CN109053037B - 针对化学防护领域应用的毫米级氧化锆颗粒制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对化学防护领域应用的毫米级氧化锆颗粒制备方法，包括如下步骤：以氧化锆粉体为原料，0.08mm标准筛过筛，滤除杂质和大团聚粒子；固体粘接剂同样0.08mm标准筛过筛处理，保持粉体颗粒粒径一致；称取质量比2:1的氧化锆粉体和粘接剂混合均匀，量取定量自来水，自来水用量为混合物料50‑60%，边搅拌边加入上述混合物料中，借助外力压为饼状，自然晾晒24h后置于烘箱内140℃活化煅烧，冷却后破碎筛分为0.6mm‑1.6mm粒径范围。本发明提供的氧化锆制备方法成型度好，工艺条件简单，最主要的是制备的毫米级颗粒物强度高，对本体材料的孔隙和理化性能的影响较小。
Description
技术领域
本发明属于防护材料制备领域，具体为一种针对化学防护领域应用的毫米级氧化锆颗粒制备方法。
背景技术
为了应对经典化学毒剂和有毒工业化学品（TICs）的双重威胁，国内外学者积极开展各种类型防护材料研究，其中以纳米氧化锆为代表的多孔金属氧化物材料因其具有高比表面积、高反应活性受到很大关注，也成为研究的重点。
但是不管采用何种途径和技术路线，制备的纳米氧化锆都为粉体材料，而在化学防护领域，需要综合考虑防护功能、呼吸气阻力、风量以及佩戴舒适性等多种因素，因此对装填的滤毒主体材料，除防护性能之外，在粒径分布和耐磨强度方面同样有很严格的要求和规定。GJB1468A-2007《军用活性炭和浸渍活性炭通用规范》中规定了几类军用活性炭和浸渍活性炭的粒度分布要求。要求滤毒材料粒径在0.7～1.6mm范围内，并且，特别规定0.7mm粒径以下粒度分布不超过5%，1.25～1.6mm粒径范围内粒度分布不超过2%，1.0～1.25mm粒径范围内粒度分布不超过10%；规定材料强度不低于85%。
由此可见，纳米氧化锆作为滤毒材料在化学防护装备中得以应用，以上规定和要求需达标，首先必须解决材料毫米级颗粒成型问题。
经检索，目前针对毫米级氧化锆陶瓷球的成型工艺大都采用内胶凝工艺和凝胶注模工艺，这两种工艺的优势是成型度较好，但强度很低，不能满足化学防护装备对材料的强度要求。除此之外，颗粒成型较为普遍和成熟的方法即为粘接剂法，如活性炭、分子筛等都是采用该种方法，所用粘接剂为煤焦油（或煤沥青）和硅溶胶等，前者挥发点高，远超过纳米氧化锆的最大承受温度，后者为无机盐，耐高温，不易挥发，易造成氧化锆孔隙的堵塞，因此二者都不适用于纳米氧化锆粉体的颗粒成型。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是以化学防护应用需求为背景，提供一种活化处理温度低，成型交联度好、强度高的毫米级氧化锆颗粒的制备方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种针对化学防护领域应用的毫米级氧化锆颗粒制备方法，包括如下步骤：
1、高比表面纳米氧化锆合成
采用氯氧化锆作锆源，脂肪酸甲酯乙氧基化物作模板剂，以碳酸氢铵为沉淀剂。将0.2～0.6mol/L浓度的碳酸氢铵溶液在室温下缓慢滴入20～30ml脂肪酸甲酯乙氧基化物溶液中，充分搅拌20min，将此混合溶液边搅拌边加入0.2～0.4mol/L的氧氯化锆溶液中，磁力搅搅拌30min；140℃条件下水热合成反应10～12h；冷却，固体沉淀置于表面皿室温晾晒24～48h后置于马弗炉进行高温煅烧，煅烧温度300～380℃。
2、毫米级氧化锆颗粒成型
以合成的高比表面氧化锆粉体为原料，0.08mm标准筛过筛，滤除杂质和较大团聚粒子，固体粘接剂同样0.08mm标准筛过筛处理，保持粉体颗粒粒径一致；称取一定量的氧化锆粉体和粘接剂（质量比2:1）混合均匀，量取定量自来水（混合物料50-60%），边搅拌边加入上述混合物料中，借助外力压为饼状，自然晾晒24h后置于烘箱内140℃活化煅烧，冷却后破碎筛分为0.6mm-1.6mm粒径范围，参照活性炭评价标准进行相关性能测试。
本发明基于粘接成型技术和原理，针对氧化锆的特殊性，采用羧甲基纤维素钠作为粘接剂，不仅具有较好的交联性，而且挥发点较低，经低温活化处理，即可完成孔隙的再生并保持原有性能，而且样品强度较高，能够满足化学防护装备应用要求。
