粉体及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及粒径大小可控的片状a -Al2O3粉体及其制备方法，由于片状α -Al 203具有较大的硬度和模数、强度高、化学稳定性好、耐高温等优点，该片状a -Al2O3粉体主要适用于颜料领域，也适用于陶瓷复合材料、填料等领域。
【背景技术】
[0002]氧化铝工业上的用途非常广泛，历来是科研研宄的热点之一。片状C1-Al2O3是氧化铝各种形态的一种，产品附加值非常之高，开发的潜力巨大，片状a -Al2O3作为珠光颜料的基材有以下几个主要的优点:
[0003](I)片状a -Al2O3的相对于云母的合成比较简单，由于片状α -Al 203的不透明，相对于云母珠光颜料，能够产生强烈的单色干涉光，得到颜色更亮的珠光颜料。
[0004](2)氧化铝基材相对于云母基材，具有熔点高，硬度大，稳定性好等优点，从而应用范围更加广泛。
[0005](3)片状a -Al2O3作为基材容易控制其厚度及大小均匀。因片状α -Al 203粉体有着特殊的二维平面结构，使片状粉体具有良好的附着力、显著的屏蔽效应与反射光线的能力，使他们可以作为基体用于珠光颜料。
[0006](4)铝作为地球非常丰富的资源，价格低廉，开发出的片状a -Al2O3不仅可以作为颜料的基材，还可以运用于其他工业，例如增强金属或陶瓷的复合材料，或者用于塑料填料来改善其热导性能，在一些复合材料中添加片状a -Al2O3，充当消耗能量机构，可以提高复合材料的强度等。
[0007]目前制备片状a-Al2O3主要有以下几种方法:水热法、高温烧结法和熔盐法。片状a -Al2O3最初是用水热法制备的(如在日本专利公开N0.39362/1992中公开)，水热法可制备出晶粒发育完整、颗粒间团聚少的粉体，制备出的粉体无需烧结；但水热法需要在高温高压下进行，反应时间长，对设备要求高；另外，水热法得到的粉体颗粒尺寸较小，在使用时不易分散。高温烧结法需要较高的烧结温度，加入氟化物虽可降低烧结温度，但其对设备的要求较高，对环境的污染较大。用熔盐法制备片状Q-Al2O3粉体对设备要求较低、反应时间较短、反应温度较低，晶体的形貌容易控制等优点，是一种理想的制备方法(中国专利公开号CN 103359764Α通过熔盐法制备片状a-Al2O3，具有工艺简单、易于工业化生产的特点；中国专利公开号CN 1020038Α采用熔盐法制备片状a-Al2O3,适用于制造高性能珠光颜料，尤其适用于制造随角异色颜料)。前人专利中的研宄方法，大多集中在工艺参数的影响，例如，熔融盐的种类、原材料、烧成温度和保温时间、粉体形成机理和表征等。很少考虑氧化铝晶种添加对片状α ~^1203的大小影响，在理论上，没有研宄晶种添加量和晶种粒径大小与片状a -Al2O3粉体粒径大小存在的数学关系，在工艺上，没有制备出粒径大小可控以及高分散均匀的片状C1-Al2O3粉体。
【发明内容】
[0008]本发明的目的就是针对目前存在的技术不足，在熔融盐法的基础上，研宄氧化铝晶种添加量和晶种粒径大小与片状a -Al2O3粉体粒径大小的关系，并且提供一种新方法来制备出形貌规整，粒径大小可控且分散均匀的片状Q-Al2O3，该片状C1-Al2O3适宜做珠光颜料的基底。
[0009]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0010]本发明第一方面涉及一种片状a -Al2O3粉体，它的形状为六方鳞片状，主要成分为片状C1-Al2O3，几乎不含其它的杂质。
[0011]本发明的第二方面涉及上述片状a -Al2O3粉体的制备方法，包括以下步骤:
[0012](I)制备混合前驱体溶液:将水溶性铝盐、不稳定型氧化铝、可溶性盐类、纳米氧化铝晶种和/或片状a -Al2O3晶种均匀混合得到；
[0013](2)在步骤(I)所述的混合前驱体溶液中加入碱性水溶液，控制水解反应结束时终pH为5.0?9.0，得到含水解产物的混合凝胶；
[0014](3)混合凝胶干燥后，进行煅烧，煅烧温度为850°C?1400°C，保温时间为3?10h，得到片状a -Al2O3粉体与熔盐混合物；
[0015](4)将熔盐用去离子水洗净，抽滤，干燥，得到纯的片状C1-Al2O3粉体。
[0016]所述晶种的添加量为最终制得氧化铝质量的6%?40%。
[0017]所述不稳定型氧化铝与水溶性铝盐的质量比1: (2?9)，可溶性盐类与水溶性铝盐的摩尔比为(I?10):1。
[0018]所述不稳定型氧化铝与水溶性铝盐的质量比1: (4?9)，可溶性盐类与水溶性铝盐的摩尔比为4:1。
[0019]所述水溶性铝盐为铝的含氧酸盐和/或铝的卤化物。
[0020]所述不稳定型氧化销为β-Α1203、γ-Al2O3, K-Al2O3, θ -Al2O3, η-Al2O3中一种或两种以上的混合。
