氧化锆抛光剂的开发:粉体改性、悬浮液制备及反应器模拟

氧化锆(ZrO2)具有高熔点、大硬度、耐磨性好、化学稳定性优异、抗腐蚀性能突出等特点,在化工、冶金、航空航天、环境、生物、医学及电子等领域已显示了广阔的应用前景。随着科技的进步,市场对高精度、大口径光学玻璃镜片的需求量越来越大,对高硬度抛光产品的需求也与日俱增。以氧化锆为原料制成的抛光剂可用于玻璃表面的精密加工。目前市售商品多为进口且价格高昂,而国产商品还没有较好地工业化。本论文的目的就是对高性能氧化锆抛光剂进行科学、系统的自主研发,从而为国内产品的工业化提供理论依据。具体研究内容包括如下3个方面:①对氧化锆粉体进行了铁掺杂改性研究。使用了共沉淀法、溶胶凝胶法以及水热法,以Zr(NO3)4·5H2O和Fe(NO3)3·9H2O为原料合成了铁掺杂的氧化锆粉体,对不同方法制得的样品用PXRD、SEM、TG/DSC及BET等手段进行了表征及计算分析,并考察了不同煅烧温度对粉体性能的影响。将抛光粉对照品、成品和原料从固体紫外光谱、粉末衍射谱、晶体结构、红外光谱、电子探针显微镜以及粒度分布测定等方面进行了表征,从科学角度论证了成品与对照品粉体的一致性,丰富了该类固体粉末样品的分析检测方法与手段。②对氧化锆粉体在水基分散介质中的稳定性进行了改进,对添加剂的种类、用量、配比、抛光液各种理化性质的相互影响等诸多因素进行了考察,找出了一个合适的抛光液配方和一套合适的生产工艺,并建立了合格产品的检测标准。③用商业计算流体力学(CFD)软件Fluent对制备抛光液反应器的流场行了模拟,分别建立了高速砂磨分散搅拌机的三维模型、气液两相模型(VOF)、以及液体与固体颗粒的多相流模型。对反应器内不同部位的流体动力学参数及机理进行了计算机模拟,为反应条件优化提供了可靠依据。

氧化锆; 抛光; 改性; 共沉淀法; 溶胶凝胶法; 水热法;

张雷;

TB383.1

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