CN101418207B - 一种磨料抛光剂的原料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种磨料抛光剂的原料，其制备方法包括如下步骤：a将铝酸钠精制溶液与工业二氧化碳成胶，之后液固分离得到原料前躯体；b将步骤a中的前躯体加入酸性物质进行中和反应，之后液固分离，洗涤，烘干。本发明的磨料抛光剂的原料，其结晶度好，晶粒度小，颗粒分布集中，杂质少，采用该原料生产出的磨料抛光剂，研磨速率高，抛光表面光滑，而且该磨料抛光剂原料的制备方法工艺简单，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种磨料抛光剂的原料，还涉及该磨料抛光剂原料的制备方法。
背景技术
传统的磨料磨具及抛光剂，包括白刚玉、棕刚玉、碳化硅、氧化锆-氧化铝、α-氧化铝抛光粉等。随着磨具抛光剂材料向磨料粒度细化的发展需求，其制备方法，国内外很多专利文献都进行了报道。但是，磨料抛光剂使用的原料，相关资料却很少。
例如，美国专利US4,314,827和US4,623,364先后指出了采用溶胶—凝胶工艺制造磨料，其中，后者把十分细小的“晶种”加入溶胶中，采用引晶技术制备的原料制造出的磨料具有更高的密度和硬度；1988年，CN1032512A指出，采用微晶氧化铝MCA为原料制造粘结磨具。该微晶氧化铝是一种微结构，主要含有致密的十分细小的α氧化铝晶体或铝尖晶石例如铝酸镁，大多数微晶最大尺寸不超过0.3微米，然后与传统的超级磨料结合制成粘结磨具，它比现有技术中的磨具具有更可贵的有效磨削性能；US5,194,072和US5,152,810也相继报道了有关超级研磨剂的生产方法，但其使用的原料为微晶a-氧化铝；CN1487037介绍了一种以优质硅藻土为原料制备磨料抛光剂的方法，用作金属与非金属的表面研磨和抛光；CN1974391介绍一种以Al(OH)3为原料，采用酸溶和碱溶两步法除铁，然后添加晶种进行水热合成准晶和微米晶拟薄水铝石的方法，用作发光铝质材料的制备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种磨料抛光剂的原料，其结晶度好，晶粒度小，颗粒分布集中，杂质少，采用该原料生产出的磨料抛光剂，研磨速率高，抛光表面光滑，而且该磨料抛光剂原料的制备方法工艺简单，生产成本低。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种磨料抛光剂的原料，其制备方法包括如下步骤：
a将铝酸钠精制溶液与工业二氧化碳成胶，之后液固分离得到原料前躯体；
b将步骤a中的前躯体加入酸性物质进行中和反应，之后液固分离，洗涤，烘干。
上述制备方法，其中，所述步骤a中的铝酸钠精制溶液来自碱石灰烧结法生产氧化铝工艺的中间产物，溶液苛性比αk＝1.3～1.6，氧化铝浓度为80～130g/l。
上述制备方法，其中，所述步骤a中的工业二氧化碳来自碱石灰烧结法生产氧化铝工艺的中间产物，二氧化碳的体积浓度为30～40％，优选为36～38％。
上述制备方法，其中，所述步骤a中的铝酸钠精制溶液在成胶前加入蒸馏水调整其氧化铝浓度为20～60g/l，优选为25～50g/l。
上述制备方法，其中，所述步骤a中在10～70℃下通入二氧化碳，优选为20～50℃，最优选为20～30℃。
上述制备方法，其中，所述步骤a中的成胶时间为10～30分钟，优选为12～25分钟。
上述制备方法，其中，所述步骤a中成胶终点控制母液中残留氧化铝浓度为0～6g/l。
