专利名称：：利用微波制造薄片状氧化铝的方法
技术领域：
：本公开涉及利用微波作为加热源制造薄片状氧化铝的方法，其中通过将氢氧化铝等原材料与制造珠光颜料时用于控制晶体生长的添加剂和用于改善晶体沉积性质的添加剂混合而合成具有高纵横比的薄片状氧化铝。具体而言，薄片状氧化铝具有较高的纵横比，其长轴与短轴之比相当于约50415，并具有很高的光泽，因此适合作为用作油漆、塑料、油墨、化妆品和釉料的原料的珠光颜料的基材。
背景技术：
：通常，薄片状氧化铝具有较高的工业实用性，这是因为其具有优异的耐磨性、耐腐蚀性、热辐射性质和光泽等。特别是，由于其具有优异的光泽性，因而作为用于珠光颜料的基材而日益得到普及。为了使薄片状氧化铝用作用于珠光颜料等的基材，其应当具有高化学稳定性、高纵横比和扁平的表面。为具备该构造，晶体生长时必须抑制薄片状氧化铝的晶体朝特定方向生长。制造氧化铝的典型方法有例如拜耳法、韦纳伊法、切克劳斯基法、水热合成法和熔融盐法等。拜耳法、韦纳伊法或切克劳斯基法的优点在于可以大量生产氧化铝，但是使用这些方法难以控制晶体形成以及使粉末的形状均匀。同时，利用水热合成法和熔融盐法易于制造薄片状氧化铝，并且易于控制稳定的晶形和颗粒形状，因而已知这些方法适合于商业合成薄片状氧化铝。在研究关于制造薄片状氧化铝的方法的相关专利时，日本特开平7-33110号公报公开了在水热合成装置中加入磷酸离子作为晶体生长抑制剂来制造六角形片状氧化铝的方法。此外，法国专利第2441584号公报公开了使用氢氧化铝作为氧化铝的原料和冰晶石作为熔剂在120(TC145(TC的温度进行反应来制造粗晶薄片状氧化铝晶体粉末的方法，所述粉末的直径为10iim200iim，纵横比为7。此外，韩国专利第1996-64号公报公开了在高温下进行与A1F3气体的反应来合成氧化铝凝胶粉末的方法。然而，上述的典型方法存在如下一些问题。换言之，通过水热合成法可以在相对较低的温度下合成纤薄的薄片状氧化铝，但是因为对于工业的大规模合成来说需要高温高压的水热合成装置，因此该方法是极为耗费成本的方法，而且由于水热合成法合成的粉末具有的粒径为20i！m以下，因此不适合用于珠光颜料用基材。此外，对于原材料和添加剂在蒸汽状态进行反应的蒸汽反应，与使用熔融盐的熔剂法相比可以使合成温度降低IO(TC或更多。但该方法需要昂贵的装置用以使添加剂蒸发和控制用于合成的适宜氛围，而且还需要昂贵的电炉以在受控气氛下控制烧结。因此，该方法不适合用于工业大量生产。使用熔融盐的熔剂法是在高温下熔融的熔融盐中生长溶质的晶体的方法，其中熔融盐促进氧化物的合成反应并加速颗粒的各向异性，还使结晶温度降低10(TC20(TC。因为熔融盐在通过该方法来合成制造薄片状氧化铝时极为重要，因此必须选择合适的熔融3盐。薄片状氧化铝通过该熔剂法合成时，可以在1250°C145(TC的温度合成粉末，并且可以合成粒径为20ym以上的粗晶粉末。国际公开WO2004/060804号公报公开了通过使用熔融盐法，具体而言，通过加入金属氟化物等熔融盐以及添加剂来制造薄片状氧化铝的方法。但是，在利用该方法制造薄片状氧化铝的情况中，必须在125(TC以上的高温进行长时间的热处理，并且在大量生产的情况中由于坩埚内的温度梯度的差异所致不可能进行均匀的加热，因而难以获得其中多晶和孪晶为5%以下的具有均匀粒径分布的薄片状氧化铝。就此而论，为解决上述问题本申请人公开了题为"amicrowavesynthesisofalpha(a)aluminumplateshapedbodybyafluxmethod"(JournalofTheKoreanCeramicSociety,第39巻，第5期，第473-478页，2002)的论文。该微波合成法使用2.45GHz的频率，因而有可能在早期阶段很快产生热。不过，微波的穿透过短，无法在材料本身之内产生热。因此，在以该微波合成法加热大量材料时，因较低的穿透深度所致在材料的表面和内部之间可能出现温差，从而当微波合成法应用于大量材料时，因表面与内部之间的温度梯度所致的晶体生长的差异而造成难以获得均匀的粒径分布。因此，使用2.45GHz频率的微波合成法不适合用于工业大量生产。
发明内容技术问题鉴于上述情况，本公开提供利用微波制造薄片状氧化铝的方法，其中通过源自本发明人的方法对其进行热处理而将原材料制成为前体，并对混合有添加剂的所述前体进行物理处理来合成具有高纵横比的粗晶薄片状氧化铝粉末，由此抑制多晶和孪晶的生长，从而简化制造方法并改善产品收率。此外，本公开提供利用微波制造薄片状氧化铝的方法，其中进行将作为新材料的锡化合物添加至过渡型氧化铝中的合成方法，这是在本公开的
技术领域：
