專(zhuān)利名稱(chēng)：超細(xì)高純?chǔ)?氧化鋁的工業(yè)生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高端電子行業(yè)用粉體材料的制備方法；更具體地講，本發(fā)明涉及一種超細(xì)高純?chǔ)?氧化鋁的工業(yè)生產(chǎn)方法、所得的超細(xì)高純?chǔ)?氧化鋁及其用途。
背景技術(shù)：
目前α-氧化鋁超細(xì)微粉是電子行業(yè)中陶瓷類(lèi)電子產(chǎn)品的主要原材料，α-氧化鋁超細(xì)微粉市場(chǎng)需求量也隨著電子工業(yè)的發(fā)展而迅速增加。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN101362604公開(kāi)了一種制備高純氧化鋁粉體的方法，該方法通過(guò)將精鋁加溫熔化、由高壓空氣霧化粉碎并加水冷卻、加熱水解形成氫氧化鋁液，再經(jīng)沉淀、 烘干、煅燒后得到高純?chǔ)?氧化鋁粉。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN1903728也公開(kāi)了一種制備高純氧化鋁粉體的方法，其采用 99. 9999%的高純鋁片和有機(jī)堿，在熱水浴中相互反應(yīng)，制備得到氫氧化鋁的沉淀；將沉淀物在1100-1200°C高溫煅燒之后再粉磨，即可制備高純超細(xì)的氧化鋁粉體。其中，該專(zhuān)利申請(qǐng)所采用的有機(jī)堿為膽堿、六次甲氫四胺、多巴胺中任意一種；所得到的粉體的化學(xué)純度彡 99. 999%、鈉含量 Na2O > O. 0001 %、顆粒粒徑 O. 1-0. 5 μ m、a -Al2O3( α - ) 99%0中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN1342609則公開(kāi)了一種制備形態(tài)松散的納米、亞微米級(jí)高純氧化鋁的方法，該反復(fù)利用一般工業(yè)級(jí)原料，使醇鋁在水解過(guò)程中引入溶劑及添加劑，得到均相液態(tài)的醇鋁液體，并以此為原料進(jìn)行水解而制得高純納米氧化鋁。在中國(guó)專(zhuān)利CN1286724C所公開(kāi)的制備高純超細(xì)氧化鋁粉末的方法中，采用球磨水解法，通過(guò)機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)使金屬粉末遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鋁的水合物，以克服鋁粉表層所存在氧化膜的問(wèn)題。然而，上述方法是以金屬鋁或醇鋁為原料，制備工藝苛刻，成本高昂，因而只能停留在實(shí)驗(yàn)室階段，尚無(wú)法工業(yè)化生產(chǎn)。中國(guó)專(zhuān)利CN1108276C公開(kāi)了一種一水軟鋁石超細(xì)納米粉體的制備方法，其利用無(wú)機(jī)鹽室溫下反應(yīng)，并在室溫到80°C之間陳化，獲平均粒徑為4-8納米的一水軟鋁石超細(xì)納米粉體。該方法所制得的一水軟鋁石粉體可用于多種場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種工業(yè)上生產(chǎn)超細(xì)高純?chǔ)?-氧化鋁的方法，該方法以勃姆石為原料，經(jīng)酸分散、過(guò)濾、洗滌、干燥、煅燒等工藝步驟，生成超細(xì)、高純的、可用于電子行業(yè)的α-氧化鋁微粉。并用高分子分散劑進(jìn)行包裹，通過(guò)特定的。一方面，為了實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種制備超細(xì)高純?chǔ)?氧化鋁的方法，其包括如下步驟(I)將勃姆石在一元有機(jī)酸中進(jìn)行分散，得到濃度為5wt% 40wt%的勃姆石分散液；(2)將步驟(I)中得到的勃姆石分散液進(jìn)行過(guò)濾，以去除勃姆石分散液中的機(jī)械雜質(zhì)；(3)采用離心設(shè)備對(duì)脫除機(jī)械雜質(zhì)后的勃姆石分散液進(jìn)行液固分離，并對(duì)得到的固體用去離子水進(jìn)行洗滌，然后再加入去離子水進(jìn)行分散，形成去除離子雜質(zhì)的、濃度為 Iwt % 15wt%的勃姆石分散液；(4)將去除了離子雜質(zhì)的勃姆石分散液進(jìn)行噴霧干燥；(5)將步驟(4)中得到的干燥的勃姆石進(jìn)行高溫煅燒，得到超細(xì)高純?chǔ)?-氧化鋁。勃姆石(Boehmite)又可稱(chēng)為水合α-氧化鋁或一水軟鋁石。本發(fā)明步驟(I)中所采用的勃姆石原料優(yōu)選為活性勃姆石。這種勃姆石能夠容易地在水相中進(jìn)行分散，其純度一般在99. 9%以上，晶體尺寸在5_25nm之間。在所形成的分散液中，勃姆石的分散粒徑在50-300nm之間,分散后體系的顏色為淡藍(lán)色。在本發(fā)明的步驟(I)中，分散過(guò)程優(yōu)選在有剪切功能的分散設(shè)備中進(jìn)行，分散頭需要有剪切功能，優(yōu)選使用齒盤(pán)類(lèi)分散頭。在本發(fā)明的一具體實(shí)施方式
