專利名稱：一種采用非水溶劑工藝制備的穩(wěn)定氧化鋯超細粉體及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及陶瓷粉體制備技術領域，具體涉及一種采用非水溶劑工藝制備的穩(wěn)定氧化鋯超細粉體及其制備方法。
背景技術：
氧化鋯具有熔點高、韌性好、強度大和抗磨損等優(yōu)點，而且還具有隔熱性能優(yōu)異和熱膨脹系數接近于鋼等特點，氧化鋯常溫下為絕緣體，而在高溫下則具有導電性，因此被廣泛應用于結構陶瓷和功能陶瓷領域。氧化鋯超細粉體是制備氧化鋯陶瓷的重要原料，制備高質量的氧化鋯粉體是保證其優(yōu)異性能的關鍵，也一直是國內外研究的熱點。制備氧化鋯粉體的常用方法有中和沉淀法、水解沉淀法、水熱法、微乳液法、化學氣相沉積法以及溶膠-凝膠法(包括水解溶膠-凝膠法和非水解溶膠-凝膠法)。目前，規(guī)模化大生產采用的 方法主要是中和沉淀法和水解沉淀法。在現有兩種工業(yè)化制備氧化鋯超細粉體的方法中，存在兩個共性問題一是以水為溶劑，由于水的表面張力很大，因此在沉淀物干燥脫水過程中會產生很大的毛細管力，導致顆粒很容易團聚，而且沉淀物中所含的羥基在煅燒過程中以水的形式脫除Zr-OH + Zr-OH ^ Zr-O-Zr+ H2O ,顆粒間形成了 Zr-O-Zr鍵合而產生硬團聚 ’另
一個問題是需要多次洗滌和過濾才能去除氯離子，制備I噸氧化鋯粉體要消耗100多噸水，廢水處理的成本很高，如果處理不當將造成嚴重的環(huán)境污染。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種全新的制備穩(wěn)定氧化鋯超細粉體的方法，克服現有技術中固有的兩大難題一是以水為溶劑所產生的嚴重團聚，二是除氯工藝過程中耗水巨大，易造成環(huán)境污染。為解決以上技術問題，本發(fā)明的技術方案是一種采用非水溶劑工藝制備的穩(wěn)定氧化鋯超細粉體，其特征在于以氧氯化鋯(ZrOCl2 SH2O)為反應前驅體原料，無水低碳醇為溶劑，加入穩(wěn)定劑混勻后，分別引入除氯劑和脫水劑消除氧氯化鋯(ZrOCl2 SH2O)中的氯離子和結晶水，制得氧化鋯前驅體粉，再經煅燒獲得穩(wěn)定氧化鋯超細粉體。所述無水低碳醇是碳原子數為f 4的飽和脂肪醇。所述無水低碳醇優(yōu)選甲醇、乙醇或正丁醇。所述穩(wěn)定劑優(yōu)選醋酸釔、乙醇釔、金屬釔、乙醇鈣、醋酸鈣、乙醇鎂或醋酸鎂。所述除氯劑為醋酸鹽、硝酸鹽或醇鹽。所述醋酸鹽優(yōu)選醋酸鈉，醋酸鉀或醋酸銨，所述的硝酸鹽優(yōu)選硝酸鈉，硝酸鉀或硝酸銨，所述的醇鹽優(yōu)選醇鈉和醇鉀。所述脫水劑優(yōu)選無水硫酸銅、無水硫酸鎂、無水硫酸鈉或無水硅膠。上述氧化鋯超細粉體的制備方法，包括以下步驟①將氧氯化鋯(ZrOCl28H20)溶于無水低碳醇中，獲得濃度為O. 2 2. O mol/L的低碳醇溶液后，加入穩(wěn)定劑，得到混合溶液；
②在混合溶液中加入除氯劑，產生沉淀后，經過濾后得到濾液A;
③在濾液A中加入脫水劑，當濾液A的pH值達到7時，過濾掉脫水劑后得到濾液B；
④將濾液B干燥、煅燒得到穩(wěn)定氧化鋯超細粉體。所述除氯劑與氧氯化鋯的摩爾比例等于2 ;所述脫水劑的加入量要保證濾液A的pH值等于7 ;所述釔穩(wěn)定劑、鈣穩(wěn)定劑和鎂穩(wěn)定劑與氧氯化鋯的摩爾比分別為(97 92) (3 8)、 (85 50) (15 50)和(98 96) (2 4)。所述煅燒溫度為700°C，保溫f 2小吋。本發(fā)明制備穩(wěn)定氧化鋯超細粉體的方法具有以下優(yōu)點
O以無水低碳醇代替水作溶剤，首次應用脫水劑消除ZrOCl2 8H20中存在的結晶水，徹底克服了由水所引起的顆粒團聚；
2)首次通過除氯劑與ZrOCl2SH2O中的氯離子反應形成不溶于低碳醇的氯化物沉淀，經過濾即可達到去除氯離子的目的，無需水洗過程，節(jié)省了大量的去離子水，從根本上解決了廢水排放造成嚴重的環(huán)境污染問題；