中从未尝试过的，由此在制造珠光颜料时改善了纳米颗粒的沉积性质以及化学稳定性。另外，本公开还具有另一目的，即提供使用915MHz的微波作为加热源来制造薄片状氧化铝的方法，从而大大减少了合成时间并改善了生产率和能量效率，并进一步制得具有均匀粒径分布的薄片状氧化铝。也就是说，与利用电炉中的热对流的典型的加热合成法相比，利用微波的该电介质加热法能够在材料本身之内产生热并使微波深深地穿透至材料中，从而均匀地加热材料。因此，如果加热大量的材料，坩埚中可能不会出现温度梯度。根据典型合成法，可以在实验方法中通过在小坩埚中注入2.45GHz的微波合成氧化铝，不过使用该方法时有限的穿透深度导致材料内的温度不均，造成较低的粒径单分散性质并增大非均匀的纵横比。同时，本公开提出使用915MHz的微波，其具有的有效穿透深度是2.45GHz频率的有效穿透深度的约3倍，因而适合于使用大型坩埚的工业大量生产。技术方案根据本发明的实施方式，提供一种制造薄片状氧化铝的方法，所述方法包括通过研磨诸如水合氧化铝或铝盐等原材料并分级具有适宜尺寸的颗粒而对所述原材料进行预处理；通过加热经预处理的原材料进行热处理来制造过渡型氧化铝；将过渡型氧化铝与熔融盐及添加剂混合然后分散并研磨混合的复合物；用微波加热源通过加热经分散研磨的混合物来熔化并合成薄片状氧化铝；将熔融盐及添加剂与合成的氧化铝分离；和通过除去粘附于经分离的薄片状氧化铝的晶体颗粒表面的添加剂残余物等异物而对所述薄片状氧化铝进行后处理。图1图解了显示本发明的制造薄片状氧化铝的方法的示意性流程图2提供了根据本发明的微波加热源的截面图；图3提供了由SEM获取的根据本发明实施方式1的合成粉末的照片；图4提供了由SEM获取的根据本发明实施方式3的合成粉末的照片；图5提供了由SEM获取的根据本发明比较例1的合成粉末的照片；图6提供了由SEM获取的根据本发明比较例2的合成粉末的照片；图7提供了由SEM获取的根据本发明实施方式1的被覆有1102颗粒的合成薄片状氧化铝的照片；图8提供了由SEM获取的根据本发明实施方式3的被覆有Ti02颗粒的合成薄片状氧化铝的照片；图9提供了由SEM获取的根据本发明比较例2的被覆有Ti02颗粒的合成薄片状氧化铝的照片；图10图解了根据本发明实施方式3的合成薄片状氧化铝的粒径分析的结果；图11图解了根据本发明实施方式4的合成薄片状氧化铝的粒径分析的结果；禾口图12图解了根据本发明比较例2的合成薄片状氧化铝的粒径分析的结果。具体实施例方式下面将参考附图1详细说明用于实现上述目的的本公开的使用微波制造薄片状氧化铝的方法。制造薄片状氧化铝的方法如下i)通过研磨诸如水合氧化铝、铝盐等原材料并分级具有适宜尺寸的颗粒而对所述原材料进行预处理的步骤；ii)通过加热经预处理的原材料进行热处理来制造过渡型氧化铝的步骤；iii)混合所述过渡型氧化铝与熔融盐及添加剂然后分散并研磨混合的复合物的步骤；iv)用微波作为加热源通过加热经分散研磨的混合物来熔融并合成薄片状氧化铝的步骤；v)将所述熔融盐及添加剂与合成的氧化铝分离的步骤；禾口vi)通过除去粘附于经分离的薄片状氧化铝的晶体颗粒表面的添加剂残余物等异物而对所述薄片状氧化铝进行后处理的步骤。下面将详细说明本公开的制造薄片状氧化铝的方法。在步骤i)中，理想的是使用氢氧化铝(A1(0H)3)作为原材料，且理想的是选择并使用硫酸铝(A12(S04)3*4181120)、硝酸铝(A1(N03)3*9H20)或乙酸铝(Al(CHCOO)30H)中的任一种作为铝盐。原材料的选择和制备需要以精密留意的方式进行，从而防止也是本公开重要成分的多晶和孪晶包含在合成的粉末颗粒中。已知多晶的形成取决于原材料的微粉颗粒的状态以及添加剂的分散状态。尤其是，如果原材料的微粉颗粒不是单晶而是多晶，则其对此有巨大影响，以至于形成多晶。尽管多(孪)晶的形成看起来是归因于原材料的微粉颗粒的状态以及添加剂的分散状态，不过当添加剂的分散不足时看来主要是因相对于原材料颗粒的某些部分的过度晶体生长的影响所造成的孪晶形成中的晶体生长所致。同时，为了制造具有良好的单分散性质、纵横比为约50415且粒径为约5i！m85iim的薄片状氧化铝，选择适宜粒径的原材料则极为重要。本公开的原材料的适宜粒径为约5um50um，理想地为约5um25um。为限制上述原材料的尺寸并制备尺寸可控的原材料，必须用扫描电子显微镜(SEM)检查原材料粉末颗粒的形状，所述颗粒应当是粒径为约5iim50iim的单晶，并且多晶的比例应当为5%以下。在多晶的比例超过5%的情况中，完成最终的合成时，在分离熔融盐和添加剂之后由完成的粉末除去多晶颗粒变得复杂。此外，为完全除去它们，可能导致良好生长的单晶粉末的超出必要的损失。此外，将原材料的粒径分级为约5iim50iim时，可以使用典型的筛分法，筛上部的筛孔尺寸为约53ym(270目)，其下部的为约10ym。可以使用典型的旋转振动筛或Dalton筛作为筛分装置，还可以通过干法筛分或湿法筛分进行筛分过程。