วิธีการเตรียมอลูมินาทรงกลม

อลูมินาทรงกลมเรียกอีกอย่างว่าทรายอลูมินา, อัลฟาอลูมินา ในตาข่ายคริสตัลของอลูมินาชนิด α ออกซิเจนไอออนจะถูกบรรจุอย่างแน่นหนาในรูปหกเหลี่ยม และ AI³⁺ จะถูกกระจายอย่างสมมาตรในศูนย์ประสานงานแปดด้านที่ล้อมรอบด้วยไอออนออกซิเจน พลังงานขัดแตะมีขนาดใหญ่ ดังนั้นจุดหลอมเหลวและจุดเดือดจึงสูง มีลักษณะต้านทานการกัดกร่อน ทนต่อการสึกหรอ ทนต่ออุณหภูมิสูง ความแข็งแรงสูง ฉนวนที่ดี พื้นที่ผิวขนาดใหญ่ ความแข็งสูง และต้านทานการเกิดออกซิเดชัน

ขั้นตอนการเตรียมอลูมินาทรงกลม

• วิธีการกัดบอล (การกัดบอลพลังงานสูง)

การกัดด้วยลูกบอลเป็นวิธีที่พบได้บ่อยที่สุดในการเตรียมผงอลูมินาแบบละเอียด โรงสีบอลเองเป็นกระบอกแนวนอนที่มีสื่อการเจียรลูกเหล็กในตัว ดังนั้นหลังจากที่วัสดุเข้าสู่กระบอกสูบ แรงกระแทกที่เกิดจากการชนกับลูกเหล็กจะได้รับผลของการบดอัด การเพิ่มเครื่องบดในระหว่างกระบวนการกัดลูกสามารถปรับปรุงความสม่ำเสมอของขนาดอนุภาคผง

ปัจจัยที่มีผลต่อการเตรียมผงอลูมินาแบบละเอียดพิเศษโดยการกัดบอลด้วยพลังงานสูง ได้แก่ เวลาในการกัดบอลและความเร็วในการกัดบอล ข้อดีคือใช้งานง่าย ต้นทุนต่ำ และให้ผลผลิตสูง ข้อเสียคือการกระจายขนาดอนุภาคของผลิตภัณฑ์ไม่สม่ำเสมอ ขนาดอนุภาคขั้นต่ำถูกจำกัดทางกลไก และเป็นการยากที่จะได้อนุภาคทรงกลม

• วิธีโซลเจลเครือข่ายโพลีเมอร์

ข้อดีคือผงอลูมินาที่เตรียมไว้มีขนาดอนุภาคเล็ก ข้อเสียคือความกลมนั้นแย่มาก

• ไฮโดรไลซิสของอัลค็อกไซด์

ข้อดีคือขนาดอนุภาคของผงแป้งที่เตรียมไว้มีขนาดเล็ก ข้อเสียคือราคาสูงเกินไปและความทรงกลมไม่ดี

• วิธีเทมเพลต

วิธีเทมเพลตใช้วัตถุดิบทรงกลมเป็นรีเอเจนต์ในการควบคุมสัณฐานวิทยาในกระบวนการ ผลิตภัณฑ์มักจะกลวงหรือมีโครงสร้างเปลือกแกนกลาง

กระบวนการหลักคือการใช้พอลิสไตรีนไมโครสเฟียร์เป็นแม่แบบ เคลือบด้วยอนุภาคนาโนอลูมินาที่มีฟังก์ชันกรดคาร์บอนิก แล้วล้างด้วยโทลูอีนเพื่อเตรียมทรงกลมอลูมินากลวง

ข้อดีคือเป็นวิธีที่ดีในการเตรียมทรงกลมกลวง ข้อเสียคือความต้องการสูงสำหรับตัวแทนเทมเพลต หลายขั้นตอนในกระบวนการเตรียมการ และการดำเนินการที่ยากลำบาก

• วิธีการสลายตัวของละอองลอย

การสลายตัวของละอองลอยมักจะใช้อะลูมิเนียมอัลค็อกไซด์เป็นวัตถุดิบ ใช้คุณสมบัติของอะลูมิเนียมอัลค็อกไซด์เพื่อไฮโดรไลซ์ได้ง่ายและไพโรไลซิสที่อุณหภูมิสูง และใช้วิธีการทางกายภาพของการเปลี่ยนเฟสเพื่อทำให้อะลูมิเนียมอัลค็อกไซด์กลายเป็นไอ จากนั้นสัมผัสกับไอน้ำเพื่อไฮโดรไลซ์และทำให้เป็นอะตอม . หลังจากการอบแห้งที่อุณหภูมิสูงหรือไพโรไลซิสที่อุณหภูมิสูงโดยตรง การแปลงเฟสของแก๊ส-ของเหลว-ของแข็งหรือก๊าซ-ของแข็งจะเกิดขึ้น และในที่สุดก็เกิดผงอลูมินาทรงกลมขึ้น

