纳米氧化铝
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纳米氧化铝范文第1篇
1沉淀法
沉淀法［46］是指在溶液中加入一些易与溶液中的离子结合而形成沉淀的特殊离子，通过控制沉淀剂的加入量及滴加速度，来控制沉淀的颗粒粒径，从而制备出微纳米材料。早在1983年苏勉曾等［47］就用共沉淀法合成了LaOCl-BiOCl体相材料。方法为将经草酸盐共沉淀混合的La2O3和Bi2O3与NH4Cl，KCl混合均匀，在450℃下保温2h后升温至900℃保温15min，再经洗涤干燥后得到LaOCl-BiOCl白色晶体，并讨论了该体系的发光性能。Hls等［22］在LaCl3•7H2O中加入NH4OH，反应得到的凝胶沉淀La(OH)2Cl，经过滤、洗涤、393K干燥，在N2中823K焙烧6h，即得到LaOCl纳米材料，同时讨论了其对CO2的吸附性能。Podkol-zin等［48］通过将LaCl3•7H2O与NH4OH水溶液在Ar气保护下进行反应，将得到的沉淀用水洗涤、干燥后，于823K在空气中焙烧8h，得到LaOCl纳米材料。采用共沉淀法制备微纳米材料的优点是反应条件比较温和、成本相对较低、反应时间短、反应过程容易控制、产物纯度较高。但是目前用此法合成氯氧化物纳米材料的报道很少，因为其结晶度不好，而且很难保证形成的氯氧化物在纳米尺寸范围内，沉淀易团聚，分离形成的沉淀颗粒有一定的困难。为改善此团聚现象，可以适当加入一些表面活性剂对颗粒表面进行改性处理。
2液相-高温焙烧法
纳米氧化铝范文第2篇
[论文摘要] 本研究是针对产业升级、产品换代和市场需求而开发的家电彩板卷材新型功能涂料。通过纳米材料深加工制备纳米改性剂的方法对传统材料进行改性，研制的纳米改性彩板卷材涂料的性能得到了显著提高。通过这一研究，既为纳米材料 工业 化应用找到了市场，也为国内家电、汽车行业用彩板产品的升级换代做出了有益的探索。
彩板卷材的制造还是我国近年 发展 起来的新兴朝阳产业，深受建筑业和成型加工制造业的青睐。但是，我国目前彩钢板带产品还是以通用型为主，质量一般，品种单一，约85%的产量用于建筑业，而用于汽车、家电领域的高端产品，还是依赖进口。为了改变这种现状，我们在应用纳米材料对传统材料的改性技术方面进行了研究，使通用型卷材涂料的性能得到了全面改善和显著提高，为探索提高家电板卷材质量进行了有意义的尝试。
1 实验部分
1.1 原辅材料
①纳米氧化铝及纳米氧化锆粉体(大连路明纳米材料有限公司)；②小分子型纳米超分散剂(自制)； ③a370氨基交联树脂(首诺)； ④z-390聚酯、s-199封闭型聚氨酯(无锡阿科力化工有限公司)； ⑤adp、kc等涂料助剂(顺德赛富龙化工有限公司)；⑥通用着色颜料(市售)；⑦s-150芳烃溶剂、pma、dbe高沸点溶剂等(市售)。
1.2 设备仪器
①phn-06实验型珠磨机(德国派勒公司)；②lbm-t1变频高速分散机、lbm-t2实验室篮式砂磨机(东莞郎力机械有限公司)；③101-1a型数显电热干燥箱、xb12~25线棒涂布器、qjl型牛顿冲击试验器、mikrotest6g涂层测厚仪、tcb漆膜杯突仪、wxj-ii t弯机、pph-1铅笔硬度计、dc-p3型全自动测差计、mg268-f2光泽度仪、zhy自动划痕仪、fqy025a盐雾腐蚀试验(化玻仪器商店市售)、tem-ii型扫描隧道透射电镜(国产)。
1.3 纳米改性剂的制备
在 电子 秤上称取原始粒径≤50nm的粉体纳米氧化铝200份于2000ml塑胶杯中， 加入800份n-甲基吡咯烷酮和5份小分子型超分散剂，置于lbm-t1高速分散机分散20~30min，再移至填充有ø0.05~0.1mm锆珠的phn-06实验。
1.4 新型家电板卷材涂料的制备
涂料设计配方见表1-1。面漆-ⅰ(空白对照)、面漆-ⅱ及面漆-ⅲ,均按常规涂料生产工艺制备，使用lbm-t2篮式砂磨机研磨分散细度至≤10µm，过滤、制板、检验。
表1-1 纳米材料改性家电板卷材涂料基础配方
原 材 料
