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氧化锆知识大全

(2012-12-10 08:30:50)
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杂谈

氧化锆知识大全
  氧化锆*简 介
  物竞编号:095G  中文名称:氧化锆氧化锆  英文名称:Zirconium dioxide  分 子 式:ZrO2  分 子 量:123.22
  氧化锆*编号系统
  CAS号:1314-23-4  MDL号:MFCD00011310  EINECS号:215-227-2  RTECS号:ZH8800000  BRN号:  PubChem号:
  氧化锆*物性数据
  1. 性状:天然有斜锆石、锆氧石及绿锆石。斜锆石型为带黄白色的单斜晶体。  2. 相对密度:5.89  3. 熔点(ºC):2700  4. 沸点(ºC,常压):4300  5. 闪点(ºC):5000  6. 溶解性:不溶于水,能溶于热浓硫酸、氢氟酸。锆氧石型的,在1000ºC以上为等轴晶系的无色晶体,相对密度5.6,熔点2715ºC,能溶于水、硫酸、氢氟酸。于碱共熔生产锆酸盐,化学性质稳定。
  氧化锆*毒理学数据
  无毒。有刺激性
  氧化锆*生态学数据
  通常来说对水是无害的,若无政府许可,勿将材料排入周围环境。
  氧化锆*计算化学数据
  1、 氢键供体数量:0  2、 氢键受体数量:2  3、 可旋转化学键数量:0  4、 拓扑分子极性表面积(TPSA):34.1  5、 重原子数量:3  6、 表面电荷:0  7、 复杂度:18.3  8、 同位素原子数量:0  9、 确定原子立构中心数量:0  10、 不确定原子立构中心数量:0  11、 确定化学键立构中心数量:0  12、 不确定化学键立构中心数量:0  13、 共价键单元数量:1
  氧化锆*性质与稳定性

  1.如果遵照规格使用和储存则不会分解,未有已知危险反应,避免酸。不溶于水,溶于热浓氢氟酸、硫酸。与碱共熔可生成相应的锆酸盐。化学性质稳定。

  2.氧化锆纤维是以ZrO2为主成分的新的结晶质无机纤维材料。良好的化学稳定性及抗氧化性,抗冲击性、可烧结性能优良

  3.其晶型有多种变体,低温时为单斜晶系,高温时为四方晶型,更高温为立方晶型。单斜晶型加热到1170℃转变为四方晶型,再加热至2370℃则转变成立方晶型。溶于硫酸、氢氟酸。具有良好的热化学稳定性、高温导电性及较好的高温强度和韧性。

  4.氧化锆纤维是一种多晶质耐火纤维材料。相对密度5.6~6.9。化学稳定性及抗氧化性能好,热导率小,具有抗冲击性、可烧结性等。由于ZrO2物质本身的高熔点、不氧化和其他高温优良特性,使得ZrO2纤维具有比氧化铝纤维、莫来石纤维、硅酸铝纤维等其他耐火纤维品种更高的使用温度。氧化锆纤维在1500℃以上超高温氧化气氛下长期使用,最高使用温度高达2200℃,甚至到2500℃仍可保持完整的纤维形状,并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不挥发、无污染,是目前国际上最顶尖的一种耐火纤维材料。 ZrO2的耐酸碱腐蚀能力大大强于SiO2和Al2O3。不溶于水,溶于硫酸及氢氟酸;微溶于盐酸和硝酸。能与碱共熔生成锆酸盐。
  氧化锆*贮存方法
  应贮存于干燥库房中,不可与强碱类物品共贮混运。
  氧化锆*合成方法

  1.法氯氧化锆热解法锆英石与烧碱在650℃熔融,热水浸出熔融体,硅呈硅酸钠形态与锆酸钠分离。再用硫酸处理,得硫酸锆溶液,进一步除杂质后加氨水,沉淀出氧化锆。加盐酸溶解氢氧化锆,得到氯氧化锆,经蒸发浓缩、冷却结晶、粉碎、焙烧,即得二氧化锆成品。

