一种改善铝粉抗水化性的表面处理方法.pdf

《一种改善铝粉抗水化性的表面处理方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种改善铝粉抗水化性的表面处理方法.pdf（6页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 102240803 A (43)申请公布日 2011.11.16 CN 102240803 A *CN102240803A* (21)申请号 201110198043.1 (22)申请日 2011.07.15 B22F 1/02(2006.01) (71)申请人 郑州大学 地址 450001 河南省郑州市高新技术产业开 发区科学大道 100 号 (72)发明人 贾全利 叶方保 张宇翠 钟香崇 (74)专利代理机构 郑州中民专利代理有限公司 41110 代理人 郭中民 (54) 发明名称 一种改善铝粉抗水化性的表面处理方法 (57) 摘要 本发明涉及一种改善铝粉抗水化性。

2、的表面处 理方法， 本发明以工业铝粉为原料， 采用溶胶凝胶 技术在铝粉表面包裹纳米膜， 从而显著改善铝粉 的抗水化性， 经 6090水化 6h 后无铝的水化产 物出现。本发明方法简单， 制备条件容易控制， 解 决了铝粉的水化问题。用本发明包裹的铝粉可作 为含碳浇注料、 含非氧化物 （碳化硅、 氮化硅等） 浇 注料的抗氧化剂， 或添加到耐火浇注料中原位形 成非氧化物结合氧化铝基浇注料。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 CN 102240807 A1/1 页 2 1. 一种改善铝粉抗水化性的表面处理方法， 其特。

3、征在于 ： 所述方法包括下述步骤 ： a将 10-50g 的硝酸铝加入 100mL 的去离子水中， 经搅拌制成硝酸铝溶液 ； b. 在 a 步骤所制得的硝酸铝溶液中加入作为表面改性剂的柠檬酸或聚乙烯醇， 其加入 量为硝酸铝重量百分比的 1-10% ； 在 60下恒温搅拌 5-20min ； c. 调节 b 步骤所得溶液的 pH 值至 5-6 ； d. 将粒度 98.5% 的工业铝粉 3g-10g 加入到 c 步骤所得 溶液中， 搅拌 5-20min 后在 25-60条件下陈化处理， 陈化处理时间为 24-96h ； e. 用离心机将铝粉从溶胶中分离出来， 在 110下干燥 2-10h， 得到氧。

4、化铝 Al2O3溶胶 包裹的铝粉。 2. 根据权利要求 1 所述的表面处理方法， 其特征在于 ： 所述硝酸铝为分析纯或工业纯。 3.根据权利要求2所述的表面处理方法， 其特征在于 ： 所述硝酸铝取自硝酸铝Al(NO3)3 和 / 或带结晶水的九水合硝酸铝 Al(NO3)39H2O。 4. 根据权利要求 1 所述的表面处理方法， 其特征在于 ： 采用盐酸或氨水调节 b 步骤所 得溶液的 pH 值为弱酸性， pH 为 5-6。 5. 根据权利要求 1 所述的表面处理方法， 其特征在于 ： 所述离心机转速为 1000-2000 转 / 分钟。 权 利 要 求 书 CN 102240803 A CN 。

5、102240807 A1/4 页 3 一种改善铝粉抗水化性的表面处理方法 0001 技术领域 0002 本发明属于无机非金属材料技术领域， 具体涉及到一种改善铝粉抗水化性的表面 处理方法。 背景技术 0003 铝粉按用途可分为工业铝粉、 涂料铝粉、 发气铝粉、 易燃铝粉等， 广泛应用于冶金、 化工、 装饰、 防腐、 建筑、 农药、 烟火、 化工催化剂、 炸药等行业。在耐火材料中应用的工业 铝粉主要用作含碳耐火材料的抗氧化剂或耐火浇注料的防爆剂， 以及作为原料氮化制备 Sialon 结合氧化铝 / 碳化硅制品等。当铝粉加入到耐火浇注料中由于 Al 容易水化放出 氢气， 限制其在浇注料中的应用。目。