重量份，wt
面漆-ⅱ
面漆-ⅲ
s-150芳烃溶剂
z-390聚酯
a370氨基交联树脂
纳米氧化铝超细粉体
adp助剂
kc助剂
中闪银颜料
涂料助剂 *
(al 2 o 2 ) n x- nmp 纳米改性剂 **
pma/dbe(混合比=4∶1)
8.0~12.0
50.0~55.0
6.0~10.0
1.0~3.0
1.0~1.5
0.2~0.5
5.0~8.0
2.0~3.0
--
5.0~8.0
5.0~10.0
50.0~55.0
6.0~10.0
--
1.0~1.5
0.2~0.5
5.0~8.0
1.0~2.0
5.0~15.0
3.0~5.0
* 涂料助剂包括: 分散剂、防沉剂、消泡剂、流变剂等；** 无需与其它组分混合研磨，后添加分散均匀即可；面漆-ⅰ不添加纳米材料。
2 结果与讨论
2.1 纳米氧化铝表面改性前后的微观表征
本研究对纳米改氧化铝改性前后进行了微观表征，见图2-1所示。
(a) 改性前的纳米氧化铝粒子的团聚状态
(b) 改性后的纳米氧化铝的分散状态
(c) 被小分子型超分散剂包覆的纳米氧化铝粒子
图2-1 纳米氧化铝改性前后的(tem)电镜照片
纳米粉体粒子大多是疏液的团聚体，因此常需要对其进行表面处理后，才能实际应用。利用表面活性剂使高分子化合物、无机物、有机物等物质覆盖于微粒子表面，以达到表面改性的目的。从以上电镜照片可以清晰地看到，纳米粒子改性前后的差异性。通过使用小分子型超分散剂对纳米粒子表面进行外膜层(胶囊式)修饰，在粒子表面包覆上一层膜物质，使粒子表面特性发生改变。图2-1(c)与(a)不同的是，包覆的这层膜是均匀的。
纳米改性剂一般都是先制备分散浆或悬浮液，再添加到聚合物或涂料体系中进行化学或物理改性。分散浆或悬浮液的制备过程多采用机械力的破坏作用，如采用高剪切、珠磨、球磨、辊压研磨等方式，消除纳米粒子团聚体微粒之间的库仑力和范德华力，从而使其均匀地分散在介质当中。由于辅助使用了纳米粒子表面活性剂(如超分散剂等)，其结构中的锚定基团，通过离子键、共价键和氢键等与纳米粒子形成多点吸附，就可以在纳米粒子表面形成一层单分子或多分子的保护层，从而降低了粒子的表面张力。当包覆了保护层的粒子做布朗运动相互接近时，保护膜互相压缩、重叠，导致体系能力升高和自由能增大，在粒子间产生空间位阻势垒，使其很难再发生团聚。高分子保护膜增大了粒子之间最接近的距离，减小了范德华力的相互作用，同时也增大了空间位阻效应，吸附层越厚，空间位阻就越大，分散就越好，分散体系就越稳定[1]。
当然，以上是从机械力的角度分析了高分子表面活性剂对纳米粒子分散原理。但还有另一种解释，就是采用同电相斥、异电相吸的原理，选择与纳米粒子所带相反电荷的高分子表面活性剂，通过异电荷吸附原理在纳米粒子表面形成均匀排列的保护膜层。由于高分子表面活性剂包裹在粒子外层空间形成了同电排斥的屏障，从而使纳米粒子的分散体系处于稳定状态。若纳米粒子在分散介质体系中的固体含量不超过颜基比的限值，该分散体系呈悬浮液状态；若颜基比超过限值，该分散体系呈浆稠状态[2]。
本文之所以在此讨论纳米粒子团聚体与分散态的重要性，是因为通过进一步的深入研究和实验，得出的数据结论具有普遍意义和代表性。
2.2 纳米材料对涂料性能的影响
2.2.1 (al2o2)nx-nmp改性聚合物的光谱表征
图2-2是表征纳米氧化铝改性剂对卷材涂料用的传统聚酯改性前后的红外图谱。毋庸置疑，二者存在显著的差异性。
unmodificd为改性前的图谱；modificd为改性后的图谱
图2-2 纳米氧化铝改性聚酯前后的红外光谱
2.2.2 涂层性能测试
纳米氧化铝不仅对传统聚合物的改性具有积极的作用，做为传统涂料用改性添加剂，为研究其对涂层性能带来的影响，依据hg/t3830-2006卷材涂料国家行业标准，本实验对面漆-ⅰ、面漆-ⅱ进行了性能对比检测试验，结果见表2-1。
表2-1 纳米材料改性家电卷材涂料物理机械性能 项 目
指 标
面漆-ⅰ *
面漆-ⅱ
面漆-ⅲ
细度,µm
粘度(涂-4杯),s
涂膜外观
涂层厚度,µm