  溶胶凝胶法

  在锆的醇盐如ZrO(C3H7)4中加入醇和水,再加入酸作催化剂进行混合,开始进行加水分解反应,最后形成溶胶,然后进行聚合反应成为凝胶。该凝胶为黏稠的液体,选择适当的黏度进行干燥纺丝,纤维化成一次纤维。进一步在500~1000℃高温下加热,进行无机化处理,制得氧化锆纤维产品。


  氧化锆纤维:以乙酰丙酮、氧氯化锆为主要原料合成前驱体乙酰丙酮合锆聚合物,将其溶于甲醇获得纺丝液,利用干法纺丝获得连续前驱体纤维,热处理烧结获得氧化锆连续纤维。

  2.取相当于4g Zr的氟锆酸钾(K2ZrF6)置于铂皿中,放入5mL纯制过的氢氟酸和15mL特纯硫酸在石墨板上加热溶解,待溶解完全后继续加热至发生SO3 时取下,用热的三次蒸馏水浸出并将浸出液注入1L烧杯中,加入三次蒸馏水至溶液体积达600~800mL,煮沸使溶液澄清(不澄清时应当过滤),取下,冷却后,向溶液中滴加纯制氨水使Zr呈四氢氧化锆形式沉淀出来,用3号玻璃滤器抽滤析出的沉淀,并用三次蒸馏水洗到无(NH4)2SO4为止。将洗好的氢氧化锆置于200mL烧杯中,用50mL纯制浓盐酸溶解。溶解液分为两部分各置于1L烧杯中,按下法沉淀:加入400mL 16%的苦杏仁酸溶液,120mL纯制浓HCl,三次蒸馏水使溶液体积为900mL,在80~85℃下加热20~40mn,此时生成苦杏仁酸锆沉淀。用3号玻璃滤器抽滤沉淀,用2%的苦杏仁酸洗液洗涤5~6次,将洗好的沉淀置于铂皿中,在电炉上烘干、灰化,然后在马弗炉中900℃下灼烧1~2h,取出冷却后即得到提纯的氧化锆。用本法提纯制备的ZrO2,可用作光谱分析的基体和标准。其中Fe、Al、Ca、Mg等主要常见元素含量均在0.001%以下。

  另外,还可以将易提纯的锆化合物热分解或氧化分解,以制备高纯氧化锆

  1将氧氯化锆(ZrCl2O·8H2O)用盐酸或甲醇重结晶,经高温煅烧,制得成品。

  2将四烷氧基锆蒸馏提纯,其蒸气在350~500℃分解,得成品。

  3将四氯化锆蒸馏提纯,其蒸气与过量氧气在1200℃反应,得二氧化锆

  4.挤压法 将氧化锆溶胶或氧化锆粒子和增稠剂制成坯,利用液压或利用螺旋绞刀的推进作用将坯料从机型口挤出并成细丝,再经烧结固化即成纤维。该法制得的纤维较粗,纤维的强度也较低。

  5.浸渍法 先将黏胶丝或整个织物长时间浸泡在氢氧化锆溶液中,使黏胶纤维溶胀,然后经热解、煅烧即得到具有一定拉伸强度的氧化锆纤维。

  6.胶体法 在氧化锆溶液中,加入二氧化硅溶胶配成胶体溶液,经喷吹、拉丝法成型,经干燥后烧结成纤维。

  7.溶胶-凝胶法 在锆醇[ZrO(C3H7)4]中加入醇和水,再加入催化剂,经充分混合后,开始分解,放置使其胶化及成黏稠液体,选择适当黏度,进行干燥再加热至500~1000℃,高温度纤维化烧成即得产品。

  8.水解法 以氧氯化锆为原料水解制备高纯超细二氧化锆,反应式如下。


  将0.2~0.3mol/L的高纯氧氯化锆溶液加去离子水水解,并长时间煮沸氧氯化锆溶液,使水解生成的氯化氢不断蒸发除去,水解反应在沸腾下进行50h以上,再过滤,用去离子水洗、干燥、煅烧粉碎,制得产品。

