关键词： 氧化铝   碳酸铝铵   晶种   烧结   相转化   AlF3  

摘要： 而纳米氧化铝陶瓷由于其粒径尺寸、晶界宽度以及气孔尺寸都处在纳米级别,根本上改变了氧化铝粉体的结构,所以纳米氧化铝陶瓷的烧结性能要好于传统的氧化铝陶瓷。但纳米氧化铝陶瓷的制备受到了很大的挑战。因为α相氧化铝的转化温度很高,通常达到1200℃以上,这导致晶粒尺寸在高温条件下不断长大,很难达到纳米级。对制备工艺造成很大的阻碍。本课题研究了通过均相沉淀法和热分解法制备纳米级α氧化铝的优化工艺。采用的是以碳酸铝铵(AACH)为前驱体通过添加α-Al2O3籽晶和氟化铝(AlF3)利用热分解法制备纳米级氧化铝,采用TEM、BET、XRD、TG-DSC、FT-IR对产品进行表征。此方法制备出的氧化铝粒度小、分散性能好。这种粉末制成的陶瓷坯体可在1350℃～1400℃的温度下烧结致密,达到相对密度97%以上,致密程度很高。实验主要结论:(1)得出优化的合成碳酸铝铵的工艺条件为:滴定方式:硫酸铝铵(AAS)到碳酸氢铵(AHC)溶液;滴定速率:5mL/min;AHC与AAS的配比过剩系数:1.3;pH保持在9左右;温度:8℃,碳酸氢铵浓度为1.7mol/L,硫酸铝铵浓度为0.3mol/L,PEG2000用量为5%。(2)利用碳酸铝铵混合10wt%α-Al2O3晶种和5wt%AlF3进行焙烧,可在900℃可完全转变为α相氧化铝,平均粒径约30nm。煅烧后出现部分形状规则的矩形和六角形α相氧化铝。α-Al2O3晶种和AlF3矿化剂的作用导致γ-Al2O3相消失。α-Al2O3晶种和AlF3矿化剂将θ-Al2O3→α-Al2O3的相变显著降低至900℃,比不含添加剂的碳酸铝铵降低了300℃。(3)以相对最佳工艺制备出的纳米α氧化铝粉末通过造粒、16MPa压片制成的陶瓷坯体升温至1400℃,烧结4 h相对密度达到99%以上,结晶与完全致密。比理论温度降低了200 ℃。

关键词： 环氧树脂   铝粉末   拉伸强度   紫外老化   湿热老化  

摘要： 环氧树脂具有固化收缩率小、粘结强度高及耐腐蚀等优点,广泛用于防腐结构中,但紫外光照、湿热环境中纯环氧树脂易发生黄变、发脆及龟裂等。为此,本论文在环氧树脂中添加铝粉末,研究铝粉末含量和形貌对环氧树脂复合材料拉伸强度、摩擦磨损性能、抗紫外老化及耐湿热老化性能影响。结果表明:(1)当片状铝粉末含量为3wt.%时,复合材料抗拉强度为45.0 MPa,比纯环氧树脂提高了 50.5%,平均摩擦系数为0.215,比纯环氧树脂降低了 47.2%。当球状铝粉末含量为6wt.%时,复合材料抗拉强度为64.5 MPa,比纯环氧树脂提高了 115.7%,平均摩擦系数为0.230,比纯环氧树脂降低了 43.5%。相同含量时,添加球状铝粉末的复合材料抗拉强度高于添加片状铝粉末的复合材料,而耐磨性低于添加片状铝粉末的复合材料;(2)湿热老化后,当片状铝粉末含量为3wt.%时,相比纯环氧树脂,水分子扩散系数降低了 23.0%,饱和吸水率降低了 6.23%,拉伸强度损失率降低了 91.9%。当球状铝粉末含量为6wt.%时,相比纯环氧树脂,水分子扩散系数降低了 3.14%,饱和吸水率降低了7.32%,拉伸强度损失率降低了 72.0%。相同含量时,添加片状铝粉末的复合材料耐湿热老化性能优于添加球状铝粉末的复合材料;(3)紫外老化后,相比纯环氧树脂,片状铝粉末含量为4wt.%时,复合材料黄变值降低了 91.5%,球状铝粉末含量为8wt.%时,复合材料黄变值降低了 88.7%;片状铝粉末含量为3wt.%时,复合材料拉伸强度损失率比纯环氧树脂降低了 87.3%,球状铝粉末含量为6wt.%时,复合材料拉伸强度损失率比纯环氧树脂降低了 72.7%。相同含量时,添加片状铝粉末的复合材料抗紫外老化性能优于添加球状铝粉末的复合材料。