漆膜密度,g/cm 3
光泽(60º),%
划格附着力,级
t弯试验,t
杯突试验,mm
耐mek擦拭,次
反向冲击性,j
铅笔硬度(擦伤)
人工老化试验
(uvb-313,1000h)
耐中性盐雾试验
5~10
110~115
平整光滑
25~35
1.1~1.2
88
3
6
100
9
3
变色2级
粉化1级
1000h,2级
5~10
115~120
平整光滑
25~35
1.1~1.2
85
3
6
100
9
3
变色2级
粉化1级
1000h,2级
5~10
100~105
平整光滑
25~35
1.4~1.6
92
2
8
300
9
6
变色1级
粉化0级
2000h,1级
注：试验钢板厚度0.75mm；漆膜为中闪银色；底涂为锶黄或锌黄
通用环氧或聚酯卷材底漆；*为空白对照。
以上检测结果执行标准：光泽度(60°): 采用mg268-f2光泽仪，按标准gb/t9754测定；铅笔硬度:采用pph-1型铅笔硬度计，按标准gb/t6789测定；耐冲击性:采用qjl漆膜冲击器，按标准gb/t1732测定；t弯试验:采用wxj-ii t弯机，按标准gb/t1731测定；耐盐雾性试验:采用日产fqy025a型盐雾试验箱，按照jisz2371盐雾试验方法测定。
2.2.3 纳米材料性状对涂层性能的影响
纳米氧化铝(al2o3)在对传统材料改性方面的应用，主要是利用其以下几方面的特性[3]：
1.特异的光学性能。在红外波段有很宽的强吸收效应，对波长在80 nm左右的紫外光也有很好的吸收效果。因而是优良的红外、紫外光屏蔽材料。
2.高表面化学活性。粒子表面有丰富的失配键和欠氧键，粒子本身富含孔洞(孔洞率高达30~40%)，具有很高的化学活性，在高分子合成方面具有广泛的应用前景。
3.优异的机械性能：高弹性、高硬度、高强度、耐高温、耐磨损。
4.优良的化学稳定性。用其制作耐腐蚀涂层材料，在纳米涂料应用方面已有成功的先例。
针对纳米氧化铝的这些特性，就不难解释表2-1的检测结果所表现出来的某些特异现象。
(1)纳米氧化铝做为改性剂，其添加形态和方式对影响涂层性能的差异性很大。以粉体形态添加到涂料组分中加工涂料与以制品添加剂(分散液)的形式后添加到研磨好的涂料制品中，对涂层性能的影响完全不同。前者对涂层性能的影响似乎不大；后者对涂层性能的影响则发生了质的飞跃。这种差异性说明，纳米材料在涂料中的应用，只有真正实现纳米化的添加，才能展现纳米现象和纳米效应，才能对传统材料实现真正意义上改性。
(2)纳米氧化铝改性剂对涂层性能的提高主要表现在涂层密度的变化，即同等干膜厚度，面漆-ⅲ比面漆-ⅱ的涂层密度平均增加了30%，这显示出面漆-ⅲ的涂层致密度的提高，导致了漆膜光泽度、附着性、坚韧性、耐磨性、抗划伤性、耐溶剂性等综合性能得到全面提升。一般情况下，漆膜硬度与柔性呈反比关系，而本实验的涂层机械性能却表现出非常规性，硬而不脆(6h/2t),杯突试验也达到8mm，耐mek擦拭超过300次而不露底…，这一系列的卓越性能，是纳米现象和纳米效应的展现。添加纳米粉体的涂料涂层，漆膜t弯性、光泽和硬度等性能与空白对照组没有明显差异；而添加纳米改性剂的涂料涂层，与空白对照组和添加纳米粉体组，则有显著提高。这说明，漆膜柔韧性提高，光泽增强，同时具有较好的硬度，是由于纳米改性剂粒径小、吸油量低等特点，因此能够增强漆膜的表面光滑性、硬度。
(3)由于纳米氧化铝具有很宽泛的光学效应，对紫外光有很好的吸收效果，因此经其改性后的涂层表现出优异的抗老化性(1000h的uvb辐照，变色1级、粉化0级)，可以防止光照引起的褪色，并提高色彩的稳定性。
(4)本实验表明，面漆-ⅰ与面漆-ⅱ的耐盐雾腐蚀没有明显差异,这可能与纳米团聚粉体的分散程度相关；添加纳米改性剂后的涂层(面漆-ⅲ)耐腐蚀性能增强，盐雾试验则通过了2000h，耐蚀程度达到1级。一般而言，固化后的有机涂层是由高分子基材和大的颜料颗粒组成的,这样就不可避免地产生微小的孔,也称为“结构孔”。而空气中的h2o和o2分解后产生的h+和oh-通过这些结构孔能不断地参与涂层的电化学腐蚀反应，导致漆膜被腐蚀。如果在传统涂料中加入分散状态的纳米材料，这些结构孔(孔径大于1nm)将会被填充，从而提高漆膜的致密度和耐腐蚀性能，实现腐蚀介质的“零渗透”。同时利用纳米材料大的表面积和表面能，可提高被保护金属和涂层之间的不饱和键之间的结合强度，增强涂层与基体(金属底材)以及涂层与涂层之间的结合力[4]。