将原材料的粒径限制为约5iim50iim的目的在于使研磨期间的效率最大化。因此，如果粒径大于约50iim，则可能导致研磨效率降低，并且在制造最终粉末时其会生长为粗晶。如果粒径小于约5iim，则原材料可能被研磨成微粒，因而在制造最终粉末时可能不理想地形成小晶体。因此，仅通过限制原材料的粒径为约5ym50ym，可以得到设计的薄片状氧化铝粉末，其具有高单分散性质的粒径分布。将经分级的粒径为约5iim50iim的原材料使用球磨机研磨成粒径为约1Pm20Pm的颗粒。使用球磨机进行该研磨过程以将单晶与以极少量含有的多晶分离，并将最终合成的粉末的粒径分布单分散为约5iim85iim。使用球磨机进行研磨过程的条件如下其中安装有高纯度氧化铝坩埚的球磨机容罐中填装高纯度氧化锆球或高纯度氧化铝球至内体积的约30%70%，填装原材料至内体积的约20%40%，然后进行干磨。上述的内体积设定为使研磨原材料至约1iim20iim的效率最大化，更理想地是将氧化锆球或氧化铝球填充至球磨机容罐内体积的约50%60%，原材料填充至约30%40%。填充的球磨机容罐中的混合物通过球磨机以约100rpm200rpm的速度研磨约3小时12小时。干燥经研磨的材料之后，可获得粒径为约1ym20iim的原材料。步骤ii)是通过对粒径为约1iim20iim的原材料进行热处理来制造过渡型氧化铝的步骤。将与熔融盐和添加剂混合然后一同加热的过渡型氧化铝用于制造薄片状a氧化铝，这是本发明的目的。过渡型氧化铝有各种类型，如a、A、k、x、e和Y型氧化铝，其结晶转变步骤随温度和压力条件而变，最终在约130(TC以上的温度完全变成a型氧化铝。因为原材料氢氧化铝和铝盐是水合物或硫酸盐等的形式，各材料的结合水(H20)或结合气体在约250°C40(TC的温度分解，然后原材料根据温度和压力条件变成各种类型的过渡型氧化铝。因此，将原材料转化为过渡型氧化铝的热处理条件应当严格。将原材料转化为过渡型氧化铝的热处理的加热条件如下执行在约室温至25(TC的温度以约500°C/小时900°C/小时、理想地为约600°C/小时750°C/小时的速率；在约250°C400°C的温度以约150°C/小时400°C/小时、理想地为约180°C/小时300°C/小时的速率；在约400°C900。C的温度以约300°C/小时600°C/小时、理想地为约400°C/小时500°C/小时的速率。在根据原材料的种类所设计的设定温度的最高范围，即约70(TC90(rC，对原材料的热处理保持约60分钟180分钟，然后在自然条件下逐渐冷却原材料。此处，经热处理的过渡型氧化铝的适宜比例为约60%80%的Y氧化铝和约20%40%的e、K或x氧化铝等，该比例可通过X射线衍射法分析。在上述的经热处理的过渡型氧化铝中，如果Y氧化铝的比例超过80%，或者k、x或9氧化铝的比例低于20%，则作为最终产物的薄片状氧化铝的a结晶度得到改善，并且孪晶颗粒的产生下降。但是在该情况中，由于颗粒的厚度增大，其纵横比可能减小。同时，如果Y氧化铝的比例低于60%，或者k、x或e氧化铝的比例高于40%，可能需要耗费更多的时间使作为最终产物的薄片状氧化铝进行a结晶，而且其结晶度将下降。在将原材料转化为过渡型氧化铝的热处理中，重要的是根据每种类型的过渡型氧化铝的比例来设定加热速率，应考虑热处理的量而在上述加热速率范围内确定并设计加热速率。如果速率不在上述范围内，则可能不会生成所需的过渡型氧化铝。此外，经热处理的过渡型氧化铝主要由Y氧化铝构成。由于Y氧化铝在不稳定条件下是吸水性材料，所以在冷却后其应当密封并存贮在干燥条件下。步骤iii)是将上述步骤ii)中制得的过渡型氧化铝与熔融盐及添加剂混合然后均匀地分散并研磨混合物的步骤。根据本公开，对应于添加至过渡型氧化铝中的化合物的种类有两种制造方法。第一，理想地是约1摩尔的过渡型氧化铝与约3摩尔10摩尔的熔融盐及约0.2摩尔0.5摩尔作为添加剂的晶体生长剂混合。第二，如果1摩尔的过渡型氧化铝与约3摩尔10摩尔的熔融盐、约0.2摩尔0.5摩尔作为添加剂的晶体生长剂及约0.005摩尔0.025摩尔作为沉淀剂的锡化合物混合，则薄片状氧化铝的超微颗粒表面的沉积性质可以由于锡化合物的加入而得到改善。由于本公开中所用的熔融盐的混合量影响作为溶剂的性能以及部分晶体生长，因此适宜应考虑在完成合成后的回收的后处理而选择混合量。此外，理想的是熔融盐的混合量相对于1摩尔的过渡型氧化铝为约3摩尔10摩尔。如果熔融盐的混合量小于3摩尔，则可能对其作为溶剂的作用以及晶体生长具有不良效果，如果熔融盐的混合量大于10摩尔，则对其作为溶剂的作用以及部分晶体生长可能具有良好效果，但是在完成合成后将难以进行回收后处理。