專利名稱：氧化鋁涂層漿料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泡沫氧化鋁漿料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前貴金屬作為活性組分的負(fù)載型催化劑廣泛應(yīng)用于化工、煉油以及汽車尾氣處理?；钚越M分在載體內(nèi)非均勻分布可以降低貴金屬的用量，提高貴金屬的利用率；同時， 在許多反應(yīng)中非均勻分布的催化劑也表現(xiàn)出比均勻分布的催化劑更好的活性、選擇性和壽命。早期往往通過對浸漬的控制來達(dá)到非均勻分布的效果，但往往難以控制催化劑的分布范圍。這就需要提供一種特殊的載體，該載體由惰性內(nèi)核和涂層組成，只有涂層吸附金屬并且涂層厚度可控，這就是層狀復(fù)合載體。在該載體上浸漬上催化劑就制得了厚度和分布范圍可控的非均勻性催化劑，如專利ZL02100598. 2報道了汽車尾氣凈化催化劑。該發(fā)明汽車尾氣凈化催化劑以堇青石蜂窩狀陶瓷基體為第一載體，以氧化鋁涂層漿液(含氧化鋁、貴金屬)為第二載體。通過將第一載體浸漬在涂層漿液中，一次性噴涂制成催化劑。再如在乙苯催化脫氫 氫氣選擇性氧化反應(yīng)過程中，專利US6177381和CN1479649A報道了層狀復(fù)合載體。載體有一個內(nèi)核例如α-氧化鋁和一個無機(jī)氧化物的涂層例如氧化鋁。又如專利US6858769和CN1705510A報道了一種以鋁酸鋰為載體的氫氣選擇性氧化反應(yīng)催化劑。 該催化劑以堇青石為內(nèi)核，以鋁酸鋰為涂層。上述催化劑的共同特點是一方面使用一個惰性材料，如蜂窩陶瓷、堇青石、α 氧化鋁為載體的內(nèi)核，另一方面在載體上涂覆一層大比表面積的涂層材料以擴(kuò)大載體有效表面積。但是現(xiàn)有技術(shù)制備的圖層載體磨耗率較大，涂層強度和涂層與載體的結(jié)合牢固度較差，涂層易磨損或脫落，從而影響催化劑性能，限制了催化劑的長周期使用。制備涂層時的影響因素很多，但是漿料無疑是關(guān)鍵的影響因素之一。專利CN101491776A提供了一種制備涂層漿料的配方和制備方法，該漿料由平均粒度在10微米以下的鋁溶膠、活性氧化鋁制、 有機(jī)粘接劑、無機(jī)粘接劑、表面活性劑、PH調(diào)節(jié)劑組成。制備方法是將鋁溶膠、有機(jī)粘接劑、 表面活性劑、PH調(diào)節(jié)劑溶解在水中，在500 5000轉(zhuǎn)/分鐘的高速攪拌下混合均勻，而后加入無機(jī)粘結(jié)劑、活性氧化鋁粉末，高速分散10 180分鐘，所得氧化鋁漿料再在球磨機(jī)、砂磨機(jī)、珠磨機(jī)或膠體磨中研磨10分鐘 10小時，制成氧化鋁涂層漿料。制得的漿料在一定程度上提高了涂層的穩(wěn)定性，降低了磨耗率，但是該方法制備漿料制備過程復(fù)雜，周期長； 值得的漿料分散不夠充分使得漿料粒度較大；漿料穩(wěn)定差，長期放置顆粒度變化大甚至產(chǎn)生沉淀，另外，用該漿料制得的涂層載體，磨耗率偏大，涂層的牢固度也較差。需要對漿料配方和制備方法進(jìn)行改進(jìn)，提高生產(chǎn)效率的同時獲得一個分散好，顆粒度小并且穩(wěn)定性好的漿料，從而提高制備的涂層的牢固度，降低涂層的磨耗率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)中存在的漿料分散不均勻、穩(wěn)定性差的問題，提供一種新的泡沫氧化鋁漿料，該泡沫漿料具有分散好、顆粒度小、穩(wěn)定性好，制得的涂層結(jié)合牢固、磨耗率低的優(yōu)點。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種與解決技術(shù)問題之一相對應(yīng)的漿料的制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種泡沫氧化鋁漿料，以重量百分比計包括以下組分a) 1 25%的鋁溶膠；b) 5 50%的氧化鋁；c)0. 1 10%的發(fā)泡劑;d)0. 01 的陰陽離子調(diào)節(jié)劑；e)0. 1 5. 