3 结语
由于本实验辅助使用了纳米粒子表面活性剂(即小分子型超分散剂等)，其结构中的锚定基团，通过离子键、共价键和氢键等形式与纳米粒子形成多点吸附，就可以在纳米粒子表面形成一层单分子或多分子的保护层，从而降低了粒子的表面张力。当包覆了保护层的粒子做布朗运动相互接近时，保护膜互相压缩、重叠，导致体系能力升高和自由能增大，在粒子间产生空间位阻势垒，使其很难再发生团聚。高分子保护膜增大了粒子之间最接近的距离，减小了范德华力的相互作用，同时也增大了空间位阻效应，吸附层越厚，空间位阻就越大，分散就越好，分散体系就越稳定[5]。
运用纳米技术改进传统卷材涂料的方法很多，本文着重探讨了采用化学-机械制程法，添加纳米改性剂改性传统的卷材涂料，并测试涂料及涂膜各项性能，讨论纳米材料分散状态对涂层性能的影响。研究实验表明:
1.现有的通用涂料机械设备，是无法重新实现纳米粒子团聚体的纳米化过程，因此，也就无法展示纳米现象和纳米效应；
2.利用专用机械设备(如德国派勒公司的phn纳米珠磨机),配合使用小分子型超分散剂, 采用机械-化学制程法,可以实现纳米团聚体的二次纳米化过程，制备稳定态纳米改性剂；
3.只有稳定态的纳米材料才能实现对传统聚合物或涂料的改性，全面提升传统材料的理化性能，从而在真正意义上体现纳米科技效应。
参考 文献
[1] 张玉龙等. 纳米改性剂.国防 工业 出版社.2004版.
[2] 张玉龙等. 有机涂料改性技术.机械工业出版社.2007版.
[3] 童忠良主编. 纳米化工产品生产技术.化学工业出版社.2006版.
纳米氧化铝范文第3篇
关键词：聚氨酯弹性体；超临界纳米氧化铝；酮连氮法；力学性能
DoI：10.15938/j.jhust.2016.06.022
中图分类号：TQ323.8
文献标志码：A
文章编号：1007-2683（2016）06-0117-06
0.引言
聚氨酯弹性体是一种由低聚物多元醇柔性链构成软段、二异氰酸酯及扩链剂构成硬段，软段和硬段相互排列，形成重复结构单元的嵌段聚合物，它具有硬度范围宽、耐磨性能好、机械强度高、回弹性好等特点.影响聚氨酯弹性体机械强度的主要因素是异氰酸酯基（-NCO）的含量，随着R值（即-NCO/-OH摩尔比）的增加直到某一比例之前，力学性能始终与-NCO含量成正比，为了考虑实际生产的成本问题，在降低R值的前提下，通过掺杂氧化铝使弹性体达到较高的机械强度。
通常聚氨酯的合成方法主要有一步法，预聚体法和半预聚体法3种采用预聚体法和酮联氮法可以有效的降低合成过程中体系粘度过大的问题，使得纳米氧化铝（Nano-Al2O3）更容易分散在有机体中，同时，以乙醇为溶剂采用超临界法改性无机纳米氧化铝粒子表面，以提高其在聚合物基体中的相容性或分散性，最终制得Nano-Al2O3/PU弹性体，通过FTIR、XRD和SEM测试方法分析Nano-Al2O3/PU弹性体微观形貌，并且进行了力学性能的测试和分析。
1.实验部分
1.1主要原料
4，4’二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI），纯MDI-100为烟台万华聚氨酯有限公司产品；聚醚二醇（PPG-2000），羟值为56±5 mgKOH/g为上海齐泰海绵有限公司产品；二乙烯三胺（DETA）为江都市嘉利化工厂产品；环氧树脂（E-51）为蓝星化工新材料股份有限公司产品；纳米氧化铝（Nano-Al2O3）、正己烷、丙酮均为市售。
1.2 Al2O3/PU弹性体的制备
1）纳米氧化铝表面改性：将纳米粒子与乙醇按一定比例加入到反应釜中，在241℃、10MPa的超临界条件下保持10min，取出粒子、烘干待用.
