[發明專利]用于合成鋁酸鎂尖晶石的方法

在審

• 申請號: 201380019807.3
• 申請日: 2013-04-15
• 公開（公告）號: CN104284720A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 布賴恩·皮普爾斯;戴維·巴克利;馬克·查韋斯;艾利森·漢恩;安德烈亞·布拉施;克勞斯·P·G·迪布利茨
• 申請（專利權）人: 薩索爾烯烴及表面活性劑有限公司
• 主分類號: B01J23/00
• 分類號: B01J23/00;B01J23/02;B01J21/00;B01J21/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 柳春琦

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年4月13日提交的美國申請號61/623,866、和于2013年4月12日提交的美國申請號61/811,318的優先權，所述美國申請號的公開內容通過引用結合在本文中用于全部目的。

發明領域

本發明涉及尖晶石，并且更具體的是，涉及鋁酸鎂尖晶石的制備。

發明背景

通常，尖晶石是一類具有通式A²⁺B₂³⁺O₄^2-的礦物。鋁尖晶石包括尖晶石MgAl₂O₄、鋅尖晶石ZnAl₂O₄、鐵尖晶石FeAl₂O₄。盡管在自然中發現了尖晶石，由于日益增長的需求，目前通過多種方法制備合成尖晶石。

目前，尖晶石用作高速導彈和艙的窗和罩(dome)。盡管硅酸鹽玻璃適用于大多數常用的窗用途，但是它們對于用于后者用途來說太弱。此外，導彈罩、艙窗、和其他透明裝甲必須透射多至5μm的光波長，然而在超出2μm的波長時，硅酸鹽玻璃不能良好透射。盡管硫化鋅透射超過5μm，它對于用作透明裝甲來說太弱。鋁酸鎂尖晶石是具有優異的光學和機械性能的多晶陶瓷材料。其透射0.2-5.5μm的光波長，并且彈道測試已經顯示，0.25英寸的尖晶石具有與2.5英寸防彈玻璃相同的抵抗性。尖晶石因此是用于輕型車輛中透明裝甲和步兵頭盔上的護目鏡或面罩的優異的候選物。

所考慮的類型的尖晶石的合成是在文獻中公知的。就此而言，充分確認的是，為了在熱處理時獲得向尖晶石的高轉化，需要組分材料的均質混合物。文獻中存在許多鋁酸鎂尖晶石的合成。這些中的大多數可以分為三種基本類型：鋁和鎂鹽的共沉淀；鎂和鋁前體的球磨；以及氧化鋁和鎂化合物的濕法混合。這些方法中的每一種具有限制其在工業/商業規模上的能力的固有限制。例如，所有這些方法遭遇相似的殘留夾雜物(主要是未轉化的前體)的問題，這導致通過尖晶石的光波的不希望的分散。

發明概述

在一個方面中，本發明提供一種用于鋁酸鎂尖晶石的工業規模制備的方法。

在另一個方面中，提供一種用于鋁酸鎂尖晶石的制備的方法，所述方法包括在水熱下處理尖晶石前體。

在又一個方面，本發明提供一種制造高光學質量的、具有低殘留未轉化夾雜物的鋁和鎂尖晶石的方法。

在本發明的再另一個方面中，提供一種用于鋁酸鎂尖晶石的制備的方法，所述方法采用水熱處理勃姆石漿料和鎂前體懸浮液的混合物。

在本發明的再另一個方面中，提供一種用于鋁酸鎂尖晶石的制備的方法，所述方法采用對尖晶石前體的漿料的水熱處理，所述尖晶石前體包含通過共水解混合的烷醇鋁和烷醇鎂得到的氧化鋁鎂和氫氧化鋁鎂。

在本發明的另一個方面中，提供一種制造尖晶石前體的方法，所述方法包括使尖晶石前體的水性漿料水熱熟化(aging)，所述尖晶石前體選自由(a)勃姆石氧化鋁和鎂前體的混合物、(b)氧化鋁鎂或氫氧化鋁鎂、和(c)它們的混合物組成的組，以制備水熱熟化的尖晶石前體，所述水熱熟化的尖晶石前體選自由(1)熟化的包含勃姆石氧化鋁和鎂前體的尖晶石前體漿料、(2)熟化的包含氧化鋁鎂或氫氧化鋁鎂的尖晶石前體漿料、和(3)它們的混合物組成的組。

根據以下詳細描述，其中參照了附圖中的圖，本發明的這些和另外的特征和優點將會變得顯而易見。

附圖簡述

圖1是根據本發明的一個方面制備的鋁酸鎂尖晶石的X射線衍射圖。

圖2是根據本發明的另一個方面得到的鋁酸鎂尖晶石的X射線衍射圖。

圖3是在未使用水熱熟化情況下制備的鋁酸鎂尖晶石的X射線衍射圖。

圖4是在未使用水熱熟化情況下制備的鋁酸鎂尖晶石的X射線衍射圖。

圖5是根據本發明的另一個方面得到的鋁酸鎂尖晶石的X射線衍射圖。

圖6是在未使尖晶石前體水熱熟化的情況下得到的另一種鋁酸鎂尖晶石的X射線衍射圖。

優選實施方案詳述

如在本文中所使用的，術語“鎂前體”是指這樣的鎂化合物：當根據本發明的方法轉化為鋁酸鎂尖晶石時，其不有害地影響尖晶石的純度，例如通過將外來化合物或其混合物引入至尖晶石中，這損害由此制備的尖晶石用于其預期目的用途。適合鎂前體可以包括氫氧化鎂、硝酸鎂、氧化鎂、乙酸鎂、和碳酸鎂。

方法A