并且，可以使用一种或多种典型的熔融盐，例如碳酸钙(CaC03)、氯化钠(NaCl)、碳酸钾0(20)3)、硫酸钾(K2S04)和硫酸钠(Na2S04)作为熔剂。7此外，通过依据过渡型氧化铝的种类选择并混合一种或多种添加剂可以使用晶体生长添加剂，不过混合的晶体生长添加剂的总量相对于1摩尔的过渡型氧化铝来说理想地为约0.2摩尔0.5摩尔。如果混合的添加剂的总量小于0.2摩尔，则可能晶体生长将减少，而如果混合的添加剂的总量大于0.5摩尔，则有可能混合的添加剂会作为异物而残留在最终制得的薄片状氧化铝的晶体颗粒上，而且表面会因为c轴方向的剥落而破裂。理想的是使用金属盐、金属水合物或金属氟化物等作为引起晶体生长的添加剂，其种类可以是一种或多种典型添加剂，例如LiF2、A1F3、NaF、P2(S04)3、NaPF6和K2TiF6等。另外，氟化物引起各向异性晶体生长，钠(Na)、铝(Al)和磷(P)等引起a、b和c轴中c轴方向上的晶体生长。同时，为了使薄片状氧化铝作为珠光颜料具有良好的应用，可选择并使用SnS04、SnI2、SnF4、SnF2和Sn0中的一种，这些均是基于锡的化合物，以便相比于常规技术而言改善微粒的白度和表面沉积性质，以使薄片状氧化铝表面中的微粒的金属氧化物的沉积性质得到改善。理想的是，作为沉淀剂使用的锡化合物的混合量相对于1摩尔的过渡型氧化铝为约0.005摩尔0.025摩尔。如果混合量小于0.005摩尔，则可能降低添加效果，如果混合量大于0.025摩尔，则过量的锡化合物由于锡化合物的特性而形成为最终制得的粉末中的尺寸约几十至几百纳米的微粒，从而难以除去这些颗粒。如上所述，对过渡型氧化铝与熔融盐和添加剂的混合物进行均匀地分散和研磨。因为由具有受控颗粒分布的原材料制备的过渡型氧化铝、熔融盐和晶体生长添加剂因其自身性质所致而具有不同的粒径分布，所以如果这些材料直接混合并通过热处理合成，晶体生长会依据分散的状态以及添加剂和过渡型氧化铝的粒径而非均匀地进行，并且生成大量孪晶颗粒。因此，为解决该问题，本公开提出物理分散并研磨混合物。高纯度氧化铝球磨机容罐与用于控制原材料的颗粒尺寸的球磨机容罐种类相同，其中充填氧化锆球或氧化铝球至内体积的约30%70%，充填混合物至内体积的约20%40%，然后向其中加入乙醇或丙酮至填充球体和混合物后的全部内体积的约70%90%以便湿磨。随后，球磨机容罐以约100rpm200rpm的速度旋转约12小时72小时，球磨机容罐中的成分用球磨机进行研磨。更理想的是以球体填充球磨机容罐至内体积的约40%60%，填充混合物至约23%33%，并使溶液填充至在球磨机容罐填充球体和混合物的状态下整个体积的约75%85%，然后通过以约120rpm160rpm的速度旋转经填充的球磨机容罐约24小时48小时来进行研磨。同时，因为熔融盐和添加剂的硬度小于过渡型氧化铝的硬度，所以如果熔融盐和添加剂适当地分散并研磨且将混合物良好地干燥，则可以获得粒径为约1Pm15iim的粉末。步骤iv)是使用微波作为加热源对由步骤iii)得到的经分散研磨的混合物进行熔融合成的步骤。本公开提出使用微波作为加热源来对过渡型氧化铝、熔融盐和添加剂进行熔融合成。根据该方法，可以极大地縮短薄片状氧化铝的合成时间，由此改善生产率和能量效率，还可以改善最终制得的粉末的粒径分布的单分散性质。用微波加热材料的方法与利用电炉中的加热元件的典型方法的不同之处在于，根据电场变化的材料中的晶格运动导致材料自身生热。根据该方法，在受热材料内可能不会出现温度差。基于该原理，微波已在有机合成领域中以各种方式应用。同时，微波很少用于合成本公开所涉及的无机材料，这是因为无机材料的介电常数的量级限制了微波的适用性。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>等式(1)显示利用无机材料的介电性能而转化为热的功率损耗，等式(2)显示每单位体积的卡路里的量。在等式(1)和(2)中，P表示功率；Q表示卡路里的量；f表示频率；V表示微波电子的量级；e表示相对介电常数；tanS表示介电损耗角。本公开通过研究无机材料的材料性质提供了微波作为加热源的应用。过渡型氧化铝在低温具有较低的介电常数，但在60(TC的高温介电常数急剧增大，将极性材料用作熔融盐和添加剂。因此，易于通过其进行介电加热。本公开中所用的微波频率是915腿z。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>等式(3)表示微波能量传输进入材料中以进行加热反应的有效穿透深度，其中所述深度被定义为微波功率密度降至其初始值的50%时距材料表面的距离。此处，f表示频率；e表示相对介电常数；tanS表示介电损耗角。在实验室的实验中，因为熔化锅较小可以使用2.45GHz的微波。