关键词： 滴定沉淀法   α-Al2O3   喷射沉淀法   分散性   分步球磨法  

摘要： 氧化铝优异的物理和化学性能,使其在光学陶瓷、耐火材料以及电路基板方面具有广泛应用,被人们广泛关注。自Coble博士成功制备透明氧化铝陶瓷,到高质量钇铝石榴石透明陶瓷的成功制备,氧化铝无疑成为最重要的陶瓷原料之一,必将有光明的发展前景。液相沉淀法制备的氧化铝粉体具有活性高、纯度高等优点,所以被广泛采用。但氧化铝前驱体是两性氢氧化物,在制备过程中容易出现团聚现象,而团聚是制备高性能α-Al2O3粉体的一个难点,制约着其发展应用。本文以制备分散性良好、粒径细小、烧结活性高的近球形α-Al2O3粉体为目标,采用喷射沉淀法,研究滴定方式、加料方式以及温度等因素对粉体性能的影响。同时,改进球磨工艺,采用分步球磨法提高粉体的球形度和分散性。具体研究工作如下:（1）采用传统的化学滴定沉淀法制备α-Al2O3粉体。将溶液以液滴的形式混合。反应溶液在四斜叶涡轮式搅拌桨剧烈的搅拌过程中生成前驱体。探究滴定终点pH、滴定方式、铝盐浓度等对产生氧化铝前驱体以及煅烧后α-Al2O3粉体的影响。结果表明,正向滴定沉淀法制备氧化铝粉体的过程中,滴定终点pH对前驱粉体以及煅烧后粉体的形貌、成相温度有明显影响。滴定终点pH越高,制备的前驱体转变成纯相α-Al2O3的温度就越高,达到1200 ~oC。低煅烧温度条件下,高滴定终点pH时,煅烧后的粉体含有其它过渡相。相比之下,反向滴定制备α-Al2O3粉体,前驱体以及煅烧后粉体的分散性以及粒径均匀性要改善很多。煅烧后的α-Al2O3粉体的晶粒尺寸随着Al3+浓度的增加而增大。当作为分散剂的SO42-离子与Al3+的摩尔度比为15%时,制备的粉体分散性较好。粒径分布相比正滴法较均匀,平均粒径为196.7 nm。（2）高烧结活性α-Al2O3粉体是制备高透过率透明陶瓷的关键。传统滴定法产生的液滴尺寸较大,造成局部反应溶液浓度过高,不利于溶液的均匀性,最终导致粉体粒径偏大和团聚。本文借助ANSYS CFX软件,在对四斜叶涡轮搅拌桨搅拌过程模拟的基础上,发现此搅拌条件下溶液会产生对称的流场。因此,在传统滴定沉淀法基础上将硝酸铝溶液通过喷嘴雾化成许多细小的颗粒,即采用喷射沉淀法制备氧化铝前驱体。在喷射雾化的基础上,系统的研究了Al3+浓度、煅烧温度以及保温时间等工艺参数对粉体形貌、粒径以及相转化的影响。对粉体进行性能表征后,优化上述参数。实验表明:c[Al3+]=0.1 mol/L、c[NH4HCO3]=1.5 mol/L、[SO42-]/[Al3+]=15 mol.%、喷射速度为3 ml/min、煅烧温度为1150 ~oC、保温时间为2 h。最终获得了分散性良好、平均粒径为62.5 nm、比表面积大于22.4 m2·g-1的烧结活性高的α-Al2O3粉体。最后,为了进一步提高α-Al2O3粉体的分散性、球形度以及均匀的粒径分布,本论文采用分段球磨法对制备的粉体进行球磨处理。实验结果表明:采用分段球磨法对沉淀法制备的前驱体进行分段球磨,α-Al2O3粉体的分散性明显提高,且没有杂相出现。经分段球磨后最终获得分散性良好、球形度高、粒径分布窄的α-Al2O3粉体。