0%的涂層性能助劑；f) 10 90% 的水；其中陰陽離子調(diào)節(jié)劑選自氧化鋁、硝酸鋁、氯化鑭、氯化錫、硝酸鈰、氯化鎂、氯化亞錫、硝酸鑭、氯化鈣、鹽酸、硝酸或氨水中的至少一種；涂層性能助劑選自硅灰石、透輝石、 珍珠巖、硅酸鎂、硅酸鈣、鋁酸鎂、鋁酸鋯或高嶺土中的至少一種；發(fā)泡劑選自PVA、HPC、MC、 EMC、吐溫、司盤或聚乙二醇中的至少兩種。上述技術(shù)方案中，鋁溶膠以重量百分比計用量優(yōu)選范圍為5 25%，更優(yōu)選范圍為在5 20%;氧化鋁優(yōu)選方案為γ -Α1203、δ -Al2O3或θ -Al2O3中的至少一種并且粒度控制在10微米以下，以重量百分比計用量為10% 40%;發(fā)泡劑優(yōu)選方案由選自PVA、HPC或 EMC中的至少一種物質(zhì)I，與選自吐溫、司盤、聚乙二醇中的至少一種物質(zhì)II混合而成，物質(zhì) I與物質(zhì)II的重量比例為1 5 10 1，發(fā)泡劑以重量百分比計用量為0.5 10%;陰陽離子調(diào)節(jié)劑為氧化鋁、氯化鑭、氯化錫、硝酸鈰或氯化鎂中的至少一種或幾種，以重量百分比計用量為0. 05 ；涂層性能助劑為硅灰石、透輝石、珍珠巖、硅酸鈣或鋁酸鎂中的至少一種，以重量百分比計用量為0. 5 5% ；水為去離子水，以重量百分比計用量為40 70%。為了解決技術(shù)問題之二，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下一種用于解決技術(shù)問題之一的泡沫氧化鋁漿料的制備方法，包括以下步驟1)粉碎通過粉碎方法控制氧化鋁和助劑粒徑在10微米以下；2)混合將所需量的鋁溶膠、氧化鋁、陰陽離子調(diào)節(jié)劑、涂層性能助劑，在攪拌的情況下溶解在水中并充分混合，得到漿料I ；3)發(fā)泡；將所需量的發(fā)泡劑經(jīng)過發(fā)泡機(jī)發(fā)泡后，加入到漿料I中混合；4)乳化與研磨將所得的氧化鋁漿料在膠體磨中乳化、研磨，使得氧化鋁涂層漿料的平均粒度在5微米以下，制得泡沫氧化鋁漿料II ；將氧化鋁和性能助劑通過氣流粉碎法進(jìn)行粉碎；將所需量的鋁溶膠、氧化鋁、陰陽離子調(diào)節(jié)劑、涂層性能助劑，在2000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌下溶解在水中并混合0. 5 1小時，得到漿料I ；發(fā)泡劑和水加入到發(fā)泡劑中進(jìn)行發(fā)泡，獲得需要量的泡沫并且加入到漿料I中攪拌混合10 30分鐘，然后加入到膠體磨中進(jìn)行膠體研磨，膠體磨時間控制在0. 5 1小時， 得到需要的漿料。本發(fā)明一方面優(yōu)化了氧化鋁漿料配方，添加的陰陽離子調(diào)節(jié)劑一方面為漿料的體系穩(wěn)定提供了足夠的電解質(zhì)和一定得酸堿環(huán)境，在懸浮體系中，發(fā)泡劑和粒子通過表面吸附電荷之間的排斥力能夠達(dá)到高分散和穩(wěn)定的作用，另一方面也可以作為涂層載體或催化劑的輔助成分經(jīng)過高溫焙燒后可以與涂層氧化鋁作用起到穩(wěn)定涂層的作用；涂層性能助劑，主要是利用其與氧化鋁在高溫下生成的穩(wěn)定的成分從而有利于涂層；另一方面，發(fā)泡劑通過發(fā)泡劑的發(fā)泡，能夠使得發(fā)泡劑分散更加充分，并且獲得的泡沫質(zhì)量好，泡徑小，泡沫尺度均勻，這樣加入到氧化鋁漿料之中后，大量均勻的小泡沫阻止了氧化鋁顆粒的聚集，既能夠防止氧化鋁粒子因為聚集而顆粒度增大，又能夠使得粒子的分散更加均勻，同時高分散的發(fā)泡劑能夠在粒子外圍形成一個殼層，增大了顆粒間的距離，減小了范德華力的作用， 增大了懸浮液的電動電位從而使得分散體系達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。另外，通過發(fā)泡劑發(fā)泡提高了發(fā)泡劑的分散效率，生產(chǎn)效率也能夠大大提高。制得的漿料在噴涂時，由于顆粒度小，分散性好，霧化效果得到改善，能夠增加涂層的致密性，從而提高涂層的牢固度、降低圖層的磨耗率。使用本發(fā)明方法制得的泡沫氧化鋁漿料，漿料粒度d5(l均小于4um，放置15天后漿料粒度仍然維持在4um左右，30天時，漿料粒度仍然在5微米左右；用該漿料制得涂層1000轉(zhuǎn)磨耗率小于0. 15%，超聲30分鐘損失率能夠控制在0.3%以下。說明本發(fā)明制得的漿料具有顆粒度小，穩(wěn)定性好的優(yōu)點，用該漿料制得的涂層具有磨耗率低，牢固度高的優(yōu)點，取得了較好的技術(shù)效果。下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
