Método de preparação de alumina esférica

A alumina esférica também é chamada de areia alumina, alfa alumina. Na estrutura cristalina da alumina do tipo α, os íons de oxigênio são densamente empacotados em hexágonos e o AI³⁺ é simetricamente distribuído no centro de coordenação octaédrico cercado por íons de oxigênio. A energia da rede é grande, então o ponto de fusão e o ponto de ebulição são altos. Tem as características de resistência à corrosão, resistência ao desgaste, resistência a altas temperaturas, alta resistência, bom isolamento, grande área de superfície, alta dureza e resistência à oxidação.

Processo de preparação esférica de alumina

• Método de moagem de bolas (moagem de bolas de alta energia)

A moagem de bolas é o método mais comum para preparar pó de alumina ultrafina. O moinho de bolas em si é um cilindro horizontal com meio de moagem de esferas de aço embutido, de modo que, após o material entrar no cilindro, a força de impacto gerada pela colisão com a bola de aço atinge o efeito de esmagamento. Adicionar um auxiliar de moagem durante o processo de moagem de bolas pode melhorar a uniformidade do tamanho das partículas do pó.

Os fatores que afetam a preparação de pó de alumina ultrafina por moagem de bolas de alta energia são o tempo de moagem e a velocidade de moagem. As vantagens são operação simples, baixo custo e alto rendimento. A desvantagem é que a distribuição do tamanho de partícula do produto não é uniforme, o tamanho mínimo de partícula é mecanicamente restrito e é difícil obter partículas esféricas.

• Método sol-gel de rede de polímero

A vantagem é que o pó de alumina preparado tem um tamanho de partícula pequeno. A desvantagem é que a esfericidade é muito baixa.

• Hidrólise de alcóxido

A vantagem é que o tamanho de partícula do pó preparado é pequeno. A desvantagem é que o custo é muito alto e a esfericidade é ruim.

• Método de template

O método template usa uma matéria-prima esférica como reagente para controlar a morfologia do processo. O produto é geralmente oco ou tem uma estrutura núcleo-concha.

O processo principal é usar microesferas de poliestireno como molde, revestir com nanopartículas de alumina funcionalizada com ácido carbônico e, em seguida, lavar com tolueno para preparar esferas ocas de alumina.

A vantagem é uma boa forma de preparar esferas ocas. As desvantagens são requisitos elevados para o agente de modelo, muitas etapas no processo de preparação e operação difícil.

• Método de decomposição de aerossol

A decomposição do aerossol geralmente leva alcóxidos de alumínio como matéria-prima, usa as propriedades dos alcóxidos de alumínio para serem facilmente hidrolisados ​​e pirólise de alta temperatura e adota os meios físicos de mudança de fase para vaporizar os alcóxidos de alumínio e, em seguida, entrar em contato com o vapor de água para hidrolisar e atomizar . Após a secagem em alta temperatura ou pirólise direta em alta temperatura, a transformação da fase gás-líquido-sólido ou gás-sólido é realizada e, finalmente, o pó de alumina esférica é formado.

As vantagens são que a decomposição da água pode ser realizada sem adição de álcali, as condições de reação são suaves e a operação é simples. A desvantagem é o alto custo.

• Bola cair

O método drop ball consiste em soltar o sol de alumina na camada de óleo (geralmente parafina, óleo mineral, etc.) e formar partículas de sol esféricas pela ação da tensão superficial e, em seguida, as partículas de sol são gelificadas na solução de amônia e, finalmente as partículas de gel Um método de secagem e sinterização para formar alumina esférica.

A vantagem é que a tecnologia de emulsão é aplicada na etapa de envelhecimento do sol, e a fase oleosa é mantida intacta, eliminando a necessidade de separação do pó e dos reagentes oleosos. A desvantagem é que geralmente é usado para preparar alumina esférica com um tamanho de partícula maior, que é usado principalmente para adsorventes ou suportes de catalisador.

• Método de plasma de indução de radiofrequência

Partículas de alumina de formato irregular são pulverizadas na tocha de plasma por um gás transportador através de uma pistola de alimentação e são rapidamente aquecidas e derretidas. As partículas fundidas formam gotículas altamente esféricas sob a ação da tensão superficial, e em um tempo muito curto. O interior se solidifica rapidamente, formando partículas esféricas.

• Derretimento da chama

O método de fusão por chama consiste em borrifar diretamente pó de alumina de formato irregular na chama, de modo que o pó de alumina derreta em uma bola na chama.

A vantagem é que o processo é simples, o controle de custos é mais vantajoso do que o método de spray de chama de plasma, o produto esferoidizado tem alta condutividade térmica, boa esfericidade e tamanho de partícula controlável.

