一种α-氧化铝单晶片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种α-氧化铝单晶片及其制备方法。一种α-氧化铝单晶片，其特征在于：它由主成分氧化铝和辅成分氧化钙组成，所述α-氧化铝单晶片中氧化钙的重量为氧化铝重量的0.5%-5%。其制备方法为：在选定条件下将含有水溶性铝前体、钙前体以及水溶性助熔剂的溶液与含有碱金属磷酸盐的碱溶液混合，水解形成混合凝胶，干燥，再经煅烧处理而得到。本发明专利技术提供的α-氧化铝单晶片粒径≥20μm且分布均匀；厚度小（≤0.5μm）且分布均一，径厚比大（≥80），形貌比较规整，表面光滑，晶片之间很少镶嵌、交错与层叠，分散性好，适用于制造高性能珠光颜料，尤其适用于制造随角异色颜料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种α -氧化铝单晶片及其制备方法。该α _氧化铝单晶片适用于制造高性能珠光颜料，尤其适用于制造随角异色颜料。
技术介绍
高性能珠光颜料是通过在优质片状基材表面均勻包覆具有高折射率的金属氧化物(如氧化钛、氧化铁等)而制备出来的。随角异色颜料则是通过物理或化学的方法在优质片状基材表面交替包覆不同折射率的金属氧化物和外保护层而制得的。适合用作高性能珠光颜料和随角异色颜料基材的是天然或人工合成的薄片状物质。常用的天然基材为精制云母片，而人工基材则包括合成云母、片状氧化铁、片状氧化硅、片状氧化铝、玻璃微片等。高性能珠光颜料和随角异色颜料对基材的要求近乎苛刻。首先，基材表面必须是非常平整光滑的。对高性能珠光颜料而言，如果基片表面不光滑，大多数光线会在表面发生散射，难以获得高饱和度和高亮度的珍珠光泽；而对随角异色颜料来说，只有基材表面非常平整光滑，才能精确控制每个包覆层的厚度，获得完美的光学效果。其次，基材必须有较大的粒径，并且分布均勻。粒径较小的基材，径厚比必然较低，部分光线在基材边角处发生散射或绕射，降低了在基材上下表面之间反射的平行光的强度，进而破坏了光的干涉作用，使所得珠光颜料的饱和度和亮度降低。又因为光在大片径和小片径基材表面的反射和透射的比例不同，粒径若不均勻，干涉色的色调便会有所不同，因此粒径的均勻是产生鲜艳和一致干涉色的必要条件。第三，基材必须具有较大的径厚比。大径厚比的基材，在基材边角处发生散射或绕射的光线所占比例甚少，干涉效应显著。同时，根据薄膜干涉原理，基材几何厚度的两倍必须在可见光波长范围之内，也就是说，基材几何厚度应在0.4μπι以下，而且越薄越好，但若低于0. 2 μ m,基材的机械强度降低，在后续处理过程中易碎裂。第四，基材必须具有规整的形貌。一方面，具有规整形貌的基材较少光的散射和绕射；另一方面，具有规整形貌的基材机械强度较高，在多次包覆过程中能保持完整；同时，规整的基材得到规整的颜料片，而规整的颜料片在涂覆作业中易于取向排列，增加涂层的光洁度。第五，基材必须易于分散，较少团聚和层叠。基材若有团聚和层叠，难以得到各种鲜艳干涉色，涂层也会显得很粗糙。完全符合上述要求的天然和人工基材极为难得，迄今为止成功用于制备高性能珠光颜料和随角异色颜料的基材有精制天然云母片、合成云母、片状氧化铁、片状氧化硅、片状氧化铝、玻璃微薄片等。其中，片状氧化铝除了有可能满足以上必要条件外，还具有以下独特优势1、耐候性好。耐酸、耐碱、可在极端气候条件下或特殊环境下正常使用；2、机械强度高。片状氧化铝为α-氧化铝单晶片，硬度高，在后续处理过程中不易碎裂。3、无色透明，折射率较低。有更多光线参与干涉作用，干涉色饱和度和亮度更高。片状氧化铝最初是用水热法制备的(如在日本专利公开No. 39362/1992中公开)， 但该方法制备的片状氧化铝粒径太小，径厚比过小，易团聚和形成孪晶，不适合用作珠光颜料基片。而且该方法在高压下进行，需要昂贵的高压反应器，有一定的危险性。近来，专利技术者们不断改进制备方法和工艺条件，通过使用氧化钛、氧化锌或氧化锡作为添加剂来制备适宜用作珠光颜料基片的薄片状氧化铝，迄今为止提出的典型例子给出如下薄片状氧化铝，由氧化铝(主成分)和氧化钛(辅成分)组成，平均粒径5-60 μ m, 厚度小于1 μ m，径厚比大于20。(中国专利公开CN 1150165A)。大纵横比的片状α-氧化铝晶体，由氧化铝、氧化锌和氧化锡组成，平均颗粒厚度小于等于0. 5 μ m，平均颗粒尺大于等于30 μ m,纵横比大于等于100。