中國粉體網(wǎng)訊 2024年9月27日，由中國粉體網(wǎng)主辦的“2024全國高純氧化鋁粉體制備技術(shù)及應(yīng)用交流大會”在江蘇揚州綠地鉑驪酒店成功召開。會議期間，我們邀請到眾多專家學(xué)者做客“對話”欄目，圍繞高純氧化鋁材料及技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀和未來進(jìn)行了訪談交流。本期，我們邀請到的是廣州匯富研究院有限公司研究院副院長段先健博士。
中國粉體網(wǎng)：段博士，請您介紹一下廣州匯富研究院有限公司。
段博士：中國粉體網(wǎng)的朋友們，大家好。非常榮幸接受中國粉體網(wǎng)的采訪。我來自于廣州匯富研究院有限公司，總公司是湖北匯富納米材料股份有限公司。我們主要是從事氣相法納米粉體材料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)服務(wù)，同時我們也是國家級專精特新小巨人重點企業(yè)，產(chǎn)品主要是用在例如鋰電池、膠粘劑等新能源領(lǐng)域，還有就是一些功能性的新型材料等領(lǐng)域。我們廣州研究院主要是負(fù)責(zé)新產(chǎn)品的開發(fā)，湖北總公司主要負(fù)責(zé)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用研究。
中國粉體網(wǎng)：段博士，何為氣相氧化鋁？特點是什么？其主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？
段博士：剛才介紹到我們主要是生產(chǎn)氣相法納米粉體材料的，那么，為什么說的氣相法納米粉體材料？主要是因為它的生產(chǎn)工藝與常規(guī)的生產(chǎn)工藝是不一樣的。此類材料主要是原材料是氣化進(jìn)去的，然后再通過與氫氣、氧氣混合，混合氣體在高溫燃燒下水解而得到的一種粉體材料。所以，它的制造工藝有別于其他像水熱法或者其他傳統(tǒng)的溶膠凝膠法、機械研磨等方法，這種用氣相法工藝生產(chǎn)出來的材料，我們就稱為氣相法納米粉體材料。
因為這種材料是高溫燃燒水解出來的，所以首先它的顆粒很細(xì)，粒徑在7~40納米左右；然后它的比表面積很大，例如氣相二氧化硅，它的比表面積可以做到400m2/g以上；另外，它的結(jié)構(gòu)性很強，氣相法生產(chǎn)出來的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與常規(guī)方法不一樣，它是一種鏈狀的，三維網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品比較蓬松、很輕；其次，它的振實密度很小，像氣相二氧化硅，氣相氧化鋁的話，其振實密度大概在30~60g/dm3。這就是氣相法工藝生產(chǎn)出來的產(chǎn)品特點。
在應(yīng)用方面，例如氣相二氧化硅最主要的應(yīng)用是在硅膠里面作為補強的填料，在一些膠黏劑、涂料、油墨等應(yīng)用中作為補強的功能材料。另外，它有很好的增稠觸變性能，作為觸變劑；它自身的流動性很好，所以它也可以作為一些粉末個抗結(jié)塊劑、流動助劑等。像氣相二氧化硅，它還可以作為食品、醫(yī)藥、化妝品里面的助劑；氣相法氧化鋁主要是在粉末涂料領(lǐng)域和新能源材料中應(yīng)用，例如鋰電池的正極材料改性、鋰電池的隔膜改性等應(yīng)用中都會應(yīng)用到。然后就是氣相法氧化鈦，它為改進(jìn)鋰電池正極電解材料的性能起到了關(guān)鍵作用；還可以作為高分子材料的耐熱助劑，像硅橡膠，氣相法二氧化鈦可以提高我們材料的耐熱等級。最后就是在一些光催化以及化妝品領(lǐng)域里面都有應(yīng)用。
中國粉體網(wǎng)：段博士，生產(chǎn)氣相氧化鋁的工藝有哪些？技術(shù)難點是什么？
