一種納米鎂鋁尖晶石前驅(qū)體-樹脂修飾金屬鋁粉表面的方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種活潑金屬表面改性的方法，尤其涉及一種納米鎂鋁尖晶石前驅(qū)體-樹脂修飾金屬鋁粉表面的方法。技術(shù)背景[0002]金屬鋁粉在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。在耐火材料領(lǐng)域，金屬鋁粉常用作抗氧化劑，而在定型碳復(fù)合材料中引入金屬鋁粉、硅粉使其原位形成非氧化物結(jié)合相來提高材料的高溫性能是耐火材料領(lǐng)域近幾年研究的新熱點(diǎn)，并取得了較好的效果。但對(duì)于不定形碳復(fù)合材料，如含碳澆注料，由于金屬鋁粉易水化，限制了其在不定形耐火材料中的應(yīng)用。而不定形耐火材料具有節(jié)能環(huán)保，工藝簡單，經(jīng)濟(jì)效益顯著，且在形狀復(fù)雜的區(qū)域易于施工等優(yōu)點(diǎn)。在發(fā)達(dá)國家，不定形耐火材料的比例已占60%以上，日本達(dá)75%左右，而我國不定形耐火材料所占比例平均約35%左右，具有很大的發(fā)展空間。因此，要拓寬金屬鋁粉的應(yīng)用范圍，使其在不定形耐火材料中成功應(yīng)用，研究開發(fā)高性能不定形耐火材料，就必須提高其抗水化性，金屬鋁粉表面的修飾改性非常關(guān)鍵。此外，粒度較細(xì)的金屬鋁粉表面易氧化，從而影響其性能的發(fā)揮。因此，對(duì)金屬鋁粉表面修飾改性，不僅可以提高其抗水化性，還可抑制其表面的氧化。[0003]目前，有關(guān)金屬Al表面修飾改性的研究主要以一元氧化物溶膠(鋁溶膠、硅溶膠)來進(jìn)行表面處理(賈全利、葉方保、張宇翠、鐘香崇；一種改善鋁粉抗水化性的表面處理方法；專利號(hào):ZL201110198043.10Sasaki,T.,Aida,H.,Niizaki，T.andAbe,M.(1998)CoatedAluminumPowderforAdditiveofCastableRefractory,JapanesePatent，10-7931。劉耀鵬，楊毅；納米S1s/Al復(fù)合粒子的制備；化工進(jìn)展，2005,24(2):178-181)，在鋁粉表面形成一層含納米前驅(qū)體的保護(hù)膜進(jìn)而提高鋁的抗水化性，且納米前驅(qū)體在高溫下形成納米粒子，可提高耐火材料的高溫性能。然而，鋁粉表面的鋁溶膠、硅溶膠干燥變成凝膠時(shí)，易形成細(xì)微裂紋致使鋁粉抗水化性降低，且鋁粉表面的凝膠與鋁基體結(jié)合強(qiáng)度不高，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)受摩擦力的作用表面修飾層易脫落，使鋁裸露出來，因此，這種改善鋁粉抗水化性的方法存在一定缺陷?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0004]為解決金屬鋁粉易水化、在含水耐火材料體系中使用受限制的技術(shù)問題，以及金屬鋁粉常溫存放時(shí)表面易氧化的問題，本發(fā)明提供一種金屬鋁粉表面修飾改性的一種方法，以及制備具有優(yōu)良抗水化性的金屬鋁粉，以拓寬金屬鋁粉的應(yīng)用領(lǐng)域。[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是以下述方式實(shí)現(xiàn)的:一種納米鎂鋁尖晶石前驅(qū)體-樹脂修飾金屬鋁粉表面的方法，(一)、先以鋁鹽和鎂鹽為主要原料，采用檸檬酸為絡(luò)合劑，用氨水調(diào)節(jié)PH值；即先將鋁鹽和鎂鹽溶于蒸餾水中，加入檸檬酸作絡(luò)合劑，其中鋁鹽、鎂鹽和檸檬酸的摩爾比為2:1:0.2，然后加入適量氨水調(diào)節(jié)溶液的PH值為中性，將此中性溶液混合均勻后放入烘箱，在60-800C下加熱12-48h，以形成鎂鋁尖晶石溶膠；(二)、將純化后的金屬鋁粉放入鎂鋁尖晶石溶膠中，金屬鋁粉與鎂鋁尖晶石溶膠重量比為1:5，超聲分散3-5min后抽濾，得到表面被鎂鋁尖晶石溶膠包裹的金屬鋁粉，在80-110°C下干燥24-36小時(shí)，得到納米鎂鋁尖晶石前軀體修飾的金屬鋁粉；(三)將無水乙醇引入到熱固性酚醛樹脂中混合均勻，無水乙醇和樹脂的重量比為1:2，再將被納米鎂鋁尖晶石前軀體修飾的鋁粉放入乙醇-酚醛液體中，納米鎂鋁尖晶石前軀體修飾鋁粉與乙醇-酚醛液的重量比為1:10，超聲分散5-1011^11后，抽濾，120-150°(:干燥12-2411，即得到納米鎂鋁尖晶石前軀體-樹脂修飾的金屬鋁粉；所述的鋁鹽為硝酸鋁、氯化鋁、硫酸鋁中的一種或幾種；所述的鎂鹽為硝酸鎂、氯化鎂、硫酸鎂中的一種或幾種。