6、前， 国内对铝粉的表面处理已有较多的研究， 主要采用 SiO2溶胶-凝胶技术包裹铝粉。 但该技术处理后的铝粉作为抗氧化剂添加到含碳浇注料中， 会因为 SiO2的引入， 对材料的抗渣侵蚀性能有不利影响， 且原料价格较高。 0004 文章名 “溶胶 - 凝胶法制备 SiO2包覆型水性铝粉” 的文献 （中国有色金属学报， 2010， 20（6） ： 12411246） 提供了一种铝粉的处理方法 ： 以正硅酸乙酯 (TEOS) 为前驱体， 采 用溶胶 - 凝胶法制备 SiO2包覆型水性铝粉， 适宜工艺条件为 ： TEOS、 水、 乙二胺和片状铝粉 的质量比为 1.4 ： 36 ： 0.75 ： 1， 。

7、反应温度为 40 ， 反应时间为 6 h。其特征是用 SiO2溶胶 包裹。 0005 论文为 “片状铝粉表面包覆 SiO2和 Fe2O3的研究” 的文献 （中南大学硕士学位论文， 2007 年 5 月） 提供了一种铝粉的处理方法 ； 以片状铝粉为原料， 将正硅酸乙酯和氨水分别用 异丙醇稀释后， 同时缓慢滴加， 并控制反应温度在 35 40之间， 反应 6 小时， TEOS 加入 量为 20， 水与硅比 (n(H2O) n(TEOS) 为 30， 加入占总体积 0.016 0.024 的氨水作催 化剂， 此条件下制得的铝粉在 0.5mol/L 的盐酸溶液中腐蚀 50h， 无氢气析出。其所用的铝 。

8、粉为溶剂型铝粉， 其颗粒呈鳞片状， 其径厚比 ( 直径与厚度之比 ) 在 40 200 之间， 且采用 SiO2溶胶包裹。 0006 中国专利名称为 表面改性铝粉体与水反应产生氢气的工艺方法 的中国发明专 利 （专利号 ： ZL 200810034125.0） 提出了一种铝粉表面处理的方法， 用 Al2O3、 TiO2或 ZrO2氧 化物或它们的氢氧化物与一定量的铝粉混合， 随后将其冷压成块体 ； 将该块体在真空下加 热， 并在 600 650温度范围内煅烧 1 2 小时， 然后冷却至室温 ； 将煅烧后的块体粉碎、 过筛后即得到表面改性活化的铝的混合粉。其工艺需在真空下煅烧， 制得的铝粉为氧化。

9、物 与铝粉的混合粉体。 0007 中国专利名称为 一种纳米镍包铝粉及其制备方法 的中国发明专利 （专利号 ： ZL200710098870.7） 提供了一种铝粉的处理方法， 以镍盐和球形铝粉为原料， 用硼氢化物加 水合肼为还原剂， 把镍盐水溶液倒入盛有还原剂水溶液浸泡的球形铝粉容器中， 快速搅拌， 直到镍盐水溶液变为无色时就生成了纳米镍包铝粉， 经过滤， 并在流动氩气氛中烘干后制 说 明 书 CN 102240803 A CN 102240807 A2/4 页 4 得分散性良好的纳米镍包铝粉。其特征为采用镍盐水溶液包裹， 产物为纳米镍包裹铝粉。 0008 中国专利名称为 有机无机杂化纳米膜包覆。

10、型铝粉颜料及其制备方法与应用 的 中国发明专利 （专利号 ： ZL 200910040162.7） 提供了一种铝粉的处理方法， 利用有机无机杂 化技术， 以铝粉颜料为核， 可聚合碳碳双键类反应性单体首先和碳碳双键类有机硅氧烷进 行自由基聚合， 得到的聚合物与正硅酸乙酯通过水解的方式与铝粉颜料表面键合， 进而在 铝粉表面包覆一层有机无机杂化纳米膜。其特征为所用原料为颜料铝粉、 用 SiO2溶胶包裹 铝粉。 0009 文章名为 “铝粉表面的多层包覆及其性能研究” 的文献 （中国颗粒学会第六届学术 年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会， 2008 年 12 月 :150-153） 提供了一种铝粉表面处理方法。