不过，对于作为本公开的目的用于工业大量生产的加热过程，所述微波是不适合的，因为其会导致材料中的温度不均匀，从而因有限的有效穿透深度所致而造成较低的粒径单分散性质和不均一的纵横比。根据混合比例，室温下混合材料的相对介电常数e为约9.512.4，介电损耗角tanS为约450X10—4960X10—4。根据以混合材料的相对介电常数e和介电损耗角tanS使用等式(3)的计算结果，有效穿透深度在频率为2.45GHz时为约4cm9cm，在频率为915MHz时为约10cm26cm。也就是说，915MHz的微波的有效穿透深度是2.45GHz的微波的有效穿透深度的约3倍大。因为用于工业大量生产的高度纯化的氧化锆或氧化铝坩埚具有的直径通常为约14cm以上，则在使用2.45GHz微波的情况中其较短的穿透深度可能会导致受热材料内的温度不均，这可能造成不均一的颗粒生长，且较低的粒径单分散性。因此，根据本公开，通过使用915腿z的微波可以解决上述问题，并且通过使用高能量效率的工业微波可以加热合成薄片状氧化铝。根据本公开，对过渡型氧化铝、熔融盐和添加剂的混合物在高度纯化的氧化铝或氧化锆坩埚中通过微波加热源进行熔融并合成，所述加热源由电源(磁控管)1、隔离器2、功率监视器3、调谐器4、与导波器5连接的绝热材料6、搅拌器7和安装有红外线温度计的加热腔体9构成，如图2所示。微波加热源的加热条件设定为在约室温至700°C的温度升温速率为约420°C/小时900°C/小时；在约701°C950。C的温度升温速率为约180°C/小时360°C/小时，并在约95(TC的温度保持约10分钟60分钟以提供足够的时间使熔融盐熔化和获得过渡型氧化铝与添加剂的熔融灵活性，然后在约951°C125(TC的温度升温速率为约60°C/小时120°C/小时。在根据混合物的量而设计的最高温度，即，在约1100°C125(TC的温度，热处理保持约60分钟180分钟，然后在自然条件下逐渐进行冷却处理。此处，形成的加热氛围为典型的氧化氛围，加热坩埚的盖罩封闭。理想的是，升温速率设定如下在约室温至70(TC的温度为约540°C/小时660°C/小时；在约701°C950。C的温度为约240°C/小时300°C/小时；在约951°C125(TC的温度为约60°C/小时120°C/小时。此外，升温速率的设定要考虑由混合物中各材料的熔点差异所导致的混合物的剧烈反应、挥发性的问题以及对应于合成量的卡路里的必须量。由于进行微波介电加热，理想的是用非接触式温度计(IR温度计)测定温度。在约1100°C1250°C的最高设计温度维持约60分钟180分钟的时间是使过渡型氧化铝结晶为a氧化铝的时间，如果维持时间小于60分钟，则有可能a氧化铝的结晶度下降，如果维持时间超过180分钟，则可能a氧化铝的厚度因过度晶体生长所致而增大，因此a氧化铝的纵横比(A/R)将劣化。另外，在该情况中，坩埚应当由完全磁化并高度纯化的氧化铝或氧化锆制成。提出对坩埚的状态和材料的限制目的在于防止高温下的液态混合物泄漏以及防止坩埚破裂。步骤v)是从步骤iv)合成的混合物中分离熔融盐和添加剂的步骤。换言之，在完成合成之后，熔融盐、添加剂与凝结的薄片状氧化铝的晶体颗粒的分离在步骤v)中进行，用于熔融盐的典型分离方法可用于步骤v)。熔融盐的分离方法如下进行将坩埚中合成的混合物放入安装有搅拌器的充水的恒温槽，并且旋转搅拌器以溶解熔融盐和添加剂。结果，可以从混合物中分离出薄片状氧化铝的晶体颗粒。此外，通过重复该过程可以得到高质量的薄片状氧化铝的晶体颗粒。如果恒温水槽中的水是蒸馏水并维持在约80°CIO(TC的温度，则可以更迅速地获得晶体颗粒。步骤vi)是通过除去添加剂造成的附着在其上的异物来清洁并扁平化薄片状氧化铝的晶体颗粒的表面的步骤。典型的酸处理可用于执行该步骤。由于薄片状氧化铝是化学稳定的化合物，因此可以选择适用于此处的硫酸和硝酸等中的一种，并通过适当地稀释它们来使用。如上所述完成酸处理之后，如果薄片状氧化铝用稀释水充分地中和并干燥，则可以获得白色透明的薄片状氧化铝的晶体粉末，该粉末具有良好的单分散性质，纵横比为约50415，粒径分布为约5iim85iim。下面将参考实施方式详细说明本公开的构成，不过并不限于下列实施方式。1.薄片状氧化铝的制造(实施方式l)(1)氢氧化铝粉末的制造将使用筛孔尺寸为约53iim的筛和筛孔尺寸为约lOym的筛获得的尺寸为约10iim53iim的氢氧化铝粉末(ShowaDenko，日本)618.5g装入容量为约2.2L的高度纯化的氧化铝球磨机容罐中，并将2637g直径为约7mm的氧化铝球放入氧化铝球磨机容罐，然后以约150rpm的速度对氢氧化铝粉末进行6小时球磨。之后，经球磨的粉末在约80°C的温度于干燥器中干燥12小时。结果，可以得到平均粒径为约1ym20iim的氢氧化铝粉末，10该粉末是过渡型氧化铝的前体。