中，步驟(I)中所使用的一元有機(jī)酸為選自于如下一組中的至少一種甲酸、醋酸和乳酸；在一更優(yōu)選的具體實(shí)施方式
中，步驟(I)中所使用的一元有機(jī)酸為乳酸。在本發(fā)明的一具體實(shí)施方式
中，步驟(I)中勃姆石分散液的濃度是20wt% 30wt % ο在本發(fā)明的一具體實(shí)施方式
中，制備分勃姆石分散液時(shí)，添加用于包裹無(wú)機(jī)粒子的水性分散劑；該水性分散劑可以選自于如下一組中的至少一種側(cè)鏈帶羧基的聚合物和非離子型聚合物；其中，側(cè)鏈帶羧基的聚合物包括丙烯酸類(lèi)和馬來(lái)酸類(lèi)共聚物，非離子型聚合物包括聚氧乙烯類(lèi)衍生物和聚乙烯吡咯烷酮等。使用水性分散劑的目的是保證粒徑的均勻。分散劑優(yōu)選為聚乙烯吡咯烷酮。在本發(fā)明的一具體實(shí)施方式
中，所制備的勃姆石分散液為粒徑在50_200nm之間的活性勃姆石分散液。這種具體實(shí)施方式
的特別優(yōu)點(diǎn)是能夠保證所制備的α-氧化鋁粒徑的超細(xì)和均勻性。本發(fā)明的步驟(2)中，過(guò)濾勃姆石分散液的目的在于有效地去除分散液中的機(jī)械雜質(zhì)。過(guò)濾所采用的設(shè)備可以是陶瓷膜過(guò)濾器或者高分子膜過(guò)濾器，過(guò)濾器的精度為 O. I μ m 2. O μ m，可根據(jù)具體情況選擇合適的過(guò)濾器規(guī)格。過(guò)濾器的流量范圍是I 10 噸/小時(shí)，優(yōu)選3 6噸/小時(shí)。本發(fā)明的步驟(3)中，對(duì)勃姆石分散液進(jìn)行洗滌的目的在于去除分散液中的離子雜質(zhì)。要對(duì)勃姆石分散液進(jìn)行洗滌，需要先對(duì)勃姆石分散液進(jìn)行液固分離，并多次對(duì)固體進(jìn)行洗滌。洗滌后產(chǎn)物形式為膠狀物體。液固分離所采用的設(shè)備為工業(yè)用高速離心機(jī)，離心機(jī)的處理量為I 2噸/小時(shí)。洗滌次數(shù)可以為3 8次，最后一遍洗滌后水的電導(dǎo)率優(yōu)選小于2 μ S/cm、更優(yōu)選小于I μ S/cm。然后，再加入去離子水進(jìn)行分散，形成去除離子雜質(zhì)的、濃度為lwt% 15wt%的、優(yōu)選為2wt% 3wt%的勃姆石分散液；此次分散優(yōu)選在即將進(jìn)行步驟(4)的干燥之前完成。在本發(fā)明的一具體實(shí)施方式
中，步驟(3)中進(jìn)行兩次以上的液固分離，每次分離后都對(duì)固體用去離子水進(jìn)行洗滌若干次，直至所得洗滌后水的電導(dǎo)率優(yōu)選小于2μ S/cm、 更優(yōu)選小于I μ S/cm，再加入去離子水進(jìn)行分散，形成去除離子雜質(zhì)的、濃度為lwt% 15界1:%的、優(yōu)選為2wt% 3wt%的勃姆石分散液。本發(fā)明的步驟(4)中，勃姆石分散液的干燥可以在高速?lài)婌F干燥的設(shè)備中進(jìn)行， 采用此類(lèi)設(shè)備的目的在于保證氧化鋁顆粒粒徑比較小，而且粒徑分布較窄。為了防止顆粒的團(tuán)聚，干燥前原料勃姆石分散液的濃度應(yīng)控制在Iwt % 15wt%,優(yōu)選2wt% 3wt%,因?yàn)檩^低的濃度可以保證顆粒的團(tuán)聚較少。勃姆石分散液的噴霧干燥條件是進(jìn)口溫度150 300°C，優(yōu)選260 280°C ；出口溫度60 150°C，優(yōu)選80 100。。。本發(fā)明的步驟(5)中，煅燒的目的在于將干燥好的勃姆石經(jīng)過(guò)高溫煅燒生成 α -氧化鋁，同時(shí)去掉殘留的分散劑等。煅燒可以采用高溫爐，高溫爐最高使用溫度為2400°C，是具有鎢網(wǎng)鎢屏的真空或氣氛爐。煅燒的溫度為1300 2000°C，優(yōu)選1500 1800°C;升溫速率為600°C /小時(shí)；煅燒時(shí)間為I 10小時(shí)，優(yōu)選4 5小時(shí)。