• Precipitação homogênea

O processo de precipitação no método de precipitação homogênea é a formação de núcleos de cristal, depois aglomeração e crescimento, e finalmente o processo de precipitação da solução, geralmente em um estado de não equilíbrio, mas se a concentração do agente de precipitação na solução homogênea pode ser reduzida, mesmo lentamente A formação de núcleos irá gerar uniformemente um grande número de minúsculos núcleos de cristal, e as partículas finas de precipitação resultantes serão uniformemente dispersas em toda a solução e manterão um estado de equilíbrio por um longo tempo. Este método de obtenção de precipitação é denominado método de precipitação homogênea.

As vantagens são processo simples, baixo custo, alta pureza, produção em massa de equipamentos, fabricação simples e fluxo de processo curto. A desvantagem é que os coloides existentes são difíceis de precipitar, lavar e filtrar, o pó é fácil de misturar com o agente precipitante, os componentes do pó não são fáceis de separar durante a precipitação, o precipitado pode ser redissolvido durante o processo de lavagem, e o agente precipitante também causará uma grande quantidade de íons complexos.

• Método de Emulsão

A fim de obter partículas esféricas de pó, as pessoas usam a tensão interfacial entre a fase oleosa e a fase aquosa para produzir minúsculas gotículas esféricas, de modo que a formação e gelificação das partículas de sol são limitadas às minúsculas gotículas e, finalmente, precipitados esféricos são obtidos . Partículas.

A vantagem é a operação simples. A desvantagem é que o custo é muito alto e a esfericidade é ruim.

• Método sol-emulsão-sol

Takashi Ogihara et al. usou a hidrólise de alcóxido de alumínio para preparar pó de alumina esférica por meio de um processo sol-gel. Todo o sistema de hidrólise é relativamente complicado. Entre eles, o alcóxido de alumínio que dissolve o octanol responde por 50%, o solvente etanol responde por 40% e o octanol butanol dispersa água. O álcool representou 9% e 1%, respectivamente, e a propilcelulose foi usada como dispersante para obter pó esférico de γ-alumina com muito boa esfericidade.

A vantagem é que nenhum íon de impureza é introduzido durante o processo. A desvantagem é que o preço das matérias-primas é alto, o tamanho das partículas do pó obtido é pequeno e a distribuição é estreita.

• Método de pulverização

A essência do método de spray para preparar alumina esférica é realizar a transição de fase em um tempo relativamente curto. O produto torna-se esférico pelo efeito da tensão superficial. De acordo com as características da transição de fase, ela pode ser dividida em spray pyrolysis, spray drying e spray melting. Lei.

As vantagens são composição química estável, alta pureza, excelente desempenho e produção em massa. A desvantagem é que só é eficaz para sais solúveis e tem certas limitações.

Aplicação de alumina esférica

• Material cerâmico

Nas mesmas condições de processo, o pó de alumina esférica apresenta vantagens na forma, que podem alterar a microestrutura do material, aumentar a resistência e a densidade da cerâmica, reduzir a temperatura de sinterização e melhorar significativamente o desempenho da cerâmica.

• Material da camada de proteção de superfície

Pulverizar pó de alumina ultrafina na superfície de materiais plásticos, tintas, vidros, ligas e metais pode melhorar a resistência ao desgaste, resistência à corrosão, estabilidade e resistência superficial do material.

• Catalisador e transportador de catalisador

A alumina ultrafina tem fortes características de adsorção, muitos pontos de superfície ativa, alta atividade e seletividade de reação e fornece as condições necessárias para as reações catalíticas. A alumina esférica usada diretamente como catalisador pode reduzir a abrasão e aumentar a vida útil do catalisador, reduzindo assim os custos de produção.

• Abrasivo químico de polimento mecânico

O polimento químico-mecânico tem sido amplamente utilizado em chips de circuito integrado, sistemas mecânicos microeletrônicos e discos rígidos de computador. Como material de polimento, a alumina esférica pode evitar marcas de deslizamento. O pó de alumina esférica tem uma alta densidade de embalagem, o que pode reduzir a dispersão do corpo luminoso, efetivamente reduzir a perda de luz transmitida e, portanto, pode melhorar o brilho da tela.

• Material luminescente

O pó de alumina esférica tem uma alta densidade de embalagem, o que pode reduzir a dispersão do corpo luminoso, efetivamente reduzir a perda de luz transmitida e, portanto, pode melhorar o brilho da tela.

• Indústria petroquímica

Na indústria petroquímica, a alumina é o carreador mais amplamente utilizado.

Fonte do artigo: China Powder Network