上述制备方法，其中，所述步骤a中在成胶后进行加热搅拌老化，之后经液固分离得到原料前驱体，老化的温度为50～100℃，优选为70～100℃，老化时间不大于4小时，优选为1～3小时。
上述制备方法，其中，所述步骤b中加入酸性物质调节中和反应浆液的pH值为7.5～11，优选为8.5～10。
上述制备方法，其中，所述步骤b中加入的酸性物质为盐酸、硝酸、硫酸或它们的铝盐。
上述制备方法，其中，所述步骤b中中和反应的温度为40～100℃，优选为50～80℃，中和反应的时间为0.5～2小时。
上述制备方法，其中，所述步骤b中添加助剂进行洗涤，所述助剂为盐酸、硝酸、硫酸或它们的铝盐、碳酸铵或碳酸氢铵。
上述制备方法，其中，所述步骤b中烘干采用烘箱烘干、闪蒸干燥或者喷雾干燥方式。
本发明制得的磨料抛光剂的原料，其晶粒度≤35
Na2O≤0.15％重量。
本发明的磨料抛光剂的原料，其结晶度好，晶粒度小，颗粒分布集中，杂质少，采用该原料生产出的磨料抛光剂，研磨速率高，抛光表面光滑，而且该磨料抛光剂原料的制备方法工艺简单，生产成本低。
具体实施方式
下面结合实施例详细描述本发明。
实施例1
采用碱石灰烧结法生产铝酸钠溶液为原料，该铝酸钠溶液的苛性比为1.4，氧化铝浓度为100g/l，加入蒸馏水将其调配成氧化铝浓度为42g/l，在28℃下
通入体积浓度为36％的二氧化碳气体，控制成胶时间为18分钟，成胶终点控制母液中残留氧化铝浓度为2g/l，之后将浆液于70℃下搅拌老化1小时，再经液固分离得到前躯体。
将前躯体加蒸馏水化浆搅拌均匀，料浆在55℃下添加硫酸铝溶液进行中和反应，反应0.5小时，反应浆液的pH值为7.5，之后将液固分离，用蒸馏水和硝酸铝溶液洗涤除杂，烘箱烘干得到产品。
产品指标详见表1。
实施例2
采用碱石灰烧结法生产铝酸钠溶液为原料，该铝酸钠溶液的苛性比为1.6，氧化铝浓度为130g/l，加入蒸馏水将其调配成氧化铝浓度为42g/l，在28℃下通入体积浓度为36％的二氧化碳气体，控制成胶时间为15分钟，成胶终点控制母液中残留氧化铝浓度为6g/l，成胶后将浆液于50℃下搅拌老化1小时，再经液固分离得到前躯体。
将前躯体加蒸馏水化浆搅拌均匀，料浆在55℃下添加硫酸铝溶液进行中和反应，反应1.5小时，反应浆液的pH值为7.5，之后将液固分离，用蒸馏水和碳酸铵溶液洗涤除杂，烘箱烘干得到产品。
产品指标详见表1。
实施例3
采用碱石灰烧结法生产铝酸钠溶液为原料，该铝酸钠溶液的苛性比为1.6，氧化铝浓度为130g/l，加入蒸馏水将其调配成氧化铝浓度为45g/l，在28℃下通入体积浓度为38％的二氧化碳气体，控制成胶时间为25分钟，成胶终点控制母液中残留氧化铝浓度为0g/l，成胶后将浆液于70℃下搅拌老化1小时，再经液固分离得到前躯体。
将前躯体加蒸馏水化浆搅拌均匀，料浆在70℃下添加硝酸溶液进行中和反应，反应0.5小时，反应浆液的pH值为8.5，之后将液固分离，用蒸馏水和硝酸铝溶液洗涤除杂，闪蒸干燥得到产品。
产品指标详见表1。
实施例4
采用碱石灰烧结法生产铝酸钠溶液为原料，该铝酸钠溶液的苛性比为1.5，氧化铝浓度为110g/l，加入蒸馏水将其调配成氧化铝浓度为60g/l，在40℃下通入体积浓度为38％的二氧化碳气体，控制成胶时间为30分钟，成胶终点控制母液中残留氧化铝浓度为3g/l，成胶后将浆液于100℃下搅拌老化1小时，再经液固分离得到前躯体。
将前躯体加蒸馏水化浆搅拌均匀，料浆在50℃下添加硫酸铝溶液进行中和反应，反应1.5小时，反应浆液的pH值为8.5，之后将液固分离，用蒸馏水和盐酸溶液洗涤除杂，闪蒸干燥得到产品。
