一种光学级偏磷酸铝的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种光学级偏磷酸铝的制备方法，包括以下步骤：(T1)制备聚合物接枝改性的聚多巴胺包覆SiO2微球作为吸附剂；(T2)粗磷酸二氢铝的溶液依次经过活性炭和将步骤(T1)所得聚合物接枝改性的聚多巴胺包覆SiO2微球吸附去除杂质，过滤，浓缩得磷酸二氢铝浓缩液；(T3)步骤(T2)所得磷酸二氢铝浓缩液在600

【技术实现步骤摘要】
一种光学级偏磷酸铝的制备方法


[0001]本专利技术属于磷酸盐化工领域，具体涉及一种光学级偏磷酸铝的制备方法。

技术介绍

[0002]偏磷酸铝由于具有优良的透光性能，而且具有很高的耐湿性，折射率低，阿贝数大，具有很好的化学稳定性和较高的力学强度，其是光学级磷酸盐中重要的一种。光学级偏磷酸铝的主要是用于高级光学器材比如各种光学镜头或者大功率激光器的光学玻璃的原料。作为光学级偏磷酸铝，最大的问题是在于如何获得高纯度的偏磷酸铝。对于其中Fe2O3含量＜2ppm，Ni、Co、Mn等有色金属总量＜1ppm，Cu＜0.1ppm。这对高纯度偏磷酸铝的生产提出了很高的要求。特别是在军事工业和高精尖的光学仪器研究中，对偏磷酸铝的纯度要求非常高，如果存在铁、铜、锰金属离子的存在，会导致偏磷酸光学玻璃在近紫外到红外区有较强的吸收，导致偏磷酸盐光学玻璃光学性能不能满足这些高端领域的需求。
[0003]早期的偏磷酸铝制备方法是通过氢氧化铝和磷酸二氢铵反应得到，但是反应过程难以控制。目前制备高纯度偏磷酸铝主要是通过磷酸和含铝化合物制备得到磷酸二氢铝，再通过磷酸二氢铝加热反应制备得到偏磷酸铝。现有技术通过磷酸二氢铝反应液通过喷雾干燥的形式在高温下加热，但是一方面喷嘴存在引入杂质的风险，而且生产效率低，生产成本高。
[0004]CN109879262A公开了一种光学级偏磷酸铝的制备方法，其是利用可溶性铝盐沉淀纯化后，和磷酸反应制备磷酸二氢铝溶液，在经过活性炭除杂、调节P/Al比例、蒸发浓缩、喷雾干燥、微波加热、粉碎、焙烧，最终制备得到高纯度偏磷酸铝。
[0005]CN107500261A公开了一种光学级偏磷酸铝的制备方法，是采用溶胶
‑
凝胶法制备得到前驱体，再通过高温聚合反应得到。但是该专利方法需要消耗大量有机溶剂，成本高，而且环境不友好，是通过螯合剂和金属杂质反应，降低杂质含量。但是对杂质的实际去除效率并不高，有色金属的含量不能降低至高品质光学级偏磷酸铝的要求。
[0006]CN102408103A公开了一种生产电子级偏磷酸铝的制备方法，其实磷酸和氢氧化铝反应后，得到的磷酸二氢铝进行加热，加热炉分为三步控温焙烧。但是三步控温焙烧只能调整优化偏磷酸铝的内部结构，并不会对杂质的去除产生作用。因此，该专利方法实际上无法得到高纯度的光学级偏磷酸铝。
[0007]CN110116998A公开了一种高纯度偏磷酸铝的制备方法，但是该专利需要使用电子级的磷源和铝源，存在原料的局限性。而且电子级原料价格昂贵，导致生产成本高昂。
[0008]CN111392704A公开了一种光学级偏磷酸铝的制备方法，其实在制备得到粗磷酸二氢铝溶液后，通过离子交换树脂去除有色金属和杂质离子，在经过两次煅烧得到光学级偏磷酸铝。该专利方法对初始运料的纯度要求不是很高，生产出的偏磷酸铝指标可以满足光学玻璃的要求。但是该专利需要使用数种阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的组合，操作反复而且成本较高，而且采用这些树脂对杂质离子进行吸附，要达到杂质含量能够满足高精尖光学仪器，需要大量树脂，而这部分树脂即使经过再生后，对磷酸二氢铝中的微量的过
渡金属离子吸附能力会变差。因此，对于工业化的高纯度偏磷酸铝的生产采用该专利方法并不经济，而且对于杂原子，特别是影响光学玻璃的Fe，Cu离子的去除效果还不能令人满意。