11、， 采用溶胶 - 凝胶法在片状铝粉上依次包覆 SiO2， 最佳条件为 ： 硅酸乙酯 ： 无水乙醇 ： 水 ： 氨 =1 ： 10 ： 4 ： l( 摩尔比 )， 反应温度为 20， 反应时间为 5h， 溶胶陈化时间为 7 天。其所用原 料为片状铝粉、 用 SiO2溶胶包裹。 0010 文章名 “Improving hydration resistance of Al powder for carbon containing castables using inorganicorganic hybrid coatings” 的文献 （Advances in Applied Ceramics， 2。

12、005， 104（2） 2 ： 79-82） 提供了一种铝粉表面处理方法， 将正硅酸乙 酯的乙醇溶液加入到聚乙烯醇的溶液中， 用电磁搅拌器强力搅拌 30min， 加入盐酸调节溶液 的 pH 值约为 3， 制成透明的溶胶， 将铝粉加入溶胶中搅拌 10min， 然后用离心机将铝粉从溶 胶中分离出来， 在110下干燥4h， 在其表面形成凝胶， 获得复合凝胶包覆的铝粉， 其为SiO2 溶胶包裹。 0011 目前尚没有检索到关于氧化铝溶胶包裹铝粉方面的文献与公开发明专利。 0012 发明内容 0013 本发明的目的是为了提供一种以工业铝粉为原料， 采用氧化铝溶胶 - 凝胶技术包 裹铝粉， 提高其抗水化能。

13、力、 且工艺简单、 成本低的一种改善铝粉抗水化性的表面处理方 法。 0014 本发明的目的可通过下述技术措施来实现 ： 本发明的铝粉的表面处理方法包括下述步骤 ： a将 10-50g 的硝酸铝 （Al(NO3)3） 加入 100ml 的去离子水中， 经搅拌制成硝酸铝溶液 ； b. 在 a 步骤所制得的硝酸铝溶液中加入作为表面改性剂的柠檬酸或聚乙烯醇， 其加入 量为硝酸铝重量百分比的 1-10% ； 在 60下恒温搅拌 5-20min ； c. 调节 b 步骤所得溶液的 pH 值至 5-6 ； d. 将粒度 98.5% 的工业铝粉 3g-10g 加入到 c 步骤所得 溶液中， 搅拌 5-20mi。

14、n 后在 25-60条件下陈化处理， 陈化处理时间为 24-96h ； e. 用离心机将铝粉从溶胶中分离出来， 在 110下干燥 2-10h， 得到氧化铝 Al2O3溶胶 包裹的铝粉。 0015 本发明中所述硝酸铝为分析纯或工业纯 ； 可以是取自硝酸铝 Al(NO3)3和 / 或带结 晶水的九水合硝酸铝 Al(NO3)39H2O。 0016 在本发明中采用盐酸或氨水调节 b 步骤所得溶液的 pH 值为弱酸性， pH 为 5-6。 说 明 书 CN 102240803 A CN 102240807 A3/4 页 5 0017 本发明中所述的离心机转速为 1000-2000 转 / 分钟。 001。

15、8 本发明的有益效果如下 ： 1、 制备工艺简单， 无需复杂的工艺设备和工艺过程。 0019 2、 用本发明制备的氧化铝溶胶包裹的铝粉， 具有较好的抗水化性， 经 60-90水化 6-8h 后无铝的水化产物 （三水铝石和勃姆石） 出现。 0020 3. 用本发明制备的铝粉可应用于含碳或 （和） 含非氧化物 （SiC、 Si3N4、 Sialon 等） 的浇注料的抗氧化剂， 以及作为反应物浇注成型制备 Sialon 结合氧化铝材料。 具体实施方式 0021 本发明以下将结合实施例作进一步描述 ： 实施例 1 ： 将 10g 的硝酸铝加入 100mL 的去离子水， 搅拌制成硝酸铝溶液 ； 在硝酸铝。

16、溶液中加入 0.4g 表面改性剂柠檬酸， 在 60下恒温搅拌 5-20min ； 用盐酸、 氨水调节溶液的 pH 值为 5 ； 将3g铝粉 （98.5%） 加入到上述溶液中， 搅拌10分钟后在40 陈化24h ； 用离心机 （1000转/min） 将铝粉从溶胶中分离， 在110下干燥2h， 得到氧化铝凝 胶包裹的铝粉。 0022 将产物在 80水中恒温浸泡 6h， 取出铝粉， 经 80 4h 干燥后， 用 XRD 分析包裹后 铝粉其物相为 Al、 没有铝的水化产物。 0023 实施例 2 ： 将20g的硝酸铝加入到100mL的去离子水中， 搅拌制成硝酸铝溶液 ； 在硝酸铝溶液中加 入 0.8g。