段博士：氣相法工藝生產(chǎn)納米粉體材料，它們的基本工藝都是一樣的。首先第一步，原材料需要氣化，然后和氫氣、氧氣進(jìn)行混合；第二步是反應(yīng)，反應(yīng)是在火焰下進(jìn)行燃燒反應(yīng)；第三步收集反應(yīng)后生成的粉體，先把顆粒聚集起來，再進(jìn)行收集。在整個反應(yīng)中，它還有副產(chǎn)物，還有氣體，但我們最終需要是粉體材料，所以還需要有一個工藝就是要氣固分離，要把氣體跟固體分離出來。還有一個比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，就是脫酸。因為我們生產(chǎn)采用的原材料大部分都是它的氯化物，例如四氯化硅、四氯化鈦，或者氯化鋁。在生產(chǎn)過程中它們的副產(chǎn)物會有氯化氫，即鹽酸，這種酸性物質(zhì)在材料中會對我們的應(yīng)用有所影響。所以，我們需要一個脫酸的工藝，把吸附在粉體表面的氯化氫脫除。當(dāng)然，在這個環(huán)節(jié)過程中，有的時候還需要進(jìn)行表面改性，增加它的一些功能，它的最主要的工藝就是這些。
對于制備難點，因為它是一個連續(xù)化的生產(chǎn)過程，我們在生產(chǎn)產(chǎn)品時最重要的是保證它的品質(zhì)，而整個生產(chǎn)過程是連續(xù)化生產(chǎn)的，所以要保證在整個反應(yīng)過程中的穩(wěn)定性很重要。保證其流速、溫度，還有原料的配比，每個環(huán)節(jié)要保持穩(wěn)定，才能保證我們的產(chǎn)品粒徑的均勻性，比表面積的均勻性，還有微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；還有就是聚集環(huán)節(jié)，我們需要聚集體的尺寸保持均勻且穩(wěn)定，最后到脫酸環(huán)節(jié)，我們需要有效地將酸性物質(zhì)排出去。所以這是一個系統(tǒng)工程，最重要的是保證其穩(wěn)定性，這是其中一個難點之一。
另外一個難點就是，這個工藝對設(shè)備的材質(zhì)要求非常高。因為制備過程中需要高溫燃燒，這個過程中溫度可高達(dá)1000℃以上，在此高溫下很多材質(zhì)是受不了的。同時，上面也講到，它的生產(chǎn)過程中會釋放出氯化氫等酸性物質(zhì)，這就要求整個設(shè)備需要耐高溫且耐酸腐蝕，特別是在鋰電池材料領(lǐng)域，在生產(chǎn)過程中對金屬雜質(zhì)的含量要求要非常低，如果設(shè)備材質(zhì)不好的話，它很容易帶入一些金屬雜質(zhì)進(jìn)去，對最終產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。
中國粉體網(wǎng)：目前，我國氣相氧化鋁的發(fā)展水平如何？
段博士：目前國內(nèi)的話，氣相氧化鋁最早是我們在生產(chǎn)�，F(xiàn)在據(jù)我的了解國內(nèi)是有兩家企業(yè)生產(chǎn)，可以見得國內(nèi)生產(chǎn)氣相氧化鋁的企業(yè)是非常少的。即使是在國外，也就像贏創(chuàng)、卡博特等幾家企業(yè)在生產(chǎn)。
中國粉體網(wǎng)：那么，目前公司在氣相氧化鋁的研發(fā)、生產(chǎn)及客戶開發(fā)方面進(jìn)展如何？
段博士：我們在產(chǎn)品的研發(fā)和市場開發(fā)這塊是一直走在前面的，公司主導(dǎo)了我們《氣相法二氧化硅》、《納米氧化鋁》和《納米二氧化鈦》國家標(biāo)準(zhǔn)的修訂，也主導(dǎo)制定了多項國際標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品也實現(xiàn)多元化和功能化。氣相法氧化鋁主要應(yīng)用領(lǐng)域就是兩大塊，最大的應(yīng)用領(lǐng)域就是粉末涂料，另一個是鋰電池材料。在粉末涂料應(yīng)用領(lǐng)域，我們跟國內(nèi)大部分的頭部企業(yè)都有合作，都有在應(yīng)用我們的產(chǎn)品來替代進(jìn)口產(chǎn)品使用。在鋰電池材料領(lǐng)域，在正極材料應(yīng)用中，我們國內(nèi)的頭部企業(yè)基本都會使用我們的產(chǎn)品；在鋰電池隔膜材料應(yīng)用中，目前還在開展測試中，還沒有大規(guī)模的使用，但是我們和國內(nèi)的一些頭部企業(yè)都開展了相應(yīng)的合作，都在評估我們的產(chǎn)品。另外，我們的產(chǎn)品也有出口，例如氣相氧化鋁、氣相氧化鈦、氣相氧化硅等產(chǎn)品都實現(xiàn)出口了。
中國粉體網(wǎng)：好的，感謝段博士接受我們的采訪，謝謝！
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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