产品指标详见表1。
实施例5
采用碱石灰烧结法生产铝酸钠溶液为原料，该铝酸钠溶液的苛性比为1.5，氧化铝浓度为110g/l，加入蒸馏水将其调配成氧化铝浓度为50g/l，在50℃下通入体积浓度为30％的二氧化碳气体，控制成胶时间为20分钟，成胶终点控制母液中残留氧化铝浓度为5g/l，成胶后将浆液于90℃下搅拌老化4小时，再经液固分离得到前躯体。
将前躯体加蒸馏水化浆搅拌均匀，料浆在40℃下添加硫酸溶液进行中和反应，反应2小时，反应浆液的pH值为11，之后将液固分离，用蒸馏水和硫酸溶液洗涤除杂，闪蒸干燥得到产品。
产品指标详见表1。
实施例6
采用碱石灰烧结法生产铝酸钠溶液为原料，该铝酸钠溶液的苛性比为1.5，氧化铝浓度为110g/l，加入蒸馏水将其调配成氧化铝浓度为50g/l，在70℃下通入体积浓度为40％的二氧化碳气体，控制成胶时间为30分钟，成胶终点控制母液中残留氧化铝浓度为1g/l，成胶后将浆液于90℃下搅拌老化3小时，再经液固分离得到前躯体。
将前躯体加蒸馏水化浆搅拌均匀，料浆在100℃下添加硫酸铝溶液进行中和反应，反应1.5小时，反应浆液的pH值为10，之后将液固分离，用蒸馏水和碳酸氢铵溶液洗涤除杂，喷雾干燥得到产品。
产品指标详见表1。
实施例7
采用碱石灰烧结法生产铝酸钠溶液为原料，该铝酸钠溶液的苛性比为1.3，氧化铝浓度为120g/l，加入蒸馏水将其调配成氧化铝浓度为20g/l，在30℃下通入体积浓度为37％的二氧化碳气体，控制成胶时间为10分钟，成胶终点控制母液中残留氧化铝浓度为5g/l，再经液固分离得到前躯体。
将前躯体加蒸馏水化浆搅拌均匀，料浆在70℃下添加硫酸铝溶液进行中和反应，反应1.5小时，反应浆液的pH值7.5，之后将液固分离，用蒸馏水和碳酸氢铵溶液洗涤除杂，喷雾干燥得到产品。
产品指标详见表1。
实施例8
采用碱石灰烧结法生产铝酸钠溶液为原料，该铝酸钠溶液的苛性比为1.3，氧化铝浓度为80g/l，加入蒸馏水将其调配成氧化铝浓度为25g/l，在24℃下通入体积浓度为36％的二氧化碳气体，控制成胶时间为12分钟，成胶终点控制母液中残留氧化铝浓度为4g/l，再经液固分离得到前躯体。
将前躯体加蒸馏水化浆搅拌均匀，料浆在80℃下添加硫酸铝溶液进行中和反应，反应1.5小时，反应浆液的pH值8.5，之后将液固分离，用蒸馏水和硝酸溶液洗涤除杂，喷雾干燥得到产品。
产品指标详见表1。
实施例9
采用碱石灰烧结法生产铝酸钠溶液为原料，该铝酸钠溶液的苛性比为1.35，氧化铝浓度为90g/l，加入蒸馏水将其调配成氧化铝浓度为30g/l，在20℃下通入体积浓度为38％的二氧化碳气体，控制成胶时间为15分钟，成胶终点控制母液中残留氧化铝浓度为2g/l，成胶后将浆液于90℃下搅拌老化3小时，再经液固分离得到前躯体。
将前躯体加蒸馏水化浆搅拌均匀，料浆在55℃下添加硫酸铝溶液进行中和反应，反应1.5小时，反应浆液的pH值为9，之后将液固分离，用蒸馏水和硫酸铝溶液洗涤除杂，烘箱烘干得到产品。
产品指标详见表1。
实施例10
采用碱石灰烧结法生产铝酸钠溶液为原料，该铝酸钠溶液的苛性比为1.35，氧化铝浓度为100g/l，加入蒸馏水将其调配成氧化铝浓度为30g/l，在10℃下通入体积浓度为32％的二氧化碳气体，控制成胶时间为12分钟，成胶终点控制母液中残留氧化铝浓度为4g/l，成胶后将浆液于90℃下搅拌老化3小时，再经液固分离得到前躯体。
将前躯体加蒸馏水化浆搅拌均匀，料浆在90℃下添加硫酸铝溶液进行中和反应，反应1小时，反应浆液的pH值为9，之后将液固分离，用蒸馏水和硝酸铝溶液洗涤除杂，烘箱烘干得到产品。