在本發(fā)明的所有步驟中，所用到的水優(yōu)選均為去離子水，電導(dǎo)率為0μ S/cm，所有與水接觸的設(shè)備在使用前都需要用去離子水進(jìn)行清洗。另一方面，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供了一種采用上述方法制備的超細(xì)高純?chǔ)?-氧化鋁。優(yōu)選地，本發(fā)明的超細(xì)高純?chǔ)?-氧化鋁的粒徑(D50)在O. 2 5. O μ m 之間，純度在99. 99%以上。再一方面，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供了超細(xì)高純?chǔ)?氧化鋁在以下方面的用途用作電子印刷領(lǐng)域的吸墨材料和墨水添加劑、用于電子陶瓷、用作LED用藍(lán)寶石的原料、以及用作精密拋光用的拋光劑。本發(fā)明采用純度較高的勃姆石為原料，通過(guò)兩次分散、表面包裹、除雜、高速?lài)婌F干燥以及程序煅燒等過(guò)程生產(chǎn)高純超細(xì)α-氧化鋁，使得按照本發(fā)明工藝生產(chǎn)的α-氧化鋁純度和粒徑都有很好的保障。與傳統(tǒng)生產(chǎn)氧化鋁的方式相比，本發(fā)明在原料和工藝方面都不一樣，本發(fā)明采用勃姆石為原料，融合了生產(chǎn)粉體材料的不同工藝，采用了先進(jìn)的科技設(shè)備，有效解決了工業(yè)化生產(chǎn)α -氧化鋁過(guò)程中粒度問(wèn)題和純度問(wèn)題，使最終產(chǎn)品粒度和純度達(dá)到高端電子行業(yè)使用的要求。下面，結(jié)合具體實(shí)施方式
，來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容和特點(diǎn)，但本發(fā)明不局限于這些具體實(shí)施方式
，任何在本發(fā)明基本精神上的改進(jìn)或替代，仍屬于本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)中所要求保護(hù)范圍。


圖I為按本發(fā)明一實(shí)施方式制備α -氧化鋁的工藝路線(xiàn)；圖2為本發(fā)明所使用的勃姆石原料的XRD圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施方式所制備的α -氧化鋁的粒徑分布圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I按照?qǐng)DI所示的工藝路線(xiàn)制備超細(xì)高純?chǔ)?-氧化鋁；所采用的勃姆石原料的XRD圖如圖2所示。本實(shí)施例中，制備超細(xì)高純?chǔ)?氧化鋁的工業(yè)生產(chǎn)工藝包括如下步驟I)在5噸的拉缸中加入200公斤活性勃姆石(廣州慧谷化學(xué)有限公司生產(chǎn)的SPL 粉)，加入780公斤的水，加入20公斤的乳酸，此時(shí)分散液的濃度為20% ；2)用高速剪切分散機(jī)分散2小時(shí)后，再加入10公斤聚乙烯吡咯烷酮，然后再分散 30分鐘。將分散液通過(guò)高分子膜進(jìn)行過(guò)濾；3)將過(guò)濾后的液體用工業(yè)離心機(jī)進(jìn)行固液分離，分離完將固體放到拉缸中，加水進(jìn)行分散，然后再離心分離。如此操作5次,使液體的電導(dǎo)率小于2 μ S/cm ；4)將分散液洗滌后的膠狀物體再加水進(jìn)行分散，使體系(固體和水)總重為 10，000公斤。分10次進(jìn)行配制,每次重量為1000公斤,此時(shí)分散液的濃度為2% ;分散液用噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行干燥，噴霧干燥的進(jìn)口溫度280°C ;出口溫度100°C ；5)將干燥后的勃姆石放入高溫爐中進(jìn)行煅燒，煅燒的溫度為1600°C。測(cè)定本實(shí)施例所制備的α-氧化鋁的粒徑以及粒徑分布，其中，粒徑(D50)見(jiàn)下表，粒徑分布見(jiàn)圖3。從圖3中可以觀察到，本實(shí)施例所制備的α-氧化鋁具有很好地粒徑分布。實(shí)施例2基本工藝步驟同實(shí)施例1，但與實(shí)施例I所不同的是進(jìn)行噴霧干燥時(shí)分散液的用水量需要減少，使分散液中勃姆石的濃度變?yōu)?%。實(shí)施例3基本工藝步驟同實(shí)施例1，但與實(shí)施例I和2所不同的是進(jìn)行噴霧干燥時(shí)分散液的用水量需要進(jìn)一步減少，使分散液中勃姆石的濃度變?yōu)?5%。實(shí)施例4基本工藝步驟同實(shí)施例3，但與實(shí)施例3所不同的是活性勃姆石進(jìn)行分散時(shí)采用甲酸進(jìn)行分散。對(duì)上述實(shí)施例I 4所制備的產(chǎn)品性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)下表