关键词： 片状铝粉   微胶囊化   二氧化硅   磷酸盐   功能化   水性涂料  

摘要： 片状铝粉因其具有金属光泽和随角异色性作为金属光泽颜料在涂料中得到了广泛的应用。由于人类社会可持续发展的需要,传统的溶剂型涂料正在快速地被水性涂料取代,水性涂料因其具有低的VOCs的排放量,得到了广泛的应用。原来与溶剂型涂料配套使用的铝颜料在水性涂料体系中与水反应生成氢气,造成铝颜料化学稳定性急剧下降,并给生产、储存过程造成安全隐患,且在应用过程中还存在与水性树脂的相容性差、光泽度下降等问题。本论文针对以上问题,设计并制备了三种具有双层结构的片状铝粉微胶囊,其内部阻水耐蚀层使其获得良好的化学稳定性并保持原有的光泽;外层亲水层使其在水性体系中具有良好的分散性。主要工作如下:1.设计了以片状铝粉为核、纳米二氧化硅为壳,壳外悬挂亲水末端有机链的微胶囊结构,实现抗蚀性和亲水性。通过调控正硅酸乙酯水解和KH550共水解的条件,一步法实现了纳米二氧化硅粒子在片状铝粉表面的组装以及末端为氨基的有机链与壳层的键合化学接枝。根据HG/T 2456.5-2016进行测试,片状铝粉微胶囊2小时内氢气释放量为23.5ml,说明其具有良好的耐腐蚀性。另将商业化的二氧化硅粒子与球形铝粉进行共球磨,制备出了以二氧化硅粒子为壳的片状铝粉微胶囊,模拟现有片状铝粉制备工艺,探索将微胶囊制备与现有工艺相结合的可行性。耐水测试结果显示,该方法制备的片状铝粉微胶囊抗蚀性有限,只能一定程度上降低腐蚀的速率。2.设计了一种以片状铝粉为核,磷酸锌铝盐为耐水钝化膜,外部螯合磷酸酯进行封孔的双层结构微胶囊。在复配的磷酸盐缓冲溶液中(pH为8温和条件下),在铝粉粒子表面制备了磷酸锌铝盐化学转移膜,然后螯合带有亲水基团的磷酸酯在其表面形成亲水壳层,从而实现片状铝粉的亲水性及耐蚀性。结果表明,这种片状铝粉微胶囊具有良好的耐蚀性,可达到2小时内无氢气析出,远高于行业标准。此外,接触角测试结果显示,片状铝粉微胶囊与水的接触角由93.45°降低为31.34°,说明亲水性已实现。3.设计了一种以片状铝粉为核,内层以磷酸锌铝盐化学转移膜、外层为季铵盐基团有机链的片状铝粉微胶囊。化学转移膜制备方法同上,季铵盐有机链的接枝通过N-三甲氧基甲硅烷基丙基-N,N,N-三甲基氯化铵和二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵这两种季铵盐类硅烷偶联剂与已钝化的片状铝粉微胶囊上羟基间的缩合实现,从而实现片状铝粉的抗蚀性与抗菌性。根据HG/T 2456.5-2016对所制备的片状铝粉微胶囊进行耐水测试,结果显示所制备两种的片状铝粉微胶囊2小时内析氢量均为0ml,说明耐蚀性已实现。抗菌测试表明,所制备的两种抗菌型片状铝粉微胶囊对金黄色葡萄球菌均有一定的抑制作用。将所制备的磷系片状铝粉微胶囊在武汉双虎涂料有限公司进行应用研究。结果显示,添加了双层片状铝粉微胶囊的涂料的光泽度为101.2%、鲜映性为7.15、金属闪烁度为83.1、粘接强度为0级。

关键词： 彩色水性铝颜料   包覆机理   氧化铁   耐腐蚀性  

摘要： 以硫酸亚铁为原料,H_2O_2作锚固剂,在pH值6.0~6.5的异丙醇/水介质中制得了卡其色水性铝颜料,探讨了包覆机理和温度对水性铝颜料性能的影响.扫描电子显微镜,光学显微镜,X衍射和红外光谱表征结果说明:H_2O_2氧化金属铝形成的水铝石可吸引带相反电荷的氧化铁晶种或颗粒,锚固在铝粉表面形成包覆层.低温时吸引无定型颗粒占主导,温度升高吸引晶种诱导形成针铁矿的几率增大,结晶度增强.性能测试结果表明包覆温度为45℃时,针铁矿和无定型氧化铁共生均匀地沉积在铝表面,形成致密的包覆层,制得了具有显著耐腐蚀性的卡其色铝颜料.