[0006]所述的金屬鋁粉的粒度為40-80微米，純度大于99.5%。[0007]所述的形成鎂鋁尖晶石溶膠的過程中，加熱溫度為60°C、加熱時(shí)間為48h。[0008]所述的形成鎂鋁尖晶石溶膠的過程中，加熱溫度為70°C、加熱時(shí)間為28h。[0009]所述的形成鎂鋁尖晶石溶膠的過程中，加熱溫度為80°C、加熱時(shí)間為12h。[0010]所述的得到納米鎂鋁尖晶石前軀體修飾的金屬鋁粉的過程中，干燥溫度為80°C、干燥時(shí)間為36小時(shí)。[0011]所述的得到納米鎂鋁尖晶石前軀體修飾的金屬鋁粉的過程中，干燥溫度為110°C、干燥時(shí)間為24小時(shí)。[0012]所述的得到納米鎂鋁尖晶石前軀體修飾的金屬鋁粉的過程中，干燥溫度為90°C、干燥時(shí)間為28小時(shí)。[0013]所述的再將被納米鎂鋁尖晶石前軀體修飾的鋁粉放入乙醇-酚醛液體的過程中，干燥溫度為120°C、干燥時(shí)間為24h。[0014]所述的再將被納米鎂鋁尖晶石前軀體修飾的鋁粉放入乙醇-酚醛液體過程中，干燥溫度為1500C、干燥時(shí)間為12h。[0015]本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于:(I)對(duì)金屬鋁粉表面的修飾改性可提高其抗水化性，采用納米鎂鋁尖晶石前軀體-樹脂對(duì)金屬鋁粉表面進(jìn)行修飾，不僅能提高金屬鋁的抗水化性，金屬鋁表面的納米鎂鋁尖晶石前軀體在高溫下形成納米顆粒，對(duì)耐火材料具有增強(qiáng)增韌作用，還可提高材料的抗侵蝕性。且鎂鋁尖晶石屬于二元氧化物，其比一元氧化物(如:氧化鋁、二氧化硅)具有更優(yōu)良的高溫性能。[0016](2)采用納米鎂鋁尖晶石前軀體和酚醛樹脂來修飾金屬鋁粉，金屬鋁粉表面可形成牢固的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合包覆膜，可提高表面修飾層的致密度以及與鋁基體的結(jié)合強(qiáng)度，在受摩擦力作用時(shí)表面修飾層不脫落，進(jìn)而提高鋁粉的抗水化性。[0017](3)此方法具有工藝簡單，成本低，金屬鋁抗水化性好，100°C水化實(shí)驗(yàn)10小時(shí)后，無水化產(chǎn)物出現(xiàn)。【附圖說明】[0018]圖1為修飾后Al粉1000C水化實(shí)驗(yàn)10小時(shí)后的物相組成示意圖。【具體實(shí)施方式】[0019]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限于下列實(shí)施例。[0020]實(shí)施例1按摩爾比稱取原料，硝酸鋁:硝酸鎂:檸檬酸=2:1:0.2,先將426g硝酸鋁和148g硝酸鎂溶于1000毫升的蒸餾水中，用玻璃棒攪拌至粉末全部溶解為止。然后加入38.4g檸檬酸，用玻璃棒攪拌至完全溶解，形成透明溶液。再用膠頭滴管將氨水緩慢加入到上述透明溶解中，用PH試紙測定溶液的PH值，直至溶液的PH值為7。[0021]將上述調(diào)好PH值的溶液放入烘箱中，在60°C下加熱48h，以形成鎂鋁尖晶石溶膠。將純化后的40微米金屬鋁粉15g放入75g鎂鋁尖晶石溶膠中，超聲分散3min后抽濾，得到表面被鎂鋁尖晶石溶膠修飾的金屬鋁粉，在80°C下干燥36小時(shí)后得到表面被納米鎂鋁尖晶石前軀體修飾的金屬鋁粉。[0022]將150g無水乙醇引入到300g熱固性酚醛樹脂中混合均勻，再將被納米鎂鋁尖晶石前軀體修飾的鋁粉20g放入200g乙醇-酚醛樹脂液體中，超聲分散5min后，抽濾，120°C干燥24h即可。[0023]實(shí)施例2按摩爾比稱取原料，硝酸鋁:硝酸鎂:檸檬酸=2:1:0.2,先將426g硝酸鋁和148g硝酸鎂溶于1000毫升的蒸饋水中，用玻璃棒攪拌至粉末全部溶解在蒸饋水中。然后加入38.4g梓檬酸，用玻璃棒攪拌至完全溶解，形成透明溶液。再用膠頭滴管將氨水緩慢加入到上述透明溶解中，用PH試紙測定溶液的PH值，直至溶液的PH值為7。[0024]將上述調(diào)好PH值的溶液放入烘箱中，在70°C下加熱36h，以形成有一定粘度的鎂鋁尖晶石溶膠。將純化后的60微米金屬鋁粉15g放入75g鎂鋁尖晶石溶膠中，超聲分散3min后抽濾，得到表面被鎂鋁尖晶石溶膠修飾的金屬鋁粉，當(dāng)前第1頁1 2