[O103](2)过渡型氧化铝的制造将步骤(1)中制得的氢氧化铝粉末在安装有温度调节器的箱式电炉中用SiC加热元件如下加热在室温至25(TC的温度速率为600°C/小时；在约251°C40(TC的温度速率为200°C/小时；在约401°C85(TC的温度速率为400°C/小时，并在此处使热处理保持120分钟，然后使受热氢氧化铝粉末在自然条件下冷却。结果，可以制造过渡型氧化铝。(3)干燥粉末的制造将1摩尔步骤(2)中制得的过渡型氧化铝粉末装入容量为约2.2L的氧化铝容罐中，并加入7摩尔的硫酸钠(Na2S04)作为熔融盐，O.048摩尔的A1F3、0.009摩尔的NaPF6、0.428摩尔的NaF和0.009摩尔的P2(S04)3作为晶体生长剂，以及用于改善纳米颗粒沉积性质的诸如0.005摩尔的SnF4等锡化合物，此外还加入700ml的乙醇和2kg的氧化铝球，然后以约150rpm的速度进行球磨及研磨24小时。经球磨的混合物于90°C的温度在干燥器中干燥24小时，然后通过60目的筛使球体与干燥的混合物分离。结果可以得到粒径为约liim15iim的干燥粉末。(4)用于晶体生长的加热将步骤(3)中制得的干燥粉末装入氧化铝坩埚中并在微波加热装置中进行加热，所述装置包括六面体空腔，其中安装有在915MHz的振动频率最大功率为5000W的大功率工业用可变磁控管(RichardsonElectronics，NL10257，美国)；用于均匀照射微波的导波器和调谐器；和用于控制温度的红外线温度计(Raytek，3iG5，美国)，加热如下进行在约室温至70(TC的温度速率为540°C/小时；在约701°C95(TC的温度速率为240°C/小时，并在此处使热处理保持60分钟，在约95rC120(TC的温度以6(TC/小时的速率再次加热干燥粉末，并在此处使热处理再次保持180分钟以使晶体变成薄片状a铝，然后将干燥粉末在自然条件下冷却至室温。(5)薄片状氧化铝的制造晶体生长完成之后，使坩埚冷却至室温。将冷却的坩埚放入温度为8(TC的装有5L稀释水的容罐中，坩埚中的成分用十字形搅拌器进行搅拌以充分溶解熔融盐和添加剂，然后薄片状氧化铝粉末、溶解的熔融盐和添加剂用真空过滤器过滤三次以使这些材料彼此分离。充分洗涤之后，将薄片状氧化铝粉末置于由水、硫酸和硝酸以5:1:l的比例混合的混合酸液中，静置3小时，然后用稀释水中和并洗涤。然后，在9(TC的温度充分干燥至恒定的量。结果可以得到97g白色薄片状氧化铝。(实施方式2)(1)用于晶体生长的加热氢氧化铝粉末、过渡型氧化铝和干燥粉末以与实施方式1中同样的方式制造，干燥粉末在与实施方式1中所用相同的微波加热装置中如下加热在约室温至70(TC的温度速率为660°C/小时；在约70rC95(TC的温度速率为300°C/小时，并在此处使热处理保持10分钟，进而对干燥粉末在约95rC120(TC的温度以120°C/小时的速率再次加热，并在此处使热处理保持60分钟以使晶体变成薄片状a铝，然后将干燥粉末在自然条件下冷却至室温。不过，此处锡化合物SnF4的量增大至0.025摩尔，在实施方式1中制造干燥粉末时加入该物质是用于改善改善纳米颗粒的沉积性质。(2)薄片状氧化铝的制造对步骤(1)中坩埚中的合成成分进行与实施方式1中相同的过程，如分离晶体、洗涤和干燥等。结果可以获得97g白色薄片状氧化铝。(实施方式3)(1)用于晶体生长的加热氢氧化铝粉末、过渡型氧化铝和干燥粉末以与实施方式1中同样的方式制造，干燥粉末在与实施方式1中所用相同的微波加热装置中在与实施方式1相同的条件下进行加热以使晶体变成薄片状a铝，然后在自然条件下冷却至室温。此处不添加锡化合物SnF4，在实施方式1中制造干燥粉末时加入该物质是用于改善改善纳米颗粒的沉积性质。(2)薄片状氧化铝的制造对步骤(1)中坩埚中的合成成分进行与实施方式1中相同的过程，如分离晶体、洗涤和干燥等。结果可以获得97g白色薄片状氧化铝。(实施方式4)(1)用于晶体生长的加热氢氧化铝粉末、过渡型氧化铝和干燥粉末以与实施方式1中同样的方式制造，干燥粉末在与实施方式2中所用相同的微波加热装置中在与实施方式2相同的条件下进行加热以使晶体变成薄片状a铝，然后在自然条件下冷却至室温。此处不添加锡化合物SnF4，在实施方式1中制造干燥粉末时加入该物质是用于改善改善纳米颗粒的沉积性质。(2)薄片状氧化铝的制造对步骤(1)中坩埚中的合成成分进行与实施方式1中相同的过程，如分离晶体、洗涤和干燥等。结果可以获得97g白色薄片状氧化铝。