目前用于制備高純超細(xì)氧化鋁的方法主要是沉淀法,即通過(guò)對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行鍛燒制備粉體。在這一過(guò)程中,前驅(qū)體是影響最終產(chǎn)物分散性的關(guān)鍵因素。
制備氧化鋁粉體的前驅(qū)體主要包括水合氧化鋁、硫酸鋁銨和碳酸鋁銨,這些前驅(qū)體由溶液中經(jīng)沉淀形成,其顆粒粒徑、分散狀態(tài)及相轉(zhuǎn)變溫度等均對(duì)產(chǎn)物的分散性有明顯影響。
在鋁鹽與沉淀劑反應(yīng)產(chǎn)生前驅(qū)體沉淀的過(guò)程中,所生成的沉淀物包括成核和晶核長(zhǎng)大兩個(gè)過(guò)程。在成核階段,晶粒尺寸非常細(xì)小,具有極高的表面能。表面的缺陷較多,存在大量的懸鍵和不飽和鍵,使顆粒帶電導(dǎo)致其自由能很高。根據(jù)熱力學(xué)角度,團(tuán)聚狀態(tài)比分散狀態(tài)要穩(wěn)定,所以溶液中的細(xì)顆??偸怯袌F(tuán)聚的趨勢(shì)。
此外,在兩種溶液混合時(shí),總會(huì)出現(xiàn)混合濃度不均勻的現(xiàn)象。這時(shí)濃度高的區(qū)域或者兩種溶液先接觸的區(qū)域就會(huì)先生成晶核,隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行,先生成的晶核不斷長(zhǎng)大,成為粒徑較大的粒子,而其他濃度低的或者后接觸的區(qū)域才開(kāi)始生成細(xì)小的粒子并逐漸長(zhǎng)大。
此時(shí),后生成的細(xì)小的粒子會(huì)吸附在先生成的大粒子表面,通過(guò)表面反應(yīng)和擴(kuò)散熔合作用成為更大的粒子。但如果熔合的時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則會(huì)吸附更多的細(xì)小粒子,從而形成團(tuán)聚體。
而氧化鋁前驅(qū)粉體生成的同時(shí),還伴隨著生成其他副產(chǎn)物,所以要進(jìn)行抽濾以洗去副產(chǎn)物。但是抽濾后的濾餅中,氧化鋁前驅(qū)體含有大量的結(jié)構(gòu)和吸附水。在烘箱干燥過(guò)程,水分不斷蒸發(fā),前驅(qū)體凝膠出現(xiàn)彎月液面的空隙,導(dǎo)致毛細(xì)管收縮,使粉體緊密的連接在一起形成團(tuán)聚體。因此,要獲得分散性好的粉體,控制前驅(qū)體的團(tuán)聚狀態(tài)是至關(guān)重要的。