Спосіб отримання гідрозолю оксиду алюмінію

Реферат: Спосіб отримання гідрозолю оксиду алюмінію шляхом розчинення свіжоосадженого гідроксиду алюмінію при Т=20 °C 20-30 хв., причому гідрозоль оксиду алюмінію отримують з суспензії, дисперсійним середовищем якої є водний розчин лужного металу з рН≥13, що містить високотемпературну форму γ-Αl2Ο3, час експозиції дисперсної фази складає 10-30 хв. з наступним відділенням колоїдного розчину наночастинок. UA 88994 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ ГІДРОЗОЛЮ ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ UA 88994 U UA 88994 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів одержання і стабілізації колоїдних розчинів. Золь нанорозмірного оксиду алюмінію може бути застосований для одержання композиційних покриттів з підвищеними твердістю, зносостійкістю, корозійною стійкістю, поліпшеними електричними властивостями, які використовують у хімічній, машинобудівний, аерокосмічній та інших галузях, а також при виготовленні зносостійких керамічних деталей (різальних інструментів, зносостійких частин сухих пар тертя та підкладок каталізаторів і фільтруючих елементів) Відомий спосіб отримання гідрозолю шляхом насичення дисперсійного рідкого середовища кластерами, отриманими ерозією матеріалу електродів з Ag, Cu, Ті, Cu-Ag, Cu-Sn, Si, -6 -8 розміщених в середовищі, під впливом імпульсних електричних розрядів тривалістю 10 -10 с. На поверхні кластерів (розміром 0,3-50 нм) формується оболонка зі сполук на основі гідрогену і/або оксигену, і/або карбону товщиною 0,1-1,0 нм при їх хімічній взаємодії з елементами дисперсійного середовища з рН=5-9 [1]. Даний спосіб приготування гідрозолей, що містять рідину, як носій диспергованих твердих наночастинок з покриттям у вигляді капсул, дозволяє керувати процесом формування в дисперсійному рідкому середовищі кластерів заданих розмірів при автоматичному нанесенні на них різних захисних оболонок для отримання якісно нового гідрозолю з унікальними споживчими властивостями. До недоліків способу слід віднести енергозатратність процесу, використання спеціального обладнання, відсутність можливості отримання нанорозмірних частинок оксиду алюмінію. Відомий спосіб, вибраний за прототип, отримання гідрозолю оксиду алюмінію, за яким у розчині алюмінію хлориду розчиняють свіжоосаджений гідроксид алюмінію при Т=20 °C 20-30 хв [2]. Винахід дозволяє уникнути використання високих температур і виділення вибухонебезпечного водню. Застосування гідроксиду алюмінію підвищує якість цільового продукту, зважаючи на виключення домішок, присутніх в металевому алюмінії. До недоліків слід віднести те, що отриманий гідрозоль оксиду алюмінію містить домішки хлоридів, а також нестабільність гідрозолю та високу розчинність в електроліті, що унеможливлює його використання для одержання композиційних покриттів. В основу корисної моделі поставлено задачу одержання і стабілізації золю нанорозмірного оксиду алюмінію, який може бути застосований для одержання композиційних покриттів, які використовують у хімічній, машинобудівний, аерокосмічній та інших галузях, тощо. Поставлена задача досягається тим, що згідно з винаходом отримання гідрозолю оксиду алюмінію проводять з суспензії дисперсійним середовищем якої є водний розчин лужного металу з рН>13, що містить високотемпературну форму γ-АІ2О3. Час експозиції дисперсної фази складає 10-30 хв. з наступним відділенням колоїдного розчину наночастинок. Диспергування частинок оксиду алюмінію відбувається за рахунок часткової хімічної взаємодії амфотерного оксиду алюмінію при рН≥13 (T-20 °C), утворення гідроксокомплексів [АІ(ОН)4] , які є більш ефективними і стабільними зарядотвірними іонами, завдяки значній 32 константі