ข้อดีคือสามารถย่อยสลายน้ำได้โดยไม่ต้องเติมด่าง สภาวะของปฏิกิริยาไม่รุนแรง และการดำเนินการทำได้ง่าย ข้อเสียคือค่าใช้จ่ายสูง

• ดรอปบอล

วิธีการดรอปบอลคือการหยดอลูมินาโซลลงในชั้นน้ำมัน (โดยปกติคือพาราฟิน น้ำมันแร่ ฯลฯ) และสร้างอนุภาคโซลทรงกลมโดยการกระทำของแรงตึงผิว จากนั้นอนุภาคโซลจะถูกเจลในสารละลายแอมโมเนีย และสุดท้าย อนุภาคเจล วิธีการทำให้แห้งและเผาผนึกให้เป็นอลูมินาทรงกลม

ข้อดีคือเทคโนโลยีอิมัลชันถูกนำไปใช้กับระยะการเสื่อมสภาพของโซล และเฟสน้ำมันยังคงไม่เสียหาย ทำให้ไม่จำเป็นต้องแยกผงและรีเอเจนต์ที่เป็นน้ำมัน ข้อเสียคือมักใช้ในการเตรียมอลูมินาทรงกลมที่มีขนาดอนุภาคใหญ่กว่า ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับตัวดูดซับหรือตัวเร่งปฏิกิริยา

• วิธีการพลาสมาเหนี่ยวนำความถี่วิทยุ

อนุภาคอลูมินาที่มีรูปร่างผิดปกติจะถูกพ่นเข้าไปในไฟฉายพลาสม่าโดยก๊าซพาหะผ่านปืนป้อน และจะถูกทำให้ร้อนและละลายอย่างรวดเร็ว อนุภาคที่หลอมเหลวจะก่อตัวเป็นหยดทรงกลมสูงภายใต้การกระทำของแรงตึงผิว และในเวลาอันสั้น อนุภาคภายในจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วและก่อตัวเป็นอนุภาคทรงกลม

• เปลวไฟละลาย

วิธีการหลอมด้วยเปลวไฟคือการพ่นผงอลูมินาที่มีรูปร่างผิดปกติเข้าไปในเปลวไฟโดยตรง เพื่อให้ผงอลูมินาหลอมเป็นลูกบอลในเปลวไฟ

ข้อดีคือ กระบวนการนี้เรียบง่าย การควบคุมต้นทุนได้เปรียบกว่าวิธีการพ่นด้วยเปลวไฟในพลาสมา ผลิตภัณฑ์ที่เป็นทรงกลมมีค่าการนำความร้อนสูง มีความกลมที่ดี และขนาดอนุภาคที่ควบคุมได้

• ปริมาณน้ำฝนที่เป็นเนื้อเดียวกัน

กระบวนการตกตะกอนในวิธีการตกตะกอนที่เป็นเนื้อเดียวกันคือการก่อตัวของนิวเคลียสของผลึก จากนั้นจึงเกิดการเกาะเป็นก้อนและเติบโต และสุดท้ายคือกระบวนการของการตกตะกอนจากสารละลาย ซึ่งมักจะอยู่ในสถานะไม่สมดุล แต่ถ้าความเข้มข้นของสารตกตะกอนในสารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกัน สามารถลดขนาดลงได้ช้า การก่อตัวของนิวเคลียสจะสร้างนิวเคลียสคริสตัลขนาดเล็กจำนวนมากอย่างสม่ำเสมอ และอนุภาคตกตะกอนละเอียดที่ได้จะกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในสารละลายทั้งหมด และจะคงสภาวะสมดุลไว้เป็นเวลานาน วิธีการรับฝนนี้ เรียกว่าวิธีการตกตะกอนที่เป็นเนื้อเดียวกัน

ข้อดีคือกระบวนการง่าย ๆ ต้นทุนต่ำ ความบริสุทธิ์สูง การผลิตอุปกรณ์จำนวนมาก การผลิตอย่างง่าย และขั้นตอนกระบวนการสั้น ข้อเสียคือคอลลอยด์ที่มีอยู่จะตกตะกอน ล้างและกรองได้ยาก ผงผสมกับสารตกตะกอนได้ง่าย ส่วนประกอบของผงไม่สามารถแยกออกได้ง่ายระหว่างการตกตะกอน ตะกอนสามารถละลายอีกครั้งในระหว่างกระบวนการซัก และ สารตกตะกอนจะทำให้เกิดไอออนเชิงซ้อนจำนวนมากเช่นกัน

• วิธีการอิมัลชัน

เพื่อให้ได้อนุภาคแป้งทรงกลม ผู้คนใช้แรงตึงระหว่างเฟสของน้ำมันและเฟสของน้ำเพื่อผลิตละอองทรงกลมขนาดเล็ก เพื่อให้การก่อตัวและการเกิดเจลของอนุภาคโซลถูกจำกัดอยู่ที่หยดเล็กๆ และสุดท้ายได้ตะกอนทรงกลม . อนุภาค