具體實施例方式實施例1將300克水，1200克10%的鋁溶膠，40克濃度為20%的氯化鑭溶液，800克γ-氧化鋁粉，8克硅酸鈣，依次加入攪拌機(jī)中攪拌混合60分鐘，取10克HPC、5克司盤加水300克置于發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡制得泡沫，加入到上述漿料中，混合30分鐘，加入膠體磨中研磨40分鐘， 制得需要的漿料A。實施例2將500克水，1000克20%的鋁溶膠，70克濃度為50%的氯化錫溶液，1200克δ-氧化鋁粉，50克鋁酸鎂，60克透輝石依次加入攪拌機(jī)中攪拌混合30分鐘，取50克PVA、10克吐溫加水600克置于發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡制得泡沫，加入到上述漿料中，混合10分鐘，加入膠體磨中研磨50分鐘，制得需要的漿料B。實施例3將300克水，2000克40%的鋁溶膠，40克濃度為10%的氯化鎂溶液，40克濃度為 20 %的氯化亞錫溶液，300克0-氧化鋁粉，30克硅灰石依次加入攪拌機(jī)中攪拌混合40分鐘，取50克HPMCUO克聚乙二醇加水500克置于發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡制得泡沫，加入到上述漿料中，混合20分鐘，加入膠體磨中研磨30分鐘，制得需要的漿料C。實施例4將800克水，1000克40%的鋁溶膠，50克10%硝酸鋁溶液，50克10%硝酸鈰，300 克0-氧化鋁粉，300克γ -氧化鋁粉，20克藍(lán)晶石一次加入攪拌機(jī)中攪拌混合50分鐘，取 30克EMC、4克泊溶沙姆加水700克置于發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡制得泡沫，加入到上述漿料中攪拌混合15分鐘，加入膠體磨中研磨60分鐘，制得漿料D。比較例1將1200克水，1000克濃度10 %的鋁溶膠，10克PVA，7. 5克羥甲基纖維素，30克司盤80制成漿液，以2000轉(zhuǎn)/分鐘高速攪拌30分鐘，再加入2. 5毫升濃度為8%的硝酸， 37. 5克鉀長石，20克硅藻土，1000克γ -氧化鋁粉，繼續(xù)攪拌60分鐘，再在室溫下球磨4小時，制得氧化鋁漿料E。比較例2按照專利CN101491776實施例1的配方，將750克水，1000克濃度10%的鋁溶膠， 2. 5毫升濃度為8 %的硝酸，37. 5克鉀長石，20克硅藻土，1000克γ -氧化鋁粉，一次加入到攪拌機(jī)中攪拌混合30分鐘，取10克PVA，7. 5克羥甲基纖維素，30克司盤80，500克水加入發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡制得泡沫，加入到上述漿料中攪拌混合10分鐘，加入到膠體磨中研磨40分鐘，制得漿料F。實施例5將新鮮制備的漿料A，B, C，D，E，F(xiàn)用激光粒度儀測定其粒度大小和分布，結(jié)果見表 1。將粒徑為4毫米的堇青石小球加入到滾筒中，將滾筒加熱到200°C，控制滾筒溫度為200 轉(zhuǎn)/分鐘，將漿料A F分別噴涂到堇青石小球上，室溫下陰干，與80°C干燥2小時，而后升溫到120°C再次干燥2小時，1000°C焙燒12小時，得到層狀復(fù)合載體Atl &。載體的磨耗率和超聲損失率結(jié)果見表2。表1漿料的粒徑和分布
權(quán)利要求