  9.高温水解法 将1mol/L的高纯氧氯化锆溶液喷入温度为1000℃的分解炉中,微小的氧氯化锆液滴先是水分蒸发,然后水解生成二氧化锆。分解后的二氧化锆经旋风分离器收集,再经酸洗、水洗、烘干,得产品。

  醇盐水解法 以四氯化锆、氨和丙醇为原料制备高纯超细二氧化锆,反应式如下。

 

  在苯溶剂存在下将高纯四氯化锆和丙醇、氨于5℃反应制得锆醇盐,经过滤分离除去氯化铵,再加水水解沉淀、过滤,于小于100℃干燥、煅烧、粉碎得产品,水解条件直接影响产品粒径、形状和凝聚状况。该法可制得粒子大小和形状均匀、结构相单一的ZtO2。
  氧化锆*用 途

  1.氧化锆:主要用于压电陶瓷制品,日用陶瓷,耐火材料及贵重金属熔炼用的锆砖、锆管、坩埚等。也用于生产钢及有色金属、光学玻璃和二氧化锆纤维。可作为高效的高温隔热材料。

  2.氧化锆纤维:在航空航天、国防军工、原子能等领域,用来超高温隔热防护材料和陶瓷基复合增强材料;在陶瓷烧结、金属冶炼、高温分解、半导体制造、石英熔融等领域,用来制造耐高于1500℃以上高温的超高温工业窑炉、超高温实验电炉和其他超高温加热装置等;还可作为高温过滤材料和高温反应催化剂载体以及用作塑料、橡胶、乳胶等的惰性填充剂。

  3.用作塑料、橡胶、乳胶等的惰性填充剂、增量剂。适用于胶管、胶带、模压制品、挤出制品和鞋类等。也用作环氧胶黏剂及密封胶的填充剂。也是制造陶瓷、搪瓷和玻璃器皿的常用原料。

  4.用于制造功能陶瓷和结构陶瓷,或作研磨材料。

  5.因其折射率大、熔点高、耐蚀性强,故用于窑业原料。压电陶瓷制品有滤波器、扬声器超声波水声探测器等。还有日用陶瓷 ( 工业陶瓷釉药) 、耐火材料、贵重金属熔炼用的锆砖及锆管等。还用于钢、有色金属、光学玻璃、二氧化锆纤维、化妆品中作颜料。
  氧化锆*急救措施
  食入  给予饮水(如果病人神志清醒的话)。  就医。  眼睛  用流动清水冲洗。  皮肤  脱去被污染的衣服。  用水和肥皂冲洗。  吸入  清理鼻腔。  用水漱口。
  氧化锆*消防措施
  灭火:  用水幕/水雾, 冷却周围设施。  用水喷/雾。  火灾、爆炸危害:  火灾产生的有毒烟雾。  个体防护  眼镜:  化学护目镜。  手套:  呼吸器:  颗粒
  氧化锆*泄漏应急处理
  泄漏处理与废弃:  防止灰尘。  扫或铲到安全的地点。
  氧化锆*安全信息
  危险运输编码:UN 1993 3/PG 3  危险品标志: 刺激  安全标识:S26 S36  危险标识:R36/37/38
  氧化锆*法规信息
  氧化锆 (CAS: 1314-23-4) 出现在以下法规中;  高产量代表列表(经济合作与发展组织 [OECD] HPV)  工作场所有害因素职业接触限值  中国现有化学物质名录  本化学品安全技术说明书遵照了以下相关国家标准:  GB16483-2000, GB13690-1992, GB6944-1986, GB/T15098-1994, GB18218-2000, GB15258-2000, GB6944-86, GB190-90, GB191-90, GB12268-90, GA57-93, GB/T 15098-94, GBZ 2-2002以及相关法规:  《危险货物运输管理规则》 (铁道部1995年颁布)  《危险化学品安全管理条例》(国务院2002年颁布)  联合国《关于危险货物运输的建议书》(简称 UN RTDG)

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