[0021]所述不稳定型氧化铝可以由如下方法的制备:由铝盐在加盖的氧化铝坩祸中，于900°C保温3h煅烧得到。
[0022]所述可溶性盐类为各种碱金属硫酸盐或氯化物、氟化物；优选地，所述可溶性盐类为氯化钠，硫酸钠，硫酸锂，氯化钾，硫酸钾，氯化锂，氟化钾和氟化钠中的一种或两种以上的混合物。
[0023]所述碱性水溶液为碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或者两种以上的混合物的水溶液。其用量为刚好与水溶性铝盐反应完全。
[0024]所述纳米氧化铝晶种平均粒度在10?10nm之间；片状a -Al2O3晶种平均粒度在I?8um之间；优选地，所述纳米氧化销晶种平均粒度在20?80nm之间；片状a -Al2O3晶种平均粒度在2.8?7.0um之间。
[0025]所述混合凝胶干燥温度为50?160°C，干燥时间为2?24h。
[0026]本发明通过添加片状a -Al2O3晶种控制片状α -Al 203粉体粒径大小的解释。当片状a-Al2O3晶种加入时，在氧化铝基元生长过程中，氧化铝生长基元会向片状α-ΑΙ 203晶种吸附，片状a-Al2O3晶种会优先长大成片状α-Al 203;同时，在生长阶段的中期，也有一些新的片状Q-Al2O3通过成核生长过程形成，但是这些片状a-Al2O3的粒径相比通过片状a -Al2O3晶种生长的粒径更小；在片状α -Al 203生长后期阶段，会出现奥斯瓦尔德熟化效应(Oswald ripening)，这些新形成的小粒径片状a -Al2O3会被继续长大的片状a -Al2O3晶种消耗掉；最终出现片状a -Al2O3粉体粒径长大现象。通过改变片状α -Al 203的粒径大小与添加量可以控制最终片状a -Al2O3粒径的大小。最终片状α -Al 203粒径的大小D f与片状a -Al2O3晶种粒径大小D s和片状α -Al 203晶种的含量W s成函数关系。
[0027]本发明煅烧温度为850?1400°C，当温度低于850°C时，熔盐没变成液相，不能够生成片状α-Α1203。当温度高于1400°C时，熔盐会发生分解，造成助溶剂大量减少，既不能形成片状a -Al2O3，又会导致大量熔盐损失，造成能源的浪费。
[0028]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0029](I)做到了对片状氧化铝粉体粒径大小控制。
[0030](2)片状氧化铝分散均匀，光滑平整，不出现孪晶，制备出的片状氧化铝平均粒径一般大于等于4um，厚度小于等于0.lum，径厚比大于等于40。
【附图说明】
[0031]图1为实施例1片状a -Al2O3粉体的SEM图。
[0032]图2为实施例2片状a -Al2O3粉体的SEM图。
[0033]图3为实施例3片状a -Al2O3粉体的SEM图。
【具体实施方式】
[0034]为了进一步说明本发明，给出下列实施例。这些实施例只是对本发明的举例说明，不是对本发明所要求的保护范围的限制。
[0035]实施例1
[0036]第一步，在300ml 去离子水中溶解 112.0g Al2(SCM)3.18H20、28g γ-Al2O3'57.6gNa2S0jP 47.2gK 2S04 (可溶性盐类与硫酸铝的摩尔比为4:1)，之后加2.7g片状a-Al2O3晶种(相当于最终制得氧化铝质量的6%，购自河北欧克精细化工股份有限公司)，片状a -Al2O3晶种平均粒径为2.80±0.22um，搅拌15min，得到均匀溶液M。
[0037]第二步在150ml去离子水中溶解54g碳酸钠得到N溶液。之后，在搅拌的作用下，将溶液N缓慢的滴入M溶液中，控制溶液的pH为9，得到混合氢氧化铝凝胶。
[0038]第三步将氢氧化铝凝胶放在烘箱中，100°C下干燥24h。干燥完毕，放在氧化铝坩祸中，在马弗炉中1200°C煅烧，保温6h。用去离子水洗去硫酸盐，抽滤、干燥得到45.2g片状a -Al2O3粉体。
[0039]从扫描电镜图1中可以看出，片状a -Al2O3为六方鳞片状，没有孪晶核团聚。通过软件Nano Measurer 1.2分析得到片状a -Al2O3平均粒径为6.82±0.39um。在水中搅拌分散时，片状Q-Al2O3粉体产生具有强烈金属光泽的流畅流线，显示了其在水中的良好分散性。发现片状a-Al2O3粉体最终的粒径大小与片状α-Al 203晶种粒径大小成正比，与片状a -Al2O3晶种含量的三次方根成反比关系；通过改变片状α -Al 203晶种粒径大小与含量，能够很好的实现片状a -Al2O3粉体粒径大小的控制。
[0040]实施例2
[0041]该实施例中片状Ct-Al2O3晶种的添加量为最终制得氧化铝质量的20%，其他条件和方法均和实施例1相同。
[0042]从扫描电镜图2中可以看出，片状a -Al2O3为六方鳞片状，没有孪晶核团聚。通过软件Nano Measurer 1.2分析得到片状a -Al2O3平均粒