[發(fā)明專利]一種氧化鋁空心球的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310142454.8
• 申請(qǐng)日: 2013-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN103274672A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖其龍;曾燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/10
• 分類號(hào): C04B35/10;C04B35/636
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務(wù)所 51106
• 代理人: 劉克勤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁的氧化物的制備，涉及一種氧化鋁空心球的制備方法。采用本發(fā)明制備的氧化鋁空心球可應(yīng)用于輕質(zhì)材料、催化劑、耐高溫隔熱磚及其他領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，空心微球已成為一種新型材料。微米級(jí)或毫米級(jí)尺度的空心微球由于其具有特殊性能及應(yīng)用，開始引起大家的關(guān)注。擁有較大的內(nèi)部空間以及極薄的壁厚，使其具有輕質(zhì)、高比表面積及耐高溫耐腐蝕等性能，而且空心部分可以容納大量的客體分子或大尺寸的客體，使得空心微球結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用范疇不斷擴(kuò)大，在醫(yī)藥、生物和化工等眾多技術(shù)領(lǐng)域都有重要的作用?？勺鳛楦袈暫碗娊^緣材料、隔熱、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料、雷達(dá)隱身材料、顏料、催化劑載體等；也可作為微反應(yīng)器，使某些特定的反應(yīng)在其空心結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)生。

現(xiàn)有技術(shù)中，氧化鋁空心球的制備方法，有模板法、水熱法、噴霧熱分解法、超聲波法等方法。通過這些方法制備了玻璃-陶瓷、勃姆石、SiO2、Al2O3等空心微球。水熱法、噴霧熱分解法、超聲波法等方法制備的空心微球粒徑較小且極易坍塌破碎，制備的微球成球效率低且不易控制、難以大規(guī)模生產(chǎn)、能源消耗高。

目前市場(chǎng)上生產(chǎn)的氧化鋁陶瓷球一般都是用熔化法吹制成球的，其熔化所需的高溫導(dǎo)致耗能高、工藝過程復(fù)雜、成本高，氧化鋁空心球產(chǎn)物粒徑較小且極易破碎，實(shí)用性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，以模板法為基礎(chǔ)，提供一種成本低廉、工藝簡單、操作安全、氧化鋁空心球可達(dá)毫米級(jí)且粒徑可控、易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的氧化鋁空心球的制備方法。

本發(fā)明的內(nèi)容是：一種氧化鋁空心球的制備方法，其特征是包括下列步驟：

a、配料：按殼聚糖:水為0.5:100～5:100的質(zhì)量比、乙酸:水為0.5:100～5:100的質(zhì)量比，取殼聚糖、水和乙酸混合配制成殼聚糖-乙酸-水溶液；按聚苯乙烯球:殼聚糖-乙酸-水溶液為5:1～10：1的質(zhì)量比、按聚苯乙烯球：α-氧化鋁粉體為1:5～1:15的質(zhì)量比，取聚苯乙烯球、殼聚糖-乙酸-水溶液和α-氧化鋁粉體；

b、制備核-殼球：將聚苯乙烯球與殼聚糖-乙酸-水溶液混合攪拌，使聚苯乙烯球表面均勻涂覆一層殼聚糖-乙酸-水溶液；再將涂覆有殼聚糖-乙酸-水溶液的聚苯乙烯球與α-氧化鋁粉體投入球磨裝置（可以是球磨機(jī)、球磨罐等）中、以5～30r/s（轉(zhuǎn)/秒）的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)包覆2～24h（小時(shí)），讓聚苯乙烯球受到一定壓力、從而制得完整包覆有α-氧化鋁粉體的核-殼球；

c、制備氧化鋁空心球：將核-殼球經(jīng)煅燒后，即制得氧化鋁空心球。

本發(fā)明的內(nèi)容中：步驟c?所述煅燒較好的是分步高溫煅燒，該分步高溫煅燒的程序?yàn)椋阂?～10℃／min的速率升溫至200～300℃、再以1～10℃／min的速率升溫至300～500℃并保溫30～180min、然后再以2～10℃／min的速率升溫至900～1200℃并保溫30～180min（分鐘）。

本發(fā)明的內(nèi)容中：步驟a中所述聚苯乙烯球的粒徑為200μm～2000μm，可以為該粒徑范圍中的任一點(diǎn)的單一粒徑、也可以為多種粒徑的混合物，根據(jù)實(shí)際需要確定。

本發(fā)明的內(nèi)容中：步驟a所述α-氧化鋁粉體是質(zhì)量百分比含量（即純度）較好的為99.99%、粒徑為100～200nm（納米）的α-氧化鋁粉體。

本發(fā)明的內(nèi)容中：步驟c中?所述制得的氧化鋁空心球的直徑為0.2～2mm、壁厚為20～100μm（微米）。

本發(fā)明的內(nèi)容中：所述聚苯乙烯球可以是現(xiàn)有市售聚苯乙烯產(chǎn)品（可以是價(jià)格低廉的市售聚苯乙烯產(chǎn)品）；也可以以苯乙烯單體為原料、聚乙烯醇為分散劑、過氧化苯甲酰為引發(fā)劑，按現(xiàn)有技術(shù)方法自制聚苯乙烯及粒徑為200μm～2000μm（微米）的聚苯乙烯球。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列特點(diǎn)和有益效果：

（1）采用本發(fā)明，基于模板法制備氧化鋁空心球，制備的氧化鋁空心球可達(dá)毫米級(jí)且粒徑可控，通過不同粒徑的聚苯乙烯球可以得到粒徑范圍在0.3～2mm的氧化鋁（α-Al2O3）空心球；球形度好，產(chǎn)物性能良好；燒結(jié)過程在空氣氣氛下完成，無需控制燒結(jié)氣氛，燒結(jié)溫度易控制，步驟簡單，成本低，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；