2）Al2O3/PU弹性体的制备：第l步，将聚醚多元醇加入三口烧瓶中，在120°C，0.08MPa的负压下减压脱水1.5h左右，冷却到80°C，加入MDI，在80±5℃左右反应2.5h，然后脱气泡，冷却密封，制得预聚体待用，第2步，将正己烷和无机纳米氧化铝加入到超声设备中分散.同时也将DETA、丙酮按一定比例加入到烧瓶中，在常温下超声分散1h，将正己烷氧化铝体系加入到预聚体中，待溶解均匀后，以每分钟6～7滴的速度缓慢加入DETA、丙酮溶液.待完全加入后，进行1h的扩链反应.然后调节温度至70°C蒸馏，等待馏出物明显减少后，继续升温至100°C，同时用真空泵进行减压蒸馏，待反应物不再产生气泡，慢慢将剩余物降温至70°C，加入无水乙醇，回流搅拌半小时，待温度降至室温后将胶液倒出、封装制成A组分.第3步，用烧杯称取一定量的环氧树脂E-51和等质量的乙醇在常温下快速搅拌至均匀分散的无色溶剂时，此时E-51已经完全溶解，制成B组分，按固含量质量比7：1的物料配比将A组分与B组分混合并搅拌均匀，室温下在干燥器皿中真空脱泡2h，以除去混合时胶液中搅拌产生的气泡.最后放入烘箱，梯度升温至50°C固化3h，80°C固化5h成膜，即可制得Al2O3/PU弹性体.
1.3测试方法及条件
FT-IR：Bruker公司生产的EQUINOX-55型傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR），样品采用KBr压片、测试范围400cm-1～4000cm-1用于观察反应前后峰位的变化来确定反应的进行程度。
SEM：荷兰FEI公司生产的FEI Sirion200型扫描电子显微镜（sEM），观察Al2O3在聚合物基体中分散情况与断面形貌.样品采用在液氮中脆断，选取脆断面为观察面，将样品粘在导电胶上，用北京钢铁研究总院制备的KY SBC-12型x子喷镀仪，对样品喷金处理后进行测试.放大倍数为1000倍和5000倍。
2.结果与讨论
2.1红外光谱
图1中1#、2#和3#曲线分别是固化剂环氧树脂（E 51）、PU胶液和固化后PU胶膜的红外谱图.从l#可以看到图谱中909，840和758cm-1这3个吸收带是环氧基的振动吸收峰，1242cm-1处是芳香醚键的反对称伸缩振动峰，1508cm-1处是对位取代苯环的吸收带.从2#图谱看到在1726cm-1处是C=O基团的伸缩振动峰，3289cm-1是氨基甲酸酯中-NH一的伸缩振动和乙醇中-OH的伸缩振动峰，另外在2280cm-1附近没有发现-NCO基团峰，这说明体系中的-NCO基团和-OH基团完全反应生成了氨酯基，1600cm-1为苯环中的C=C骨架的伸缩振动峰，1225cm-1处为羧酸中C-O的伸缩振动峰，1100cm-1处为脂肪醚键（-O-）的振动吸收峰.在3#图谱看到在1112cm-1附近是Al-O的伸缩振动峰，506cm-1和480cm。处出现了Al-O的弯曲振动峰，而且未发现环氧基吸收峰，说明环氧树脂中环氧基团与胺基完全反应，通过红外光谱分析表明聚氨酯胶膜中无NCO和环氧基团剩余，说明MDI与聚醚二醇反应完全，生成了目标产物聚氨酯。
2.2 SEM分析
图2为聚氨酯弹性体的SEM图，其中a、b、c分别为SCE-Al2O3质量分数为2%，3%，4%的Al2O3/PU的SEM图，d图为2%未经处理的Al2O3/PU的SEM图，放大倍数均为1000倍，在图2a中，深色区域为PU基体，浅色区域是掺杂的Al2O3，其断裂面平整光滑；Al2O3在基体中以纳米级尺寸存在并分散均匀.图2b中断裂面出现了明显的波纹和凸起，说明此时粒子与基体相容性相对较差，有部分团聚.图2c中波纹、凸起更加明显，这是由于SCE-Al2O3，加入量的增大导致粒子的团聚，这会使基体受力时产生应力集中点，出现应力缺陷，性能下降.图2d中未经过处理的Al2O3在质量分数2%就出现很明显的团聚现象，这是由于未经过超临界处理的粒子在基体中分散性不好，改性效果较差.图2e为质量分数2%的SCE-Al2O3/PU拉伸断面放大5000倍的SEM图.图中可以看，Al2O3粒子大部分包覆在基体中，有微小部分堆积，也有部分Al2O3在表面.PU断裂面平滑，基本观察不到Al2O3和PU的相界面，与基体结合面模糊，这是因为Al2O3与PU基体有较好的相容性，能有效的连结，断裂时应力分散均匀，并且断面出现银纹，出现韧性断裂，改性效果良好，基体受力平均传递在Al2O3/PU上，图2f为质量分数2%的未经超临界处理的Al2O3/PU拉伸断面放大5000倍的SEM图.可以看出未处理的Al2O3，为2%时分散不均匀，大部分能与基体较好的混合，但团聚明显增加，断面中的Al2O3，含量明显变大，造成应力集中点，会导致材料的拉伸强度急∠陆怠
