[发明专利]制备铝酸镁尖晶石的方法

说明书

本发明提供一种制备铝酸镁尖晶石的方法，所述铝酸镁尖晶石包含氧化铝化合物和镁化合物，所述方法包括以下步骤：将所述氧化铝化合物通过分散于水溶液中而分散，以形成氧化铝分散液，所述水溶液具有2至5之间，优选2至4之间的pH；通过加入碱将所述氧化铝分散液的pH增加到8至10之间的pH，使所述氧化铝絮凝；将所述氧化铝分散液加入到所述镁化合物的水性分散液中以形成浆液；将所述浆液干燥以制备干燥的尖晶石前体；和将所述干燥的尖晶石前体煅烧以制备所述铝酸镁尖晶石。在如此低的pH下分散导致向尖晶石的转化以及允许对尖晶石表面积的控制。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2015年1月28日提交的美国申请No.62/108,800的优先权，其内容为了所有目的而结合在此。

发明领域

本发明涉及一种尖晶石，更具体涉及铝酸镁尖晶石的制备。

发明背景

尖晶石通常为一类具有通式A²⁺B₂³⁺O₄的矿石。铝尖晶石包括天然尖晶石，MgAl₂O₄，锌尖晶石，ZnAl₂O₄，铁尖晶石，和FeAl₂O₄。尽管尖晶石是天然存在的，但是由于日益增加的需求，目前通过各种方法制备合成尖晶石。

目前，尖晶石在高速导弹和可分离舱中被用作窗户和整流罩。尽管硅酸盐玻璃适合用于大部分普通的窗户用途，但是它们太脆弱而不能用于后者的用途。铝酸镁尖晶石是一种多晶陶瓷材料，其具有优异的光学和机械性能。

铝酸镁尖晶石的合成在文献中是熟知的。常用的合成方法可以被分为三种基本的类型：铝和镁盐的共沉淀；镁和铝化合物的球磨；和氧化铝和镁化合物的湿法混合。这些方法的每一种具有可能限制其以工业或商业规模应用的固有限制。

通常，用于制备铝酸镁尖晶石的方法包括使氧化铝化合物与镁化合物在特定的工艺条件下接触以获得浆液或溶液，然后将其干燥和煅烧以形成尖晶石。

这些方法在许多专利中被描述过。US 4,400,431描述了通过金属在pH在8至10的范围内的碱溶液中的共沉淀而制备多金属尖晶石的方法。EP 0110704描述了将氧化铝组分加入到pH为8.5至10.5，优选为9至10的液相中的方法。WO 86/06090描述了通过以下步骤制备尖晶石组合物的方法：将含有至少一种碱土金属组分的酸性溶液与含有至少一种氧化铝组分的碱性溶液合并以形成合并的物质，其包含液相和碱土金属，含Al的沉淀物。该申请特别要求在合并中液相的pH被维持在7至9.5，优选7至8.5的pH。

US 6,517,795描述了通过煅烧制备水滑石及其金属氧化物的方法。水滑石是通过将金属醇化物的混合物水解而获得的。按照该专利，用于水解的水的pH值可以在0至14，优选地1至13的范围内。优选的pH范围未被教导。

Akzo Nobel NV也已经在该技术领域取得了方法专利，例如，在专利申请WO 99/41195和WO 2000/44671中。在这些申请中，描述了铝源和镁源被供给到反应器中并且在水性悬浮液中反应以获得阴离子粘土。该发明描述了例如通过使用pH调节剂铝碱来控制该反应的pH。所述调节剂在反应之前或之中可以被加入到浆液中，或者在以浆液形式组合之前被加入到各个反应物中。但是，在所述申请中未描述优选的pH范围，在各个专利中的实施例使用了6至10之间的pH。

WO 2013/155518描述了一种用于制备铝酸镁尖晶石的方法，其中将勃姆石氧化铝在镁化合物的存在下以水热方式陈化，或者其中将勃姆石氧化铝以水热方式陈化(分开)，然后与镁化合物接触。可以将每一种材料干燥和煅烧以制备尖晶石。同样，未提到优选的pH范围。

由上可见，现有技术教导了当将氧化铝加入到水溶液中时需要碱性的pH。