产品指标详见表1。
表1
Claims (26)
1.一种磨料抛光剂的原料，其由下述方法制得：
a将铝酸钠精制溶液与工业二氧化碳成胶，之后液固分离得到原料前躯体；
b将步骤a中的前躯体加入酸性物质进行中和反应，之后液固分离，洗涤，烘干，所述步骤a中的铝酸钠精制溶液来自碱石灰烧结法生产氧化铝工艺的中间产物，溶液苛性比αk＝1.3～1.6，氧化铝浓度为80～130g/l。
2.如权利要求1所述的磨料抛光剂的原料，其中，所述制得的原料的晶粒度≤35
，Na2O≤0.15％重量。
3.一种权利要求1所述的磨料抛光剂的原料的制备方法，其包括如下步骤：
a将铝酸钠精制溶液与工业二氧化碳成胶，之后液固分离得到原料前躯体；
b将步骤a中的前躯体加入酸性物质进行中和反应，之后液固分离，洗涤，烘干。
4.如权利要求3所述的制备方法，其中，所述步骤a中的工业二氧化碳来自碱石灰烧结法生产氧化铝工艺的中间产物。
5.如权利要求3或4所述的制备方法，其中，所述步骤a中的工业二氧化碳的体积浓度为30～40％。
6.如权利要求5所述的制备方法，其中，所述的二氧化碳的体积浓度为36～38％。
7.如权利要求3所述的制备方法，其中，所述步骤a中的铝酸钠精制溶液在成胶前加入蒸馏水调整其氧化铝浓度为20～60g/l。
8.如权利要求7所述的制备方法，其中，所述步骤a中的铝酸钠精制溶液在成胶前加入蒸馏水调整其氧化铝浓度为25～50g/l。
9.如权利要求3所述的制备方法，其中，所述步骤a中在10～70℃下通入二氧化碳。
10.如权利要求9所述的制备方法，其中，所述步骤a中在20～50℃下通入二氧化碳。
11.如权利要求3所述的制备方法，其中，所述步骤a中的成胶时间为10～30分钟。
12.如权利要求11所述的制备方法，其中，所述步骤a中的成胶时间为12～25分钟。
13.如权利要求11所述的制备方法，其中，所述步骤a中成胶终点控制母液中残留氧化铝浓度为0～6g/l。
14.如权利要求3所述的制备方法，其中，所述步骤a中在成胶后进行加热搅拌老化，之后经液固分离得到原料前驱体。
15.如权利要求14所述的制备方法，其中，所述老化的温度为50～100℃。
16.如权利要求15所述的制备方法，其中，所述老化的温度为70～100℃。
17.如权利要求14所述的制备方法，其中，所述老化时间不大于4小时。
18.如权利要求17所述的制备方法，其中，所述的老化时间为1～3小时。
19.如权利要求3所述的制备方法，其中，所述步骤b中加入的酸性物质为盐酸、硝酸、硫酸或它们的铝盐。
20.如权利要求3所述的制备方法，其中，所述步骤b中中和反应的反应浆液的pH值为7.5～11。
21.如权利要求20所述的制备方法，其中，所述步骤b中中和反应的反应浆液的pH值为8.5～10。
22.如权利要求3所述的制备方法，其中，所述步骤b中中和反应的温度为40～100℃。
23.如权利要求22所述的制备方法，其中，所述步骤b中中和反应的温度为50～80℃。
24.如权利要求3所述的制备方法，其中，所述步骤b中中和反应的时间为0.5～2小时。
25.如权利要求3所述的制备方法，其中，所述步骤b中添加助剂进行洗涤，所述助剂为盐酸、硝酸、硫酸或它们的铝盐、碳酸铵或碳酸氢铵。
26.如权利要求3所述的制备方法，其中，所述步骤b中烘干采用烘箱、闪蒸干燥或者喷雾干燥。
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