2.3 XRD分析
图3a、b、c分别为未处理的氧化铝、超临界处理5min和10min氧化铝的XRD谱图，从图中可以看出氧化铝在26.6°和28.3°有很强的衍射峰，但随着超临界处理时问的不同，衍射峰出现了不同程度的削弱.比较a、b两条曲线发现b曲线衍射峰强度明显小于a曲线.这是由于超临界处理氧化铝粒子的时候，是氧化铝处于液体和气体之间的超临界状态，这时晶核的成核速度大于晶核的成长速度，这就使得处理前后的Nano-Al2O3的结晶状态发生了变化，b、c两条曲线衍射峰的不同主要是由于不同处理时间，乙醇与纳米级别粒子混合的均匀程度不同，氧化铝表面带有更多的羟基，就更容易和有机基体相容，从而提高Al2O3，和聚氨酯两相问的相互作用。
图4分别为未经过超临界处理的质量分数1%，2%的Al2O3/PU弹性体XRD曲线.可以看出在未处理的Al2O3在质量分数为1%时，能够良好的分散在基体当中不发生结晶现象，然而当质量分数上升到2%时，在28.3°时出现了Al2O3的结晶峰，这说明在2%时粒子已经开始发生团聚现象，此结果与前文中SEM图像的结果相符。
图5分别为质量分数1～4%的Al2O3/PU弹性体XRD曲线，Al2O3质量分数为1%至3%时，2θ在24～30°范围内都没有出现结晶峰，表明Al2O3此时与聚氨酯基体问形成了较强的嵌合作用，没有形成明显的晶格结构，当Al2O3质量分数为4%时，在28.3°出现结晶峰.其原因主要是Al2O3含量过大，相互问的作用增强，Al2O3团聚，使其在基体中的分散性下降，Al2O3结晶结构又显现出来.这也验证了之前SEM图谱中无机粒子含量大时的团聚现象。
2.4拉伸强度和断裂伸长率
表1为Al2O3/PU的拉伸强度和断裂伸长率测试结果，从表中可以看出，当Al2O3，质量分数同为1%时，未经处理的和SCE-Al2O3粒子，对基体性能的改善差别不大，但当同为2%掺杂量时SCE-Al2O3，粒子对基体性能的提高要远远好于未经过处理的粒子，这是因为SCE-Al2O3粒子表面大多带有羟基，更容易与基体结合一定程度上阻断了粒子之间的结晶，使得能够更好的改善基体性能。
同时SCE-Al2O3在含量较低时，Al2O3/PU复合材料的拉伸强度随着其质量分数的增加呈上升趋势.SCE-Al2O3粒子的掺杂量为2%时，Al2O3/PU弹性体的拉伸强度最大.相对于纯PU，当掺杂量为1～3%时，Al2O3/PU拉伸强度分别提高了20.19%，25.36%，22.46%.当添加的Al2O3超过最大限度时，Al2O3/PU的拉伸强度开始下降.当掺加量为4%，Al2O3/PU的拉伸强度只提高了12.28%.这是由于Al2O3掺加量较小时，纳米级的Al2O3粒子能够很好的和聚氨酯基体交联，有很强的界面作用，形成很强的交联作用，Al2O3作为交联点承受大部分的应力，吸收了大部分的能量，这就使体系的拉伸强度增强.随着Al2O3不断的加入交联点越来越多，拉伸强度也越来越大.但是随着Al2O3粒子加入到一定的程度，一些不能良好嵌入到基体中的粒子就会发生团聚现象，团聚的粒子团可达到微米级别，就会形成应力缺陷，致使拉伸强度下降。
对于断裂伸长率，从表中可以看出，Al2O3，刚开始添加时，随着Al2O3质量分数的增加，Al2O3/PU胶膜的断裂伸长率增加，SCE-Al2O3在PU的掺杂量为3%时，Al2O3/PU弹性体的断裂伸长率最大.相对于纯PU，1～4%Al2O3/PU的断裂伸长率分别提高了19.90%，26.37%，24.38%，13.43%.而未经超临界处理的粒子在断裂伸长率上1%和2%分别只提高了18.91%和8.96%。