(比较例1)(1)用于晶体生长的加热氢氧化铝粉末、过渡型氧化铝和干燥粉末以与实施方式1中同样的方式制造，将干燥粉末装入氧化铝坩埚中并在微波加热装置中进行加热，所述装置包括六面体空腔，其中安装有在2.45GHz的振动频率最大功率为3000W的大功率工业用可变磁控管(RichardsonElectronics,NL10257，美国)；用于均匀照射微波的导波器和调谐器；和用于控制温度的红外线温度计(Raytek，3iG5，美国)，加热如下进行在约室温至70(TC的温度速率为540°C/小时；在约701°C95(TC的温度速率为240°C/小时，并在此处使热处理保持60分钟，在约951°C120(TC的温度以60°C/小时的速率再次加热干燥粉末，并在此处使热处理再次保持180分钟以使晶体变成薄片状a铝，然后将干燥粉末在自然条件下冷却至室温(2)薄片状氧化铝的制造对步骤(1)中坩埚中的合成成分进行与实施方式1中相同的过程，如分离晶体、洗涤和干燥等。结果可以获得97g白色薄片状氧化铝。(比较例2)(1)过渡型氧化铝的制造为了制造作为薄片状氧化铝前体的过渡型氧化铝，将lkg氢氧化铝装入氧化铝坩埚中，并在电炉中以60(TC/小时的速率加热至90(TC的温度，将热处理保持180分钟，然后将氢氧化铝在自然条件下冷却至室温。结果可以得到过渡型氧化铝。(2)干燥粉末的制造将由步骤(1)的方式制得的过渡型氧化铝与熔融盐和添加剂混合，然后在与实施方式1中相同的条件下加热合成从而制造干燥粉末。(3)用于晶体生长的加热将步骤(2)中制得的干燥粉末装入氧化铝坩埚中，并在电炉中以30(TC/小时的速率加热至130(TC的温度，热处理保持180分钟，然后干燥粉末在自然条件下冷却至室温。(4)薄片状氧化铝的制造对步骤(3)中坩埚中的合成成分进行与实施方式1中相同的过程，如分离晶体、洗涤和干燥等。结果可以获得97g白色薄片状氧化铝。[OMO]2.分析方法为了确认由如上所述的实施方式14和比较例12制得的薄片状氧化铝的性质，用SEM观察颗粒形状；用激光散射粒径分析仪(PSA)测定平均粒径和粒径分布；合成材料的晶相用X射线衍射仪(XRD)观察；在通过水解法合成珠光颜料之后，颗粒表面中的纳米颗粒的沉积性质用SEM观察。结果如下列于表l中。表113<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>3.分析结果由表1可以看出，实施方式14和比较例1得到的所有合成粉末具有高纵横比的片形颗粒，各情况的合成粉末的平均粒径和纵横比按如下顺序表示实施方式1>实施方式2>实施方式4>实施方式3>>比较例1>比较例2。参考实施方式1(图3)和实施方式3(图4)的SEM照片，实施方式1(图3)表示如下情况加入作为锡化合物的SnF4化合物，安装了在915MHz的振动频率最大功率为5000W的磁控管，粒径均匀，其中极少存在多晶和孪晶，且平均粒径为约26ym。同时，实施方式3(图4)以与实施方式1(图3)中相同的加热装置在相同的条件下进行，但是不添加锡化合物SnF4。因此，与实施方式1(图3)相比，实施方式3的薄片状氧化铝具有不均匀的粒径，且其中存在很少量的多晶和孪晶，平均粒径为约24ym。因此，可以认定锡化合物SnF4对于添加材料的粒径具有一定程度的影响。同时，在比较例2的情况中，参考SEM的照片(图6)，因为所进行的制造方法与其他实施方式不同且在该方法中未添加锡化合物SnF4，因此大小颗粒混合在一起，多晶和孪晶大量存在，平均粒径为约20ym。比较例1(图5)的合成过程在与实施方式3相同的条件下进行，不过微波加热装置的频率是2.45GHz。因此与实施方式3相比，平均粒径有所下降，为23ym，但是颗粒较厚，且其中略微含有多晶和孪晶。另外，为检验Ti02纳米颗粒的沉积性质是否因加入了锡化合物SnF4而有所改善，通过水解法合成珠光颜料。颗粒表面上纳米颗粒的沉积性质用SEM观察，结果发现，在被覆有由实施方式1得到的含SnF4基材的产物(图7)上Ti02颗粒极为均匀致密地沉积，因此产物具有很好的沉积性质。同时，在被覆有由实施方式3得到的不含SnF4化合物的基材的产物(图8)上，1102颗粒被均匀涂覆，产物表面稍有剥落。与上述情况相比，比较例2在制造方法和锡化合物SnF4的添加方面均与实施方式1和实施方式3不同。因此比较例2的产物(图9)不均匀地被覆Ti02颗粒，表面的许多部分中可观察到剥落。根据对实施方式3(图10)和实施方式4(图11)得到的颗粒的粒径分析，这两个实施方式如下以彼此相异的方式进行。在每小时的升温速率的增加较低且终温的保持时间较长的条件下，实施方式3(图10)的颗粒具有均匀的粒径分布，平均粒径较大，尺寸为约24iim。即使实施方式4(图11)用具有与实施方式3相同混合比的混合物制造，实施方式4的颗粒也具有更宽的粒径分布和约23iim的更小的平均粒径，这是因为与实施方式3相比升温速率相对较快且终温的保持时间相对较短。