3)所得到的氯化物沉淀為氯化鈉、氯化鉀或者氯化銨，均是有效的副產品，可以作為化エ藥品使用，提高了原料利用率；
4)本發(fā)明的整個生產過程沒有產生污染，所用溶劑也可以回收利用，エ藝過程簡單，實現了綠色生產。


圖I為本發(fā)明的エ藝流程圖
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進ー步詳細的說明。實施例I
將20g氧氯化鋯(ZrOCl2 8H20)，0. 35g金屬釔粉加入到IOOmlこ醇中，并充分磁力攪拌，在60°C油浴回流30min，得到氧氯化鋯的こ醇溶液，密封待用。將10. 18gこ酸鈉溶于50mlこ酸中，磁力攪拌配制成こ酸鈉的こ酸溶液，然后滴加到配制好的氧氯化鋯こ醇溶液中，充分攪拌。經離心分離后得到濾液A。往濾液A中加入12g無水硫酸鈉，充分攪拌，當濾液的PH值等于7時，通過離心分離得到濾液B，將濾液B在烘箱中經70°C干燥24h，700°C煅燒并保溫2h，得到穩(wěn)定的氧化鋯粉體。實施例2
將20g氧氯化鋯(ZrOCl2 8H20)，0. 35g金屬釔粉加入到IOOml甲醇中，并充分磁力攪拌，在40°C油浴回流30min，得到氧氯化鋯的甲醇溶液，密封待用。將12. 2gこ酸鉀溶于50mlこ酸中，磁力攪拌配制成こ酸鉀的こ酸溶液，其它條件和步驟與實施例I相同，最后得到穩(wěn)定的氧化鋯粉體。實施例3
將20g氧氯化鋯(ZrOCl2 8H20)，0. 35g金屬釔粉加入到IOOml正丁醇中，并充分磁力攪拌，在80°C油浴回流30min，得到氧氯化鋯的正丁醇溶液，密封待用。將9. 57g乙酸銨溶于50ml乙酸中，磁力攪拌配制成乙酸銨的乙酸溶液，其它條件和步驟與實施例I相同，只是干燥溫度由70°C改為100°C，最后得到穩(wěn)定的氧化鋯粉體。實施例4
將20g氧氯化鋯(ZrOCl2 8H20), I. 75g醋酸鈣加入到80ml乙醇中，并充分磁力攪拌，在60°C油浴回流30min，得到氧氯化鋯的乙醇溶液，密封待用。將8. 44g乙醇鈉溶于50ml乙醇中，磁力攪拌配制成乙醇鈉的乙醇溶液，其它條件和步驟與實施例I相同，最后得到穩(wěn)定的氧化鋯粉體。實施例5
將20g氧氯化鋯(ZrOCl2 8H20)，0. 35g金屬釔粉加入到80ml乙醇中，并充分磁力攪拌，在60°C油浴回流30min，得到氧氯化鋯的乙醇溶液，密封待用。將10. 6g乙醇鉀溶于50ml乙醇中，磁力攪拌配制成乙醇鉀的乙醇溶液，其它條件和步驟與實施例I相同，最后得到穩(wěn)定的氧化鋯粉體。實施例6
將20g氧氯化鋯(ZrOCl2 8H20)，0. 35g金屬釔粉加入到IOOml乙醇中，并充分磁力攪拌，在60°C油浴回流30min，得到氧氯化鋯的乙醇溶液，密封待用。將3. 98g硝酸銨溶于20ml丙酮中，磁力攪拌配制成硝酸銨的丙酮溶液，其它條件和步驟與實施例I相同，最后得到穩(wěn)定的氧化鋯粉體。實施例7
將8g氧氯化錯(ZrOCl2 8H20),0. 14g金屬乾粉加入到IOOml乙醇中，并充分磁力攪拌，在60°C油浴回流30min，得到氧氯化鋯的乙醇溶液，密封待用。將4. 07g乙酸鈉，50ml乙酸混合，磁力攪拌配制成乙酸鈉的乙酸溶液，然后滴加到配制好的氧氯化鋯的乙醇溶液中，充分攪拌。經離心分離后得到濾液A。往濾液A中加入4g無水硫酸鈉，充分攪拌，當濾液的PH值等于7時，通過離心分離得到濾液B，將濾液B在烘箱中經70°C干燥12h，700°C煅燒并保溫2h，得到穩(wěn)定的氧化鋯粉體。實施例8
將8g氧氯化鋯(ZrOCl2 8H20), I. 4g氧化鈣粉和20ml丙三醇混合液加入到IOOml乙醇中，并充分磁力攪拌，在60°C油浴回流30min，得到氧氯化鋯的醇溶液，密封待用。其它條件和步驟與實施例7相同，只是將實施例7中的4g無水硫酸鈉改為Sg無水硫酸銅即可，最后得到穩(wěn)定的氧化鋯粉體。實施例9
