺点是制备球形氧化铝的粒径较大。

3、均相沉淀法

均相沉淀法是指在Al2(SO4)3或NH4Al(SO4)2均相溶液中,其沉淀过程包括晶核形成、聚集长大、析出。在沉淀剂的作用下,均相溶液中的浓度降低,就会均匀地生成大量的微小晶核,最终形成的细小沉淀颗粒会均匀地分散在整个溶液当中,制备得到球形氧化铝。

需要特别注意的是:球形氧化铝粉体颗粒只有在Al2(SO4)3或NH4Al(SO4)2溶液中能够获得,而不能在Al(NO3)3或AlCl3溶液中得到,可见SO42-对形成球形颗粒起到了至关重要的作用。

均相沉淀法制备球形氧化铝SEM图.png

均相沉淀法制备球形氧化铝SEM图

均相沉淀法优点是能够制备球形度非常好的氧化铝粉体,形貌均一,粒度分布窄。缺点是该方法局限性大,形貌形成机理尚不明确。

4、模板法

模板法是以球形原料作为过程中控制形态的试剂,产品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。

模板法是制备空心球体的好方法。缺点是对模板剂的要求较高,制备过程步骤多,不易操作。

空心球形氧化铝的合成原理示意图.png


空心球形氧化铝的合成原理示意图

5、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。气溶胶分解法关键是由雾化部分和反应部分组成的复杂的实验装置。

气溶胶水解法的工艺流程图.png


气溶胶水解法的工艺流程图

6、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。

(1)喷雾热解法

喷雾热解法是以Al(SO4)3、Al(NO3)3和AlCl3溶液为原料,通过雾化作用形成球形液滴,经过高温热解生成球形氧化铝粉体。该方法热解过程需要900℃,耗能较大。

(2)喷雾干燥法

喷雾干燥法是先将铝盐溶液与氨水反应制成氧化铝溶胶,再将氧化铝溶胶在150-240℃下喷雾干燥,制备得到球形氧化铝粉体。

该方法相比于喷雾热解法法,优点是:可减少能量的消耗。

喷雾干燥法制备球形氧化铝粉体SEM图.png

喷雾干燥法制备球形氧化铝粉体SEM图

(3)喷射熔融法

喷射熔融法是利用等离子焰直接将固体铝粉或氧化铝粉熔融,然后马上做退火处理,通过调节载气成分和直流电弧的功率可以控制球形化程度,并可以制备空心结构。

等离子喷雾熔融法制备球形氧化铝.png

等离子喷雾熔融法制备球形氧化铝

上述制备球形氧化铝的方法都有各自的特点:均相沉淀法比较温和,但是为了获得球形粉末,通常必须使用硫酸铝为原料,因此在煅烧阶段会产生有害的硫化物;在溶胶-乳液-凝胶法中,为了形成乳浊液,使用了大量的有机溶剂和表面活性剂,乳浊液中的球形粉末的分离过程非常繁琐,并且在干燥和煅烧阶段不容易保持粉末的球形;滴球法适用于制备大粒径且尺寸均一的球形氧化铝,但是使用热油和必须保持溶胶长时间滴落是滴球法的缺点;由于模板的性能决定了粉末最终的外观,所以在模板法中必须使用符合严格要求的模板剂;气溶胶分解法和喷射法适用于生产微米级到纳米级球形氧化铝粉末,虽然反应设备复杂,但容易实现工业化。

最后:

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球形氧化铝指标.jpg

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