стійкості Кс~3,2 × 10 . Таким чином в розчині утворюється колоїдна частинка загальної будови + x+ {m(АІ2О3)·n[Al(OH4)] -(n-x)Na ·yH2O} x·Na ·z·H2O, стабільність якої додатково забезпечується наявністю у складі зарядотвірних іонів одночасно двох елементів, споріднених до зародку - оксигену і алюмінію. Подрібнення високотемпературної форми -АІ2О3 йде за низхідним принципом (top-down) - "зверху - вниз", а стабілізований стан розчину забезпечується тим, що нанорозмірні частинки приймають учать не тільки в седиментації, але і в броунівському русі. Застосування запропонованого способу хімічного отримання колоїдного розчину наночастинок оксиду алюмінію дозволяє отримувати оксидні системи з покращеними функціональними властивостями завдяки контролю за складом і структурою проміжних продуктів, як і можуть бути використані для одержання композиційних покриттів з підвищеними твердістю, зносостійкістю, корозійною стійкістю, поліпшеними електричними й іншими експлуатаційними властивостями, тощо. Приклад 1 3 До 1 дм водного розчину лужного металу з рН=13,7 додають при перемішуванні 20 г високотемпературної форми -АІ2О3. Час експозиції в суспензії - 30 хвилин. Після диспергування колоїдний розчин наночастинок оксиду алюмінію декантують. Отриманий таким чином золь містить 26 % наночастинок оксиду алюмінію. Приклад 2 3 До 1 дм водного розчину лужного металу з рН=13,7 додають при перемішуванні 30 г високотемпературної форми -АІ2О3. Час експозиції в суспензії - 30 хвилин. Після диспергування 1 UA 88994 U 5 10 15 колоїдний розчин наночастинок оксиду алюмінію декантують. Отриманий таким чином золь містить 29 % наночастинок оксиду алюмінію. Приклад 3 3 До 1 дм водного розчину лужного металу з рН=13,7 додають при перемішуванні 50 г високотемпературної форми -АІ2О3. Час експозиції в суспензії - 30 хвилин. Після диспергування колоїдний розчин наночастинок оксиду алюмінію декантують. Отриманий таким чином золь містить 19 % наночастинок оксиду алюмінію. Диспергування відбувається частково, а ефективність процесу визначається кількістю введеного оксиду алюмінію. При збільшенні маси оксиду алюмінію відбувається підвищення концентрації отриманого колоїдного розчину (в відсотковому співвідношенні). Подальше збільшення маси оксиду алюмінію знижує вихід готового продукту до 10 %. Оптимальна 3 кількість оксиду алюмінію становить 20-30 г. на 1 дм водного розчину лужного металу. При рН13 оксид алюмінію розчиняється, отже оптимальне значення рН середовища для здійснення диспергування знаходиться в межах від 13 і більше. При додаванні отриманого колоїдного розчину до електроліту відбувається його подальше диспергування. Зіставний аналіз прототипу і корисної моделі Показник Час обробки, хв. рН Наявність домішок Стабільність р-ну до початку седиментації, год. 20 25 30 Прототип 20-30 хлориди Корисна модель 20-40 ≥13 немає 2,5 Джерела інформації: 7 1. Патент RU2381829 МПК В01ЛЗ/00, В23Н1/00, В82В3/00, A01N25/26, С25С1/00 Способ приготовления гидрозля, Голубев В.Н., Слепцов В.В., Тянгинский А.Ю. Опубл.: 20.02.2010. 7 2. Патент RU2438977 МПК :C01F7/02, B01J13/00 Способ получения гидрозоля оксида алюминия, Максютин А.С., Зотов Н.А. Опубл.: 10.01.2012. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб отримання гідрозолю оксиду алюмінію шляхом розчинення свіжоосадженого гідроксиду алюмінію при Т=20 °C 20-30 хв., який відрізняється тим, що гідрозоль оксиду алюмінію отримують з суспензії, дисперсійним середовищем якої є водний розчин лужного металу з рН≥13, що містить високотемпературну форму γ-Αl2Ο3, час експозиції дисперсної фази складає 10-30 хв. з наступним відділенням колоїдного розчину наночастинок. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2