[发明专利]一种纳米镁铝尖晶石前驱体‑树脂修饰金属铝粉表面的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料技术领域，涉及一种活泼金属表面改性的方法，尤其涉及一种纳米镁铝尖晶石前驱体-树脂修饰金属铝粉表面的方法。

技术背景

金属铝粉在工业生产中有着广泛的应用。在耐火材料领域，金属铝粉常用作抗氧化剂，而在定型碳复合材料中引入金属铝粉、硅粉使其原位形成非氧化物结合相来提高材料的高温性能是耐火材料领域近几年研究的新热点，并取得了较好的效果。但对于不定形碳复合材料，如含碳浇注料，由于金属铝粉易水化，限制了其在不定形耐火材料中的应用。而不定形耐火材料具有节能环保，工艺简单，经济效益显著，且在形状复杂的区域易于施工等优点。在发达国家，不定形耐火材料的比例已占60%以上，日本达75%左右，而我国不定形耐火材料所占比例平均约35%左右，具有很大的发展空间。因此，要拓宽金属铝粉的应用范围，使其在不定形耐火材料中成功应用，研究开发高性能不定形耐火材料，就必须提高其抗水化性，金属铝粉表面的修饰改性非常关键。此外，粒度较细的金属铝粉表面易氧化，从而影响其性能的发挥。因此，对金属铝粉表面修饰改性，不仅可以提高其抗水化性，还可抑制其表面的氧化。

目前，有关金属Al表面修饰改性的研究主要以一元氧化物溶胶（铝溶胶、硅溶胶）来进行表面处理（贾全利、叶方保、张宇翠、钟香崇；一种改善铝粉抗水化性的表面处理方法；专利号：ZL 201110198043.1。Sasaki, T., Aida, H., Niizaki, T. and Abe, M. (1998) Coated Aluminum Powder for Additive of Castable Refractory, Japanese Patent, 10-7931。刘耀鹏，杨毅；纳米SiO₂/Al复合粒子的制备；化工进展，2005,24（2）：178-181），在铝粉表面形成一层含纳米前驱体的保护膜进而提高铝的抗水化性，且纳米前驱体在高温下形成纳米粒子，可提高耐火材料的高温性能。然而，铝粉表面的铝溶胶、硅溶胶干燥变成凝胶时，易形成细微裂纹致使铝粉抗水化性降低，且铝粉表面的凝胶与铝基体结合强度不高，在实际应用时受摩擦力的作用表面修饰层易脱落，使铝裸露出来，因此，这种改善铝粉抗水化性的方法存在一定缺陷。

发明内容

为解决金属铝粉易水化、在含水耐火材料体系中使用受限制的技术问题，以及金属铝粉常温存放时表面易氧化的问题，本发明提供一种金属铝粉表面修饰改性的一种方法，以及制备具有优良抗水化性的金属铝粉，以拓宽金属铝粉的应用领域。

本发明的技术方案是以下述方式实现的：

一种纳米镁铝尖晶石前驱体-树脂修饰金属铝粉表面的方法，（一）、先以铝盐和镁盐为主要原料，采用柠檬酸为络合剂，用氨水调节PH值；即先将铝盐和镁盐溶于蒸馏水中，加入柠檬酸作络合剂，其中铝盐、镁盐和柠檬酸的摩尔比为2:1:0.2，然后加入适量氨水调节溶液的PH值为中性，将此中性溶液混合均匀后放入烘箱，在60-80℃下加热12-48h，以形成镁铝尖晶石溶胶；（二）、将纯化后的金属铝粉放入镁铝尖晶石溶胶中，金属铝粉与镁铝尖晶石溶胶重量比为1:5，超声分散3-5min后抽滤，得到表面被镁铝尖晶石溶胶包裹的金属铝粉，在80-110℃下干燥24-36小时，得到纳米镁铝尖晶石前驱 体修饰的金属铝粉；（三）将无水乙醇引入到热固性酚醛树脂中混合均匀，无水乙醇和树脂的重量比为1:2，再将被纳米镁铝尖晶石前驱 体修饰的铝粉放入乙醇-酚醛液体中，纳米镁铝尖晶石前驱 体修饰铝粉与乙醇-酚醛液的重量比为1:10，超声分散5-10min后，抽滤，120-150℃干燥12-24h，即得到纳米镁铝尖晶石前驱 体-树脂修饰的金属铝粉；

所述的铝盐为硝酸铝、氯化铝、硫酸铝中的一种或几种；

所述的镁盐为硝酸镁、氯化镁、硫酸镁中的一种或几种。

所述的金属铝粉的粒度为40-80微米，纯度大于99.5%。

所述的形成镁铝尖晶石溶胶的过程中，加热温度为60℃、加热时间为48h。

所述的形成镁铝尖晶石溶胶的过程中，加热温度为70℃、加热时间为28h。

所述的形成镁铝尖晶石溶胶的过程中，加热温度为80℃、加热时间为12h。

所述的得到纳米镁铝尖晶石前驱 体修饰的金属铝粉的过程中，干燥温度为80℃、干燥时间为36小时。

所述的得到纳米镁铝尖晶石前驱 体修饰的金属铝粉的过程中，干燥温度为110℃、干燥时间为24小时。