由表1可以看出，对实施方式1和实施方式2的分析结果显示了与实施方式3和实施方式4相同的趋势。不过，根据关于比较例2的粒径分析(图12)，根据不同于其他情况的条件，例如制造过程和加热方法，比较例2的颗粒具有宽的粒径分布和约为20iim的较小的平均粒径。如上所述，通过以上实施方式可证明本发明的性能足够优异，不过应当注意，本发明并不限于这些实施方式，而是可以通过在本发明所要求保护的主题范围内的各种其他方式来实现。工业实用性在合成薄片状氧化铝的传统方法中，对于原材料以及熔融盐和添加剂的混合物不能充分控制适宜的粒径及分散性质，因此完成合成后在合成粉末中存在许多多晶和孪晶。同时，根据本公开，通过实现原材料的颗粒分布、关于混合物的颗粒分布以及关于添加剂的完全分散，合成粉末颗粒中的多晶和孪晶的比例降至小于5%。此外，根据本公开，由于微波作为加热源用于合成薄片状氧化铝，而且材料因选择性加热和整体发热性质所致而自身生热，因而与典型方法相比加热温度分布的差异较小，可以在比典型方法低IO(TC以上的终温进行合成，因此可以实现具有最终合成颗粒分布的良好的单分散性质和较高的能量效率的合成过程。此外，本公开的优点在于，添加新型锡化合物以改善相对于将用于珠光颜料基材的薄片状氧化铝颗粒表面的沉积性质，从而增强在合成珠光颜料时Ti02纳米颗粒的沉积性质，由此获得改进的珠光颜料。权利要求一种利用微波制造薄片状氧化铝的方法，所述方法包括通过研磨用作原材料的水合氧化铝或铝盐并随后分级尺寸为约5μm～50μm的颗粒而对所述原材料进行预处理；通过加热经预处理的所述原材料进行热处理从而制造过渡型氧化铝；将所述过渡型氧化铝与选自碳酸钙(CaCO3)、氯化钠(NaCl)、碳酸钾(K2CO3)、硫酸钾(K2SO4)和硫酸钠(Na2SO4)的一种或多种熔融盐以及选自LiF2、AlF3、NaF、P2(SO4)3、NaPF6和K2TiF6的一种或多种添加剂混合，然后将混合物分散并研磨；通过用微波加热源加热经分散研磨的所述混合物来熔融并合成所述薄片状氧化铝；将所述熔融盐和所述添加剂与所合成的所述氧化铝分离；和通过除去粘附于经分离的所述薄片状氧化铝的晶体颗粒表面的添加剂残余物等异物而对所述薄片状氧化铝进行后处理。2.如权利要求l所述的方法，其中将氢氧化铝(A1(0H)3)用作所述水合氧化铝，将硫酸铝(A12(S04)3*418H沖、硝酸铝(A1(N03)3*9H20)和乙酸铝(Al(CHCOO)3OH)中的一种用作所述铝盐。3.如权利要求1所述的方法，其中所述热处理在室温至25(TC的温度以约500°C/小时900°C/小时的速率、在约250°C40(TC的温度以约150°C/小时400°C/小时的速率和在约400°C90(TC的温度以约300°C/小时600°C/小时的速率进行，并在约700°C900°C的温度维持60分钟180分钟，然后在自然条件下逐渐冷却从而制造过渡型氧化铝。4.如权利要求1所述的方法，其中所述混合物通过将约1摩尔的所述过渡型氧化铝与约3摩尔10摩尔的所述熔融盐和约0.2摩尔0.5摩尔的作为添加剂的晶体生长剂混合而构成。5.如权利要求1所述的方法，其中所述混合物通过将约1摩尔的所述过渡型氧化铝与约3摩尔10摩尔的所述熔融盐、约0.2摩尔0.5摩尔的作为添加剂的晶体生长剂和约0.005摩尔0.025摩尔的锡化合物混合而构成。6.如权利要求5所述的方法，其中所述锡化合物是选自SnS04、Snl2、SnF4、SnF2和SnO中的一种。7.如权利要求1所述的方法，其中对经分散研磨的所述混合物进行的所述加热在约室温至700°C的温度以约420°C/小时900°C/小时的速率、在约701°C950°C的温度以约180°C/小时360°C/小时的速率、在约951°C1250。C的温度以约60°C/小时120°C/小时的速率进行，并在约1100°C125(TC的温度维持约60分钟180分钟，然后逐渐冷却直至在自然条件下达到常温以进行熔融和合成。全文摘要本公开提出一种利用微波制造薄片状氧化铝的方法，所述方法包括通过研磨诸如水合氧化铝或铝盐等原材料并分级具有适宜尺寸的颗粒而对所述原材料进行预处理；通过加热经预处理的原材料进行热处理来制造过渡型氧化铝；将过渡型氧化铝与熔融盐及添加剂混合然后分散并研磨混合的复合物；用微波作为加热源通过加热经分散研磨的混合物来熔融并合成薄片状氧化铝；将熔融盐和添加剂与合成的氧化铝分离；和通过除去粘附于经分离的薄片状氧化铝的晶体颗粒表面的添加剂残余物等异物而对所述薄片状氧化铝进行后处理。文档编号C01F7/30GK101790495SQ200880104559公开日2010年7月28日申请日期2008年8月28日优先权日2007年8月31日发明者尹真植,徐今锡,朴圣秀,朴熙赞,李相根,柳庚杜,金太建申请人:株式会社Jps麦考泰克;徐今锡