主要是由于聚氨酯的软段达到一定长度会发生结晶，结晶的链段自由旋转受到限制，柔性下降，相分离程度下降，这对断裂伸长程度有很大的不利影响.通过加入Al2O3粒子，Al2O3与基体的嵌合，破坏了软段的结晶，SCE-Al2O3粒子有很大的比表面积，能与PU良好的交联，形成大的氢键作用，增加硬段的比例，是微相分离的程度增大.使得弹性体的定伸模量增强，而未处理的粒子由于自身团聚效应大，不具有超临界粒子那样大的比表面积，故对伸长率的提高不明显。
对于SCE-Al2O3的质量分数超过最大掺杂量时，胶膜断裂伸长率开始下降，这是因为过多的Al2O3自身大量团聚，破坏了胶膜的连续性，使胶膜出现过多的缺陷，在外力的作用下造成胶膜破坏性的宏观开裂，也会造成断裂伸长率的下降。
3.结论
本文利用超临界法改性Al2O3，以MDI、聚醚二醇、二乙烯三胺为原料，环氧树脂为固化剂，通过原位聚合制得Al2O3/PU弹性体.并对nano-Al2O3及其掺杂的PU胶膜进行各项性能测试，所得结论如下：
纳米氧化铝范文第4篇
关键词：粉煤灰 超细 氢氧化铝
中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（b）-0068-01
1 实验部分
1.1 实验原料
1.2 实验步骤
1.2.1 粉煤灰中氧化铝的活化
选用碳酸钠为活化剂，利用高温分解产生的Na2O作为改性剂，Na2CO3的用量依据粉煤灰的化学组成以及方程中化学计量比确定。调整好粉煤灰和碳酸钠质量比后，通过其混合料在一定温度和一定时间下焙烧，使其中的惰性的Al2O3充分活化，并最大限度的提取。
1.2.2 氧化铝的溶出过程
将焙烧后的粉煤灰放入回流反应器中，加入蒸馏水加热一定时间后加入盐酸，通过控制Hcl的用量来充分提取Al，除去Si杂质。
1.2.3 氯化铝溶液提纯
氯化铝溶液提纯的具体制备过程如下：先将硅铝分离后的氯化铝溶液的pH值调至5～6，将生成的沉淀过滤、洗涤；然后以氢氧化钠溶液溶解该沉淀，至液相的pH>9，再次过滤、洗涤，得到纯化的偏铝酸钠溶液；向溶液中加盐酸生成氯化铝溶液。
1.2.4 氢氧化铝的溶出
向提纯后氯化铝溶液加入无水乙醇形成共同溶液，再加入NaOH溶液制取Al（OH）3。通过控制NaOH溶液的用量与浓度，精确控制溶出液的pH值来控制Al（OH）3在溶出液中的过饱和度，从而实现对晶体成核和长大速度的有效控制。
2 实验结论
2.1 焙烧温度和时间的影响
通过实验发现，调好粉煤灰和碳酸钠质量比后，其混合料的焙烧温度和时间对粉煤灰中氧化铝的活化影响最为明显。
通过实验发现，焙烧料在800 ℃～1000 ℃ 焙烧和制Al（OH）3工序相同情况下，Al（OH）3提取率相差不大。所以在实际生产中，在调整好粉煤灰和碳酸钠质量比后，保证粉煤灰中氧化铝的活化情况下，应尽量降低焙烧温度和时间，减少能耗，降低成本。
2.2 氯化铝溶液提纯
盐酸酸浸后所得的溶液为氯化铝溶液，除含铝离子外，还含有少量其他杂质离子，如含有少量的Fe3+、Mg2+、Ca2+、SiO2-等杂质，由实验得出，当pH值在5左右时，铝离子以氢氧化物沉淀形式存在，沉淀同时吸附一些含Si杂质，而镁离子和钙离子还未开始沉淀，与钠离子、氯离子等可溶性离子一起存在于溶液中。由于铝离子具有酸碱两性，当继续向得到的氢氧化物沉淀中加入氢氧化钠至pH>9时，铝离子即以偏铝酸根形式溶出，由此可将铝离子与镁离子、钙离子等杂质离子分开，得到纯化的偏铝酸钠溶液，再加盐酸。
铁离子的去除是利用氢氧化铝的两性的化学性质，通过控制pH值可将Fe（OH）3去除。将氯化铝溶液用氢氧化钠溶液调pH值至3.0～3.4之间，在此pH范围内，铁以氢氧化物沉淀形式存在。
3 结论
（1）将粉煤灰与Na2CO3以质量比0.7639∶1的比例均匀混合，在800 ℃～1000 ℃下焙烧，用HCl调节溶出液的pH值，对溶出液进行提纯，将其中的杂质硅、铁、镁和钙除去。用浓度为1.0 mol/L的NaOH控制溶出液的pH值为5.0～5.4，使Al（OH）3充分析出。将Al（OH）沉淀用蒸馏水充分洗涤过滤后，于110 ℃充分干燥，可获得的Al（OH）3粉体。
（2）采用此方法从粉煤灰中提取Al（OH）3粉体具有工艺条件易于控制、成本低、污染少、便于生产、粒度可控等特点，是一种较理想的从粉煤灰中提取Al（OH）3粉体的有效方法。
参考文献
[1] 季惠明，卢会湘，郝晓光，等.用煅烧――沥滤工艺从粉煤灰中提取高纯超细氧化铝[J].硅酸盐学报，2007，35（12）：1657-1660.