17、 表面改性剂柠檬酸， 在 60下恒温搅拌 5-20min ； 用盐酸、 氨水调节溶液的 pH 值为 5.5 ； 将 5g 铝粉 （98.5%） 加入到上述溶液中， 搅拌 15min 后在 40陈化48h ； 用离心机 （1500转/min） 将铝粉从溶胶中分离， 在110下干燥4h， 得到氧化 铝凝胶包裹的铝粉。 0024 将产物在 80水中恒温浸泡 6h， 取出铝粉， 经 80 4h 干燥后， 用 XRD 分析包裹后 铝粉其物相为 Al、 没有铝的水化产物。 0025 实施例 3 ： 将50g的硝酸铝加入到100mL的去离子水中， 搅拌制成硝酸铝溶液 ； 在硝酸铝溶液中加 入 3g 表面改性。

18、剂柠檬酸， 在 60下恒温搅拌 5-20min ； 用盐酸、 氨水调节溶液的 pH 值为 6 ； 将 7g 铝粉 （98.5%） 加入到上述溶液中， 搅拌 10min 后在 50 下陈化24h ； 用离心机 （2000转/min） 将铝粉从溶胶中分离出来， 在110的下干燥6h， 得到 氧化铝凝胶包裹的铝粉。 0026 将产物在恒温80水中浸泡6h， 取出铝粉经804h干燥后， 用XRD分析包裹后铝 粉其物相为 Al、 没有铝的水化产物。 0027 实施例 4 ： 将30g硝酸铝加入到100mL的去离子水中， 搅拌制成硝酸铝溶液 ； 在硝酸铝溶液中加入 3g 表面改性剂聚乙烯醇， 在 60下恒。

19、温搅拌 5-20min ； 用盐酸、 氨水调节溶液的 pH 值为 6 ； 将 9g 铝粉 （98.5%） 加入到上述溶液中， 搅拌 10min 后在 25 陈化72h ； 用离心机 （1200转/min） 将铝粉从溶胶中分离， 在110下干燥5h， 得到氧化铝凝 说 明 书 CN 102240803 A CN 102240807 A4/4 页 6 胶包裹的铝粉。 0028 将产物在恒温80水中浸泡6h， 取出铝粉经804h干燥后， 用XRD分析包裹后铝 粉， 其物相为 Al、 没有铝的水化产物。 0029 实施例 5 ： 将20g硝酸铝加入到100mL的去离子水中， 搅拌制成硝酸铝溶液 ； 在。

20、硝酸铝溶液中加入 0.6g 表面改性剂聚乙烯醇， 在 60下恒温搅拌 5-20min ； 用盐酸、 氨水调节溶液的 pH 值为 5.5 ； 将 4g 铝粉 （98.5%） 加入到上述溶液中， 搅拌 10min 后在 40陈化96h ； 用离心机 （1800转/min） 将铝粉从溶胶中分离出来， 在110下干燥5h， 得到 氧化铝凝胶包裹的铝粉。 0030 将产物在恒温80水中浸泡6h， 取出铝粉经804h干燥后， 用XRD分析包裹后铝 粉， 其物相为 Al、 没有铝的水化产物。 0031 实施例 6 ： 将30g硝酸铝加入到100mL的去离子水中， 搅拌制成硝酸铝溶液 ； 在硝酸铝溶液中加入 1g 表面改性剂聚乙烯醇， 在 60下恒温搅拌 5-20min ； 用盐酸、 氨水调节溶液的 pH 值为 5 ； 将10g铝粉 （98.5%） 加入到上述溶液中， 搅拌10min后在60 陈化24h ； 用离心机 （1400转/min） 将铝粉从溶胶中分离出来， 在110下干燥4h， 得到氧化 铝凝胶包裹的铝粉。 0032 将产物在恒温80水中浸泡6h， 取出铝粉经804h干燥后， 用XRD分析包裹后铝 粉， 其物相为 Al、 没有铝的水化产物。 说 明 书 CN 102240803 A 。