ข้อดีคือใช้งานง่าย ข้อเสียคือราคาสูงเกินไปและความทรงกลมไม่ดี

• วิธีโซล-อิมัลชัน-โซล

ทาคาชิ โอกิฮาระ และคณะ ใช้การไฮโดรไลซิสอะลูมิเนียมอัลค็อกไซด์เพื่อเตรียมผงอลูมินาทรงกลมผ่านกระบวนการโซลเจล ระบบไฮโดรไลซิสทั้งหมดค่อนข้างซับซ้อน ในหมู่พวกเขา ออกตานอลอะลูมิเนียมอัลค็อกไซด์ที่ละลายได้ 50% ตัวทำละลายเอทานอลคิดเป็น 40% และออกตานอลบิวทานอลกระจายน้ำ แอลกอฮอล์คิดเป็น 9% และ 1% ตามลำดับ และโพรพิลเซลลูโลสถูกใช้เป็นสารช่วยกระจายตัวเพื่อให้ได้ผง γ-อลูมินาทรงกลมที่มีความเป็นทรงกลมที่ดีมาก

ข้อดีคือไม่มีไอออนของสิ่งเจือปนเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการ ข้อเสียคือราคาวัตถุดิบสูง ขนาดอนุภาคของผงที่ได้รับมีขนาดเล็ก และการกระจายสินค้าแคบ

• วิธีการพ่น

สาระสำคัญของวิธีการพ่นเพื่อเตรียมอลูมินาทรงกลมคือการตระหนักถึงการเปลี่ยนเฟสในเวลาอันสั้น ผลิตภัณฑ์ถูกทำให้เป็นทรงกลมโดยผลของแรงตึงผิว ตามลักษณะของการเปลี่ยนเฟส มันสามารถแบ่งออกเป็นไพโรไลซิสสเปรย์ การทำแห้งแบบพ่นฝอย และการหลอมด้วยสเปรย์ กฎ.

ข้อดีคือองค์ประกอบทางเคมีที่เสถียร ความบริสุทธิ์สูง ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม และการผลิตจำนวนมาก ข้อเสียคือใช้ได้เฉพาะกับเกลือที่ละลายน้ำได้และมีข้อจำกัดบางประการ

การใช้อลูมินาทรงกลม

• วัสดุเซรามิก

ภายใต้สภาวะกระบวนการเดียวกัน ผงอลูมินาทรงกลมมีข้อดีในด้านรูปร่าง ซึ่งสามารถเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคของวัสดุ เพิ่มความแข็งแรงและความหนาแน่นของเซรามิก ลดอุณหภูมิการเผา และปรับปรุงประสิทธิภาพของเซรามิกได้อย่างมาก

• วัสดุชั้นป้องกันพื้นผิว

การพ่นผงอลูมินาแบบละเอียดพิเศษลงบนพื้นผิวของวัสดุพลาสติก สี แก้ว โลหะผสม และโลหะ สามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานการกัดกร่อน ความเสถียร และความแข็งแรงของพื้นผิวของวัสดุ

• ตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวเร่งปฏิกิริยา

อลูมินาที่ละเอียดมากมีลักษณะการดูดซับที่แรง มีจุดแอคทีฟที่พื้นผิวหลายจุด มีกิจกรรมปฏิกิริยาและความสามารถในการคัดเลือกสูง และให้สภาวะที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยา อลูมินาทรงกลมที่ใช้โดยตรงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถลดการเสียดสีและเพิ่มอายุการใช้งานของตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการผลิต

• น้ำยาขัดเงาทางกลเคมี

การขัดเงาด้วยสารเคมีมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในชิปวงจรรวม ระบบเครื่องกลไมโครอิเล็กทรอนิกส์ และฮาร์ดไดรฟ์ของคอมพิวเตอร์ เนื่องจากเป็นวัสดุขัดเงา อลูมินาทรงกลมจึงสามารถหลีกเลี่ยงรอยลื่นได้ ผงอลูมินาทรงกลมมีความหนาแน่นในการบรรจุสูง ซึ่งสามารถลดการกระเจิงของตัวเรืองแสง ลดการสูญเสียแสงที่ส่องผ่านได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงสามารถปรับปรุงความสว่างของหน้าจอได้

• วัสดุเรืองแสง

ผงอลูมินาทรงกลมมีความหนาแน่นในการบรรจุสูง ซึ่งสามารถลดการกระเจิงของตัวเรืองแสง ลดการสูญเสียแสงที่ส่องผ่านได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงสามารถปรับปรุงความสว่างของหน้าจอได้

• อุตสาหกรรมปิโตรเคมี

ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี อลูมินาเป็นสารพาหะที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด

ที่มาของบทความ: China Powder Network