技术实现思路

[0009]为解决现有技术中偏磷酸铝制备过程中影响光学性能的杂离子去除不够彻底，特别是Fe、Cu离子去除效果不够好，或者去除成本较高的缺陷，本专利技术提出了一种光学级偏磷酸铝的制备方法，是采用聚合物接枝改性的SiO2微球作为吸附剂，投入到磷酸二氢铝溶液中，通过接枝在表面的聚合物，以及SiO2表面的聚多巴胺共同作用下，吸附其中过渡金属离子，通过SiO2表面的聚多巴胺和接枝聚合物的上的冠醚和阴离子基团的共同吸附作用，可以使磷酸二氢铝溶液中过渡金属离子尽可能吸附，再进行偏磷酸铝的制备，所得偏磷酸铝纯度高，杂离子少，可以用于制备高端光学玻璃。
[0010]本专利技术通过以下技术方案实现上述目的：
[0011]一种光学级偏磷酸铝的制备方法，包括以下步骤：
[0012](T1)制备聚合物接枝改性的聚多巴胺包覆SiO2微球作为吸附剂：在介孔SiO2表面包覆聚多巴胺后，将含有冠醚基团的烯基单体，不饱和羧酸单体、温敏单体在紫外光照射条件下聚合反应接枝在聚多巴胺包覆SiO2微球表面；
[0013](T2)粗磷酸二氢铝的溶液依次经过活性炭和将步骤(T1)所得聚合物接枝改性的聚多巴胺包覆SiO2微球吸附去除杂质，过滤，浓缩得磷酸二氢铝浓缩液；
[0014](T3)步骤(T2)所得磷酸二氢铝浓缩液在600
‑
750℃温度下煅烧得到偏磷酸铝中间体粉体；
[0015](T4)将偏磷酸铝中间体在800
‑
850℃继续煅烧，得到光学级偏磷酸铝。
[0016]进一步地，所述粗磷酸二氢铝的溶液中Al
3+
离子浓度为0.25
‑
0.4mol/L。所述粗磷酸二氢铝可以外购，也可以自制。若为自制，所述粗磷酸二氢铝是氧化铝和稀磷酸在105
‑
120℃反应制得。所述稀磷酸质量浓度为50
‑
60wt％。
[0017]进一步地，步骤(T3)中煅烧是在喷雾煅烧塔中进行，磷酸二氢铝浓缩液以5
‑
15L/min进入喷雾煅烧塔，进风温度720
‑
800℃，塔体上段温700
‑
750℃，塔体中段温度660
‑
720℃，塔体下端温度640
‑
700℃，出风温度400
‑
500℃，煅烧时间；和/或
[0018]步骤(T4)中煅烧是在马弗炉或电炉中进行，煅烧时间6
‑
10h。
[0019]进一步地，所述光学级偏磷酸铝的制备方还包括步骤(T5)：将进行吸附后的聚合物接枝改性的聚多巴胺包覆SiO2微球回收，再生重新利用。
[0020]更进一步地，所述再生是将进行吸附后的聚合物接枝改性的聚多巴胺包覆SiO2微球至于0.5
‑
1M的盐酸溶液中，在40
‑
50℃，超声或者搅拌条件下浸渍10
‑
15h，取出后用无水乙醇和去离子水交替洗涤至洗涤后的去离子水电导率在1us/cm以下。
[0021]进一步地，所述聚合物接枝改性的聚多巴胺包覆SiO2微粒通过包括以下步骤的制备方法得到：介孔SiO2微粒表面包覆聚多巴胺后，分散在醇水溶液中，加入含有冠醚基团的烯基单体，不饱和羧酸单体、温敏单体，在紫外光照条件下引发聚合，接枝聚合反应结束后洗涤，干燥得到聚合物接枝改性的聚多巴胺包覆SiO2微球。
[0022]所述洗涤是用无水醇和水交替洗涤，洗涤至洗涤后的水电导率在1us/cm以下。所
述无水醇为无水乙醇，所述水为去离子水、超纯水、蒸馏水中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学级偏磷酸铝的制备方法，包括以下步骤：(T1)制备聚合物接枝改性的聚多巴胺包覆SiO2微球作为吸附剂：在介孔SiO2表面包覆聚多巴胺后，将含有冠醚基团的烯基单体，不饱和羧酸单体、温敏单体在紫外光照射条件下聚合反应接枝在聚多巴胺包覆SiO2微球表面；(T2)粗磷酸二氢铝的溶液依次经过活性炭和将步骤(T1)所得聚合物接枝改性的聚多巴胺包覆SiO2微球吸附去除杂质，过滤，浓缩得磷酸二氢铝浓缩液；(T3)步骤(T2)所得磷酸二氢铝浓缩液在600
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750℃温度下煅烧得到偏磷酸铝中间体粉体；(T4)将偏磷酸铝中间体在800
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850℃继续煅烧，得到光学级偏磷酸铝。2.根据权利要求1所述的光学级偏磷酸铝的制备方法，其特征在于，所述粗磷酸二氢铝的溶液中Al
3+
离子浓度为0.25
‑
0.4mol/L。3.根据权利要求1所述的光学级偏磷酸铝的制备方法，其特征在于，步骤(T3)中煅烧是在喷雾煅烧塔中进行，磷酸二氢铝浓缩液以5
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15L/min进入喷雾煅烧塔，进风温度720
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800℃，塔体上段温700
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750℃，塔体中段温度660
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720℃，塔体下端温度640
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700℃，出风温度400
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500℃，煅烧时间；和/或步骤(T4)中煅烧是在马弗炉或电炉中进行，煅烧时间6
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10h。4.根据权利要求1所述的光学级偏磷酸铝的制备方法，其特征在于，所述光学级偏磷酸铝的制备方还包括步骤(T5)：将进行吸附后的聚合物接枝改性的聚多巴胺包覆SiO2微球回收，再生重新利用；进一步地，所述再生是将进行吸附后的聚合物接枝改性的聚多巴胺包覆SiO2微球置于0.5
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1M的盐酸溶液中，在40
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50℃，超声或者搅拌条件下浸渍10
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15h，取出后用无水乙醇和去离子水交替洗涤至洗涤后的去离子水电导率在1us/cm以下。5.根据权利要求1所述的光学级偏磷酸铝的制备方法，其特征在于，所述聚合物接枝改性的聚多巴胺包覆SiO2微粒通过包括以下步骤的制备方法得到：介孔SiO2微粒表面包覆聚多巴胺后，分散在醇水溶液中，加入含有冠醚基团的烯基单体，不饱和羧酸单体、...

【专利技术属性】
技术研发人员：马志明，秦明升，陈曼玉，徐小峰，程龙，姜朋飞，
申请(专利权)人：上海太洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：