关键词： 四氯化钛   铝粉除钒   TiCl3浆液   TiCl3·0.33A1C13  

摘要： 四氯化钛是生产海绵钛的原料,是钛产业链中的重要中间产品,其中的VOCl_3会影响海绵钛O含量和布氏硬度,因此,粗四氯化钛除钒后方可使用。铝粉除钒是主流除钒工艺,除钒物质是TiCl_3浆液,其质量对精四氯化钛质量影响较大。我国尚未系统掌握TiCl_3浆液制备方法,导致铝粉除钒效果和运行稳定性差。计算了TiCl_3浆液制备过程热力学性质;研究了铝粉悬浮液浓度、氯气通入量、最高温度停留时间、冷凝物处理方式和Cl_2,N_2控制方法等对TiCl_3浆液制备过程及质量的影响,得到了较优工艺参数,开展了稳定试验。结果显示:铝粉先与氯气反应,后与四氯化钛反应生成TiCl_3·0.33AlCl_3;TiCl_3浆液制备较优工艺参数为:铝粉悬浮液浓度1.1%~1.4%(质量分数);氯气加入量按铝粉量控制,Cl_2/Al(质量比)为0.7~1.1;最高温度停留时间6~8 min;氮气压力170~200 kPa,流量为5~7 m^3·h^(-1),氯气压力为120~150 kPa,流量为8~10 m^3·h^(-1)。采用优化工艺参数制备的TiCl_3浆液质量良好,TiCl_3含量8.9%~10.1%,AlCl_3含量3.5%~4.2%,可将粗四氯化钛中VOCl_3含量从0.15%~0.20%降低至0.0003%。

关键词： 氢氧化铝   亚微米氧化铝   超细粉体   煅烧  

摘要： 以氢氧化铝为原料,将其酸洗预处理在1 200、1 250、1 300、1 350℃煅烧,球磨获得α氧化铝。研究发现:酸洗预处理可以减小氢氧化铝原料中的氧化钠和产物中氧化钠杂质的质量分数,提高最终α相的转化率。煅烧温度影响产物的比表面积,煅烧温度为1 300℃时,制备的α氧化铝具有较高的反应活性,相转化率高达95%。产物球磨6 h后的粒径能达到0.73μm,属于亚微米范围。

关键词： 电化学   氢氧化铝   高纯超细氧化铝   铝/空气电池   粉体  

摘要： 以99.99%高纯铝板为阳极原料,采用电化学方法制备氧化铝前体氢氧化铝,讨论分析了氢氧化铝的焙烧温度、保温时间对制备高纯超细氧化铝的影响,考察了不同电流密度放电对氧化铝形貌和粒度的影响。结果表明:在70 m A·cm^(-2)的较高电流密度下铝/空气电池放电过程可得到平均粒度为268 nm的氢氧化铝;制备的氢氧化铝经洗涤,在1400℃焙烧,保温3 h,可得到平均粒度为200 nm,形貌为近似球状的99.99%的超细氧化铝粉体;而低电流密度所得氧化铝颗粒团聚严重。主要原因是高电流密度使放电过程中产生的氢氧化铝晶体的介稳区宽度变窄所致。

关键词： 高纯氧化铝   粉体   功能材料   提纯  

摘要： 高纯氧化铝是一种应用十分广泛的尖端新型功能材料。综述了主要的高纯氧化铝粉体制备工艺及相关研究,重点分析总结了各种方法的作用机理、关键技术及其优势与不足。产品纯度低是目前的工艺及研究普遍存在的问题,大量的研究未转化为生产。未来需着力于对现有工艺进行改进和开发超高纯氧化铝制备技术。

关键词： 纳米氧化铝   粉体   制备   工艺   进展  

摘要： 纳米氧化铝因具备高强度、高硬度、抗磨损、耐高温、表面积大、吸附能力强等优异的特性,被用于航天工业、磨料、精细陶瓷、耐火材料、催化、光学材料等领域。其中,纳米α-Al_2O_3及γ-Al_2O_3两种晶型应用最为广泛。纳米氧化铝的制备工艺也随着研究的深入而不断地发展。该文对制备纳米α-Al_2O_3及γ-Al_2O_3粉末的传统方法如气相法、固相法、液相法等做了简要介绍并分析了其各自的优缺点;针对出现的问题,结合近几年的研究,评述了改良方法和改进工艺;简要综述了近年来发展出的新制备方法组合和制备原料、方法及途径的创新,并依据部分粉体特点给予一定的应用建议,以期对今后纳米氧化铝研究者的研究工作提供一定的借鉴和启发。