[2] 季惠明，吴萍，张周，等.利用粉煤灰制备高纯氧化铝纳米粉体的研究[J].地学缘，2005，12（1）：220-224.
[3] 张晓云，马鸿文，王军玲.利用高铝粉煤灰制备氧化铝的实验研究[J].中国非金属矿工业导刊，2005（4）：27-30.
纳米氧化铝范文第5篇
【关键词】拜耳 铵明矾 碳酸铵铝石 有机铝水解 氧化铝 亚微米
【前言】亚微细高纯氧化铝因其粒度细、纯度高、易烧结成坚硬高档物体，广泛用于电子工业陶瓷基片、高压钠灯管、特殊陶瓷、磨料、刀具等器材上，价格昂贵。亚微细高纯氧化铝国内外均有报道，其制造方法有铵明矾热解法、碳酸铵铝石热解法、有机铝水解热解法，放电火花法和拜耳法等。我所对易工业化的前三种方法进行几十年的试验和投产，其中铵明矾和碳酸铵铝石热解法因环境污染或成本问题被迫停产。上世纪80年代末开始采用有机铝，实用乙醇铝、异丙醇铝为原料进行水解热解试验，中试和试生产试验单采用异丙醇铝为原料，上级下达的该三个试验课题均通过鉴定，均肯定研究成果的工艺技术先进，属高新技术，具有国际水平，自2000年建厂以来持续生产至今，现正在浙江台州地区兴建一座占地面积三十亩地的生产基地，准备扩大生产。
【试验部分】：
1、试验原料由本所合成的高纯异丙醇铝或乙醇铝为主要原料，水解溶液用去离子水与化学纯的异丙醇或乙醇为原料。
2、分析测试仪器用日本岛津公司的ICPE-9000全谱直读型电感耦合等离子发射光谱仪、美国康塔公司的NOVAl000e型比表面积和孔径分析仪，2HF-02型质谱化WFX-ID型原子吸收分光光度计SP-2305型气相色谱仪JEM-200CX型透射电子显微镜和XDT-10型电子显微镜RAX-10型x射线衍射仪LCT-2型差热分析仪。
3、简单工艺流程如下（图1）：
4、水解焙烧反应式（如下）：
【结果与讨论】多次循环水解与焙烧的结果统计，得出Al2O3的平均产率97.5%，回收无水异丙醇含水量0.25%左右，宜作高纯异丙醇铝的合成原料，回收含水的异丙醇含水量均为11.7%左右，符合作下次水解的循环液，异丙醇回收率80.1%。
氧化铝中杂质测定：水解所采用异丙醇铝的纯度对焙烧后α-Al2O3纯度影响列于表1。
表1说明，经多次蒸馏比一次蒸馏制取的醇铝做为水解原料所获α-Al2O3纯度较高。
表2说明，水解每次回收液作下一次水解用液，初次水解经过5次循环水解后再进行第6次循环水水解，所得α-Al2O3的纯度与初次水解结果差不多，Al2O3对于Si、Na、Mg、Cu、Fe五种杂质必须严格控制，近年来采用检出限低、准确度高的ICP-AES电感耦合等离子体发射光谱仪控制分析以上五种杂质，产品合格：例举为下：2012，2，24测γ-Al2O3
Si Fe Na Mg Cu
27 17 4 4 7
2012.2.27测α-Al2O3
40 20 10 6 5
氧化铝物理性能测定：图2为水解反应的热分折曲线，由图可见，100℃时出现的吸热效应为吸附水脱除造成，457℃前后出现的吸热效应区为水合氧化铝中结构水逐步排除而后转变成无定形Al2O3，1251℃呈现的热效应与相变为α-Al2O3有关，由热重曲线可知，500℃已失去大部分结构水，升温至1300℃总失重为15.2%，由此计算推断及脱水吸热效应区来判断，水解产物的水合氧化铝化学式为AIO（OH）和Al2O3・H2O，升温焙烧过程中的相变为：（如下）
Al2O3晶型测试说明：提高焙烧温度和延长焙烧时间有利于制备高含量Al2O3。表3列出不同条件下制得氧化铝的粒径。
对γ-Al2O3和α-Al2O3抽样测试其物理性能，结果如下：
γ-Al2O3真比重3.334g/cm3、比表面积214m2/g、孔体积1.188cc/g，孔直径6.3nm；α-Al2O3真比重3.854g/cm3、比表面积9.246m2/g、散装密度O.9g/cm3，粒径分布0.1-0.5μm和0.030.09μm，α晶型，以上性能对加工二次制品较好。尤其在做氮化铝厂家反映其烧结温度大幅度降低。
图3为不同条件所得氧化铝电镜照片，参见表3。
从照片看出，α-Al2O3产品粒子外表形状为球形或土豆形，γ-Al2O3粒子外貌为针状柱形，其粒径接近纳米范围。
表4列出国外报道的各法与本法α-Al2O3物理性能。