(中国专利公开 CN101541681A)。上述专利技术的薄片状氧化铝可以用于制备珠光颜料，但仍不适于制备高性能珠光颜料，尤其是随角异色颜料。它们的缺陷主要体现在以下几个方面1、上述各专利技术的氧化铝薄片难以全部满足上述高性能珠光颜料和随角异色颜料基材的各种必要条件。添加氧化钛的方法得到的片状α-氧化铝晶体厚度比较高，密度比较大，难以在上面形成均勻的金属或金属氧化物包覆层。同时添加氧化锌和氧化锡的方法得到的片状α-氧化铝晶体，尽管比较薄，平均粒径比较大，但是粒径分布不够均勻，强烈影响颜料的珠光效果。2、难分散。上述各专利技术的氧化铝薄片在生长过程中，相互镶嵌、交错、层叠在一起， 形成较大的团块，这些团块的核心区域非常致密，无论是使用物理方式，如加热、搅拌或超声分散，还是化学方式，如酸溶、碱溶，抑或兼用两种方式，都无法将之有效分散。结果是，一方面大量晶片形成无法分散的团块，大大降低了收率，另一方面，必须将这些团块从产品中分离出去，增加了生产环节，从而大大提高了成本。3、形貌不规整，粒径不均勻。一般而言，在上述各专利技术中，若工艺参数调控得当， 晶片应生长成相对比较规整的六角形。但实际在晶片生长过程中，由于相互镶嵌、交错、层叠在一起，形成较大的团块，必须采用物理或化学的方法进行分散。由于晶片很薄，一般在 0.5μπι以下，绝对机械强度较差，同时晶片之间的相互镶嵌、交错、层叠，必然使晶片上产生一些缺陷，如位错、裂缝、镶嵌部位的豁口等，在分散过程中，由于外力的作用，晶片容易从缺陷处碎裂，变成形貌不规整的小片。又因为缺陷的分布是随机的，外力的大小也只能控制在一个范围之内，故分散之后晶片的大小相当不均勻，在进行后续处理之前，必须进行分级，同样增加了生产环节，提高了成本，限制了产品的适用范围，降低了其作为高性能珠光颜料和随角异色颜料基材的竞争力。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题之一是提供一种形貌规整、粒径大且分布均勻、径厚比大、分散性好，适宜用作高性能珠光颜料和随角异色颜料基材的α-氧化铝单晶片。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种上述α -氧化铝单晶片的制备方法。本专利技术公开了一种新的α-氧化铝单晶片，它由氧化铝(主成分)和氧化钙(辅成分)组成，其制备方法为在选定条件下将含有水溶性助熔剂、钙前体和铝前体的溶液与含有磷酸盐或焦磷酸盐的碱性水溶液混合，水解形成混合凝胶，干燥，煅烧处理而得到。本专利技术的第一方面涉及一种α-氧化铝单晶片，其特征在于它由主成分氧化铝和辅成分氧化钙组成，氧化钙的重量为氧化铝重量的0. 5% -5%。本专利技术的第二方面涉及上述α-氧化铝单晶片的制备方法，包括以下步骤(1)制备含水溶性铝前体、钙前体以及水溶性助熔剂的混合前驱体溶液，其中钙前体以氧化钙计为铝前体以氧化铝计重量的0. 5%-5% ；(2)将含有碱金属磷酸盐的碱性水溶液加入到步骤(1)所述的混合前驱体溶液中，控制水解反应结束时终PH为6. 0-8. 0，得到含水解产物的混合凝胶，所述碱金属磷酸盐的重量以P2O5计为水溶性铝前体以氧化铝计重量的0. 1-1% ；(3)在60-150°C干燥混合凝胶；(4)在900-1300°C下使已经干燥的混合凝胶煅烧1_6小时以制备含有α -氧化铝单晶片和助熔剂的块状混合物；(5)将所述块状混合物冷却至室温，洗净水溶性助熔剂，干燥以获得α -氧化铝单曰曰/Τ。以下是对本专利技术的具体描述。本专利技术主要体现在新的含有氧化钙的α _氧化铝单晶片。与含有氧化钛或含有氧化锌或既含有氧化锌又含有氧化锡的薄片状α “氧化铝晶体相比，氧化钙能更有效地促进颗粒厚度的减小以及片状颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种α－氧化铝单晶片，其特征在于：它由主成分氧化铝和辅成分氧化钙组成，所述α－氧化铝单晶片中氧化钙的重量为氧化铝重量的０．５％－５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张智，徐洪涛，胡爱红，
申请(专利权)人：河北欧克精细化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：13