權(quán)利要求
1.一種制備超細(xì)高純?chǔ)?氧化鋁的方法，其包括如下步驟(1)將勃姆石在一兀有機(jī)酸中進(jìn)行分散，得到濃度為5wt% 40wt%的勃姆石分散液；(2)將步驟(I)中得到的勃姆石分散液進(jìn)行過(guò)濾，以去除勃姆石分散液中的機(jī)械雜質(zhì)；(3)采用離心設(shè)備對(duì)脫除機(jī)械雜質(zhì)后的勃姆石分散液進(jìn)行液固分離，并對(duì)得到的固體用去離子水進(jìn)行洗滌，然后再加入去離子水進(jìn)行分散，形成去除離子雜質(zhì)的、濃度為 Iwt % 15wt%的勃姆石分散液；(4)將去除了離子雜質(zhì)的勃姆石分散液進(jìn)行噴霧干燥；(5)將步驟⑷中得到的干燥的勃姆石進(jìn)行高溫煅燒，得到超細(xì)高純?chǔ)?氧化鋁。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，步驟(I)中所使用的一元有機(jī)酸為選自于如下一組中的至少一種甲酸、醋酸和乳酸。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，在步驟(I)中形成勃姆石分散液時(shí)，進(jìn)一步包括添加用于包裹無(wú)機(jī)粒子的水性分散劑；該水性分散劑為選自于如下一組中的至少一種 側(cè)鏈帶羧基的聚合物和非離子型聚合物；其中，側(cè)鏈帶羧基的聚合物包括丙烯酸類(lèi)和馬來(lái)酸類(lèi)共聚物，非離子型聚合物包括聚氧乙烯類(lèi)衍生物和聚乙烯吡咯烷酮。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述的一元有機(jī)酸為乳酸，所述的水性分散劑為聚乙烯吡咯烷酮。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，步驟(3)中進(jìn)行兩次以上的液固分離，每次分離后都對(duì)固體用去離子水進(jìn)行洗滌，直至所得洗滌后水的電導(dǎo)率小于2 μ S/cm，再加入去離子水進(jìn)行分散，形成去除尚子雜質(zhì)的勃姆石分散液。
6.如權(quán)利要求I所述的方法,其中，步驟(4)中噴霧干燥的進(jìn)口溫度為150 300°C， 出口溫度為60 150°C。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，步驟(5)中的煅燒溫度為1300 2000°C，煅燒時(shí)間為I 10小時(shí)。
8.一種按權(quán)利要求1-7之一所述方法制備的超細(xì)高純?chǔ)?氧化鋁。
9.如權(quán)利要求8所述的超細(xì)高純?chǔ)?氧化鋁，其中，所述的超細(xì)高純?chǔ)?氧化鋁的粒徑 (D50)在O. 2 5. O μ m之間，純度在99. 99%以上。
10.如權(quán)利要求9所述的超細(xì)高純?chǔ)?氧化鋁的如下用途電子印刷領(lǐng)域的吸墨材料和墨水添加劑、電子陶瓷、LED用藍(lán)寶石的原料、以及精密拋光用的拋光劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備超細(xì)高純?chǔ)?氧化鋁的方法，其包括如下步驟(1)將勃姆石在一元有機(jī)酸中進(jìn)行分散；(2)將得到的勃姆石分散液進(jìn)行過(guò)濾；(3)對(duì)勃姆石分散液進(jìn)行液固分離、洗滌、再分散；(4)將去除了雜質(zhì)的勃姆石分散液進(jìn)行噴霧干燥；(5)將步驟(4)中得到的干燥的勃姆石進(jìn)行高溫煅燒。按照本發(fā)明工藝生產(chǎn)的α-氧化鋁純度和粒徑都有很好的保障，最終產(chǎn)品粒度和純度達(dá)到高端電子行業(yè)使用的要求。
文檔編號(hào)C01F7/02GK102583469SQ20121006265
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者李生祥, 潘曉兵, 王芳 申請(qǐng)人:廣州慧谷化學(xué)有限公司