將8g氧氯化鋯(ZrOCl2 8H20)，0. 13g乙酸鎂加入到IOOml乙醇中，并充分磁力攪拌，在60°C油浴回流30min，得到氧氯化鋯的乙醇溶液，密封待用。其它條件和步驟與實施例7相同，只是將實施例7中的4g無水硫酸鈉改為5g無水硫酸鎂即可，最后得到穩(wěn)定的氧化鋯粉體。實施例10
將實施例7中的4g無水硫酸鈉改為IOg無水硅膠，其它條件和步驟與實施例7完全相同，最后得到穩(wěn)定的氧化鋯粉體。
權利要求
1.一種采用非水溶劑工藝制備的穩(wěn)定氧化鋯超細粉體，其特征在于以氧氯化鋯(ZrOCl2 SH2O)為反應前驅體原料，無水低碳醇為溶劑，加入穩(wěn)定劑混勻后，分別引入除氯劑和脫水劑消除氧氯化鋯(ZrOCl2 SH2O)中的氯離子和結晶水，制得氧化鋯前驅體粉，再經煅燒獲得穩(wěn)定氧化鋯超細粉體。
2.根據權利要求I所述的氧化鋯超細粉體，其特征在于所述無水低碳醇是碳原子數為f 4的飽和脂肪醇。
3.根據權利要求2所述的氧化鋯超細粉體，其特征在于所述無水低碳醇優(yōu)選甲醇、乙醇或正丁醇。
4.根據權利要求I所述的氧化鋯超細粉體，其特征在于所述穩(wěn)定劑優(yōu)選醋酸釔、乙醇釔、金屬釔、乙醇鈣、醋酸鈣、乙醇鎂或醋酸鎂。
5.根據權利要求I所述的氧化鋯超細粉體，其特征在于所述除氯劑為醋酸鹽、硝酸鹽或醇鹽。
6.根據權利要求5所述的氧化鋯超細粉體，其特征在于所述醋酸鹽優(yōu)選醋酸鈉，醋酸鉀或醋酸銨，所述的硝酸鹽優(yōu)選硝酸鈉，硝酸鉀或硝酸銨，所述的醇鹽優(yōu)選醇鈉和醇鉀。
7.根據權利要求I所述的氧化鋯超細粉體，其特征在于所述脫水劑優(yōu)選無水硫酸銅、無水硫酸鎂、無水硫酸鈉或無水硅膠。
8.根據權利要求1-7任一所述氧化鋯超細粉體的制備方法，包括以下步驟 ①將氧氯化鋯(ZrOCl28H20)溶于無水低碳醇中，獲得濃度為O. 2 2. O mol/L的低碳醇溶液后，加入穩(wěn)定劑，得到混合溶液； ②在混合溶液中加入除氯劑，產生沉淀后，經過濾得到濾液A; ③在濾液A中加入脫水劑，當濾液A的pH值達到7時，過濾掉脫水劑后得到濾液B； ④將濾液B干燥、煅燒得到穩(wěn)定氧化鋯超細粉體。
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于所述除氯劑與氧氯化鋯的摩爾比例等于2 ;所述脫水劑的加入量要保證濾液A的pH值等于7;所述釔穩(wěn)定劑、鈣穩(wěn)定劑和鎂穩(wěn)定劑與氧氯化鋯的摩爾比分別為(97、2) (3 8)、(85 50) (15 50)和(98 96) (2 4)。
10.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于所述煅燒溫度為700°C，保溫廣2小時。
全文摘要
本發(fā)明公開一種采用非水溶劑工藝制備的穩(wěn)定氧化鋯超細粉體及其制備方法，以氧氯化鋯(ZrOCl2·8H2O)作為反應前驅體原料，以無水低碳醇為溶劑，加入適當穩(wěn)定劑，分別引入除氯劑和脫水劑消除氧氯化鋯(ZrOCl2·8H2O)中存在的氯離子和結晶水，有效克服了以水為溶劑時所產生的團聚，而且還通過形成氯化物沉淀的方式簡便地除掉氯離子，無需水洗過程，節(jié)省了大量的去離子水，避免了廢水排放造成的嚴重環(huán)境污染，氯化物沉淀和溶劑均可回收利用，提高了原料利用率，所用工藝過程簡單，實現了綠色生產，因此具有廣闊的應用前景。
文檔編號C04B35/626GK102765936SQ20121029401
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權日2012年8月17日
發(fā)明者劉健敏, 包鎮(zhèn)紅, 張權, 江偉輝, 苗立鋒, 虞澎澎 申請人:景德鎮(zhèn)陶瓷學院