[发明专利]一种固-固相合成三氧化二铝基抛光粉的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于材料化学领域，具体涉及一种固-固相合成三氧化二铝基抛光粉的工艺方法。该抛光粉可用于珍珠、玛瑙、工艺品、光盘等材质的表面抛光处理。

背景技术

随着高科技的发展，抛光粉被广泛应用于高科技领域和高精密功能性材料的抛光领域，如光电信息材料、集成电路中的光掩模、高密度记录磁盘玻璃基板的制造等。为了达到高精密功能性材料所要求的表面形态，对抛光粉产品的物性也提出了更高的要求，其制备工艺也在相应地变化。目前我国抛光粉行业在制备工艺、性能和应用等方面还存在着诸多问题，因此，探索一类新型的抛光粉，详细研究它们性质之间的相互关系、最佳匹配、最佳工艺条件等就成为抛光粉行业技术研究的重点。同时，随着我国不断加强环保意识及能源意识，探索一类生产工艺简单、生产及使用过程环保、产品性能稳定且生产成本低、用量少的一类抛光粉已成为抛光粉行业的当务之急。

α型三氧化二铝超细材料具有晶相稳定、硬度高、尺寸分布窄等优点，被广泛应用于各种塑料、橡胶、陶瓷、耐火材料等产品的补强增韧，特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能和高分子材料产品的耐磨性能尤为显著。近年来，将三氧化二铝材料应用在抛光材料领域，已经表现出诸多优异性能，同国内外主流的氧化铈基抛光材料相比，具有硬度、粒径大小等更容易调解，粒径分布窄，密度较轻且大小可控，成本较低等特点，若用它取代或部分取代主流的氧化铈基抛光材料，则可以获得更好的抛光效果，而且原料及生产成本低廉，达到同样抛光效果消耗的抛光粉量更少，由此可以带来经济效益和社会效益，符合我国当前可持续发展的经济战略。

工业制备α-Al₂O₃材料的方法主要有拜尔法、烧结法和连混法，这些方法获得的产品大多存在晶体内部缺陷，不能够作为抛光粉使用。实验室往往采用溶胶-凝胶法、反相微乳液法、爆轰法、水热合成法等，但这些方法大多只停留在实验探索阶段，工艺重复性差、合成效率低下、产品晶形单一；有些方法的设备投资和维护费高过且安全性差，很难实现工业化；还有的方法存在工艺复杂、条件苛刻、使用了大量的有机溶剂，产生严重污染等问题，严重束缚着三氧化二铝基抛光粉的推广使用。并且，由于抛光粉行业对抛光粉的粒径分布、硬度、悬浮性、密度等指标都有特殊的要求，且不同的应用领域要求也不一样，因此，要实现对上述指标的控制，必须对现有的三氧化二铝生产工艺进行全面改进，对影响上述指标的各个因素进行深入地探讨，从物理、化学、化工、材料、表面及胶体等多科学角度出发，深入探讨产物形成的内部机理，对制备条件、工艺参数对产物物性的控制规律进行总结，结合实际生产经验，探索出一条现代化的三氧化二铝基抛光粉生产工艺，达到产物物性可控、能源高效利用、生产过程环保、产品性能稳定等要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效低耗合成三氧化二铝基抛光粉的方法。采用本发明的制备方法，所获得的三氧化二铝基抛光粉，在高温条件下具有粒径均一、分散性好和硬度高等特点。同时，本方法不使用任何溶剂，可以节省资源，降低对环境的污染，符合绿色化学要求。

本发明采用固相燃烧反应制得三氧化二铝基抛光粉产品，具体步骤为：以含铝盐作为铝源，加入有机物作为助燃剂，加入表面活性剂作为分散剂，通过研磨干燥后获得前驱物。将获得的前驱物高温煅烧，获得最后的产品。根据不同领域对抛光粉的粒径大小、尺寸分布、硬度、密度、表面电荷情况、悬浮性等方面的要求，调整原料的配比，可以实现对粒度大小、分布及产物形状等人为调控。

本发明具体是通过如下步骤实现的：

1)称取一定量的硝酸铝，加入占硝酸铝质量的0.1-1％的表面活性剂作为分散剂，搅拌均匀；

2)向体系中加入占硝酸铝质量的2.5～10％的有机小分子作为助燃剂，并充分研磨，使体系分散均匀；

3)将上述混合物在70-100℃下烘干2-6h后，得到目标产物的前驱物；

4)将前驱物干燥后，转入坩埚内，放入马弗炉中，缓慢升温到950-1300℃，煅烧0.5-2h，自然冷却，用气流粉碎机粉碎或者球磨机球磨后，即获得三氧化二铝基抛光粉。

有益效果

本发明的制备方法具有如下优点：

1、实现三氧化二铝基抛光粉的高效低耗生产，在生产过程中不使用任何溶剂、无废液排放、能耗低，生产成本低廉。

2、通过固相燃烧反应获得了一系列性能稳定、分散性好、粒径均一、硬度高的纯相三氧化二铝基抛光粉，产物的粒径及形状人为可控，能够应用于水晶、玻璃、宝石、精密材料等领域。

具体实施方式