本发明选择具有较好交联性，不耐高温，低温易挥发，对本体性能影响较小的粘接剂是完成毫米级颗粒成型的关键；在化学防护领域的应用中，针对氧化锆等特殊材料颗粒成型的交联剂选择，配比、煅烧温度的参数及成型工艺。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例进行详细说明。
一种针对化学防护领域应用的毫米级氧化锆颗粒制备方法，包括如下步骤：
1、高比表面纳米氧化锆合成
采用氯氧化锆作锆源，脂肪酸甲酯乙氧基化物作模板剂，以碳酸氢铵为沉淀剂；将0.2～0.6mol/L浓度的碳酸氢铵溶液在室温下缓慢滴入20～30mL脂肪酸甲酯乙氧基化物溶液中，充分搅拌20min，将此混合溶液边搅拌边加入0.2～0.4mol/L的氧氯化锆溶液中，磁力搅搅拌30min；140℃条件下水热合成反应10～12h；冷却，固体沉淀置于表面皿室温晾晒24～48h后置于马弗炉进行高温煅烧，煅烧温度300～380℃；
2、毫米级氧化锆颗粒成型
以氧化锆粉体为原料，0.08mm标准筛过筛，滤除杂质和大团聚粒子；固体粘接剂同样0.08mm标准筛过筛处理，保持粉体颗粒粒径一致；称取质量比2:1的氧化锆粉体和粘接剂混合均匀，量取定量自来水，自来水用量为混合物料50-60%，边搅拌边加入上述混合物料中，借助外力压为饼状，自然晾晒24h后置于烘箱内140℃活化煅烧，冷却后破碎筛分为0.6mm-1.6mm粒径范围。
实施例1：氧化锆粉体10g，羧甲基纤维素5g，水10mL，混匀，搅拌，压为饼状，室温晾晒24h，烘箱140℃干燥煅烧；
对比例1：氧化锆粉体10g，羧甲基纤维素5g，水10mL，混匀，搅拌，压为饼状，室温晾晒24h，烘箱300℃干燥煅烧；
对比例2：氧化锆粉体10g，聚乙烯醇5g，水10mL，混匀，搅拌，压为饼状，室温晾晒24h，烘箱140℃干燥煅烧；
对比例3：氧化锆粉体10g，硅溶胶2mL，混匀，搅拌，压为饼状，室温晾晒24h，马弗炉300℃干燥煅烧。
结果对比如下：
由上表可见，本发明实施例1提供的制备方法，优势较为明显，针对化学防护领域对滤毒材料的特殊要求，不仅强度能够满足使用要求，而且不会造成氧化锆的孔隙的严重堵塞和比表面积的大幅下降。
本发明的关键是选取的粘接剂，不仅交联性好，而且不耐高温，低温活化条件下大部分可以挥发，不会造成氧化锆本体材料孔隙的堵塞，因此如选择类似的不耐高温的有机交联剂，可以达到同样的目的，如甲基纤维素、丙基纤维素、羟丙基纤维素等。
本发明提供的氧化锆制备方法成型度好，工艺条件简单，最主要的是制备的毫米级颗粒物强度高，对本体材料的孔隙和理化性能的影响较小。
应当指出，对于本技术领域的一般技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和应用，这些改进和应用也视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种针对化学防护领域应用的毫米级氧化锆颗粒制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、高比表面纳米氧化锆合成
采用氯氧化锆作锆源，脂肪酸甲酯乙氧基化物作模板剂，以碳酸氢铵为沉淀剂；将0.2～0.6mol/L浓度的碳酸氢铵溶液在室温下缓慢滴入20～30ml脂肪酸甲酯乙氧基化物溶液中，充分搅拌20min，将此混合溶液边搅拌边加入0.2～0.4mol/L的氧氯化锆溶液中，磁力搅拌30min；140℃条件下水热合成反应10～12h；冷却，固体沉淀置于表面皿室温晾晒24～48h后置于马弗炉进行高温煅烧，煅烧温度300～380℃；
（2）、毫米级氧化锆颗粒成型
以氧化锆粉体为原料，0.08mm标准筛过筛，滤除杂质和大团聚粒子；固体粘接剂同样0.08mm标准筛过筛处理，保持粉体颗粒粒径一致，所述固体粘接剂为羧甲基纤维素；称取质量比2:1的氧化锆粉体和粘接剂混合均匀，量取定量自来水，自来水用量为混合物料50-60%，边搅拌边加入上述混合物料中，借助外力压为饼状，自然晾晒24h后置于烘箱内140℃活化煅烧，冷却后破碎筛分为0.6mm-1.6mm粒径范围。
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| CN107662945A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-02-06 | 山西新华化工有限责任公司 | 利用非离子表面活性剂制备纳米氧化锆的方法 |
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