1.一種泡沫氧化鋁漿料，以重量百分比計包括以下組分a)1 25%的鋁溶膠；b)5 50%的氧化鋁；c)0.1 10%的發(fā)泡劑；d)0.01 的陰陽離子調(diào)節(jié)劑；e)0.1 5.0%的涂層性能助劑；f)10 90%的水；其中陰陽離子調(diào)節(jié)劑選自氧化鋁、硝酸鋁、氯化鑭、氯化錫、硝酸鈰、氯化鎂、氯化亞錫、硝酸鑭、氯化鈣、鹽酸、硝酸或氨水中的至少一種；涂層性能助劑選自硅灰石、透輝石、珍珠巖、硅酸鎂、硅酸鈣、鋁酸鎂、鋁酸鋯或高嶺土中的至少一種；發(fā)泡劑選自PVA、HPC、MC、 EMC、吐溫、司盤或聚乙二醇中的至少兩種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述泡沫氧化鋁漿料，其特征在于鋁溶膠以重量百分比計用量為 5 25%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述泡沫氧化鋁漿料，其特征在于氧化鋁為Υ-Α1203、δ-Al2O3或 θ -Al2O3中的至少一種并且粒度控制在10微米以下，以重量百分比計用量為10 40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述泡沫氧化鋁漿料，其特征在于發(fā)泡劑由選自PVA、HPC或EMC中的至少一種物質(zhì)I，與選自吐溫、司盤、聚乙二醇中的至少一種物質(zhì)II混合而成，物質(zhì)I與物質(zhì)II的重量比例為1 10 10 1，發(fā)泡劑以重量百分比計用量為0.5 10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述泡沫氧化鋁漿料，其特征在于陰陽離子調(diào)節(jié)劑選自氧化鋁、氯化鑭、氯化錫、硝酸鈰、氯化鎂中的至少一種，以重量百分比計用量為0. 05 1%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述泡沫氧化鋁漿料，其特征在于涂層性能助劑選自硅灰石、透輝石、珍珠巖、硅酸鈣、鋁酸鎂中的至少一種，以重量百分比計用量為0. 5 5. 0%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述泡沫氧化鋁漿料，其特征在于水為去離子水，以重量百分比計用量為40 70%。
8.權(quán)利要求1所述的泡沫氧化鋁漿料的制備方法，包括以下步驟1)粉碎通過粉碎方法控制氧化鋁和助劑粒徑在10微米以下；2)混合將所需量的鋁溶膠、氧化鋁、陰陽離子調(diào)節(jié)劑、涂層性能助劑，在攪拌的情況下溶解在水中并充分混合，得到漿料I ；3)發(fā)泡；將所需量的發(fā)泡劑經(jīng)過發(fā)泡機(jī)發(fā)泡后，加入到漿料I中混合；4)乳化與研磨將所得的氧化鋁漿料在膠體磨中乳化、研磨，使得氧化鋁涂層漿料的平均粒度在5微米以下，制得泡沫氧化鋁漿料II。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種泡沫氧化鋁漿料及其制備方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的氧化鋁漿料粒度大、均勻性和穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生沉淀，長期儲存變化大，從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，值得的涂層均勻性和牢固度差的問題。本發(fā)明通過采用一種泡沫氧化鋁醬料及其制備方法，氧化鋁漿料包含水、鋁溶膠、氧化鋁、涂層性能助劑、陰陽離子調(diào)節(jié)劑、發(fā)泡劑；鋁溶膠、氧化鋁、涂層性能助劑、陰陽離子調(diào)節(jié)劑，在攪拌的情況下溶解在水中并充分混合，得到漿料I；用發(fā)泡機(jī)將一定量的發(fā)泡劑和水發(fā)泡，將泡沫加入漿料I中；加入泡沫的漿料在膠體磨中進(jìn)行短時快速乳化、研磨的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可以用于層狀復(fù)合載體生產(chǎn)中的氧化鋁漿料制備。
文檔編號B01J32/00GK102189007SQ20101011627
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者李應(yīng)成, 繆長喜, 翁漪, 馬春景 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院