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          物競編號 095G
          分子式 ZrO2
          分子量 123.22
          標簽 Zirconium(IV) oxide, 高純化合物, 無機纖維, 催化劑, 洗滌劑

          編號系統

          CAS號:1314-23-4

          MDL號:MFCD00011310

          EINECS號:215-227-2

          RTECS號:ZH8800000

          BRN號:暫無

          PubChem號:暫無

          物性數據

          1.       性狀:天然有斜鋯石、鋯氧石及綠鋯石。斜鋯石型為帶黃白色的單斜晶體。

          2.       相對密度:5.89

          3.       熔點(oC):2700

          4.       沸點(oC,常壓):4300

          5.       閃點(oC):5000

          6.       溶解性:不溶于水,能溶于熱濃硫酸、氫氟酸。鋯氧石型的,在1000oC以上為等軸晶系的無色晶體,相對密度5.6,熔點2715oC,能溶于水、硫酸、氫氟酸。于堿共熔生產鋯酸鹽,化學性質穩定。

          毒理學數據

          無毒。有刺激性

          生態學數據

          通常來說對水是無害的,若無政府許可,勿將材料排入周圍環境。

          分子結構數據

          1、摩爾折射率:無可用的

          2、摩爾體積(cm3/mol):無可用的

          3、等張比容(90.2K):無可用的

          4、表面張力(dyne/cm):無可用的

          5、介電常數:無可用的

          6、極化率(10-24cm3):無可用的

          7、單一同位素質量:121.894531 Da

          8、標稱質量:122 Da

          9、平均質量:123.2228 Da

          計算化學數據

          1.疏水參數計算參考值(XlogP):無

          2.氫鍵供體數量:0

          3.氫鍵受體數量:2

          4.可旋轉化學鍵數量:0

          5.互變異構體數量:無

          6.拓撲分子極性表面積34.1

          7.重原子數量:3

          8.表面電荷:0

          9.復雜度:18.3

          10.同位素原子數量:0

          11.確定原子立構中心數量:0

          12.不確定原子立構中心數量:0

          13.確定化學鍵立構中心數量:0

          14.不確定化學鍵立構中心數量:0

          15.共價鍵單元數量:1

          性質與穩定性

          1.如果遵照規格使用和儲存則不會分解,未有已知危險反應,避免酸。不溶于水,溶于熱濃氫氟酸、硫酸。與堿共熔可生成相應的鋯酸鹽?;瘜W性質穩定。
          2.氧化鋯纖維是以ZrO2為主成分的新的結晶質無機纖維材料。良好的化學穩定性及抗氧化性,抗沖擊性、可燒結性能優良

          3.其晶型有多種變體,低溫時為單斜晶系,高溫時為四方晶型,更高溫為立方晶型。單斜晶型加熱到1170℃轉變為四方晶型,再加熱至2370℃則轉變成立方晶型。溶于硫酸、氫氟酸。具有良好的熱化學穩定性、高溫導電性及較好的高溫強度和韌性。

          4.氧化鋯纖維是一種多晶質耐火纖維材料。 相對密度5.6~6.9?;瘜W穩定性及抗氧化性能好,熱導率小,具有抗沖擊性、可燒結性等。由于ZrO2物質本身的高熔點、不氧化和其他高溫優良特性,使得ZrO2纖維具有比氧化鋁纖維、莫來石纖維、硅酸鋁纖維等其他耐火纖維品種更高的使用溫度。氧化鋯纖維在1500℃以上超高溫氧化氣氛下長期使用,最高使用溫度高達2200℃,甚至到2500℃仍可保持完整的纖維形狀,并且高溫化學性質穩定、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震、不揮發、無污染,是目前國際上最頂尖的一種耐火纖維材料。 ZrO2的耐酸堿腐蝕能力大大強于SiO2和Al2O3。不溶于水,溶于硫酸及氫氟酸;微溶于鹽酸和硝酸。能與堿共熔生成鋯酸鹽。


          貯存方法

          應貯存于干燥庫房中,不可與強堿類物品共貯混運。 

          合成方法

          1.法氯氧化鋯熱解法鋯英石與燒堿在650℃熔融,熱水浸出熔融體,硅呈硅酸鈉形態與鋯酸鈉分離。再用硫酸處理,得硫酸鋯溶液,進一步除雜質后加氨水,沉淀出氫氧化鋯。加鹽酸溶解氫氧化鋯,得到氯氧化鋯,經蒸發濃縮、冷卻結晶、粉碎、焙燒,即得二氧化鋯成品。
          溶膠凝膠法
          在鋯的醇鹽如ZrO(C3H7)4中加入醇和水,再加入酸作催化劑進行混合,開始進行加水分解反應,最后形成溶膠,然后進行聚合反應成為凝膠。該凝膠為黏稠的液體,選擇適當的黏度進行干燥紡絲,纖維化成一次纖維。進一步在500~1000℃高溫下加熱,進行無機化處理,制得氧化鋯纖維產品。

          氧化鋯纖維:以乙酰丙酮、氧氯化鋯為主要原料合成前驅體乙酰丙酮合鋯聚合物,將其溶于甲醇獲得紡絲液,利用干法紡絲獲得連續前驅體纖維,熱處理燒結獲得氧化鋯連續纖維。

          2.取相當于4g Zr的氟鋯酸鉀(K2ZrF6)置于鉑皿中,放入5mL純制過的氫氟酸和15mL特純硫酸在石墨板上加熱溶解,待溶解完全后繼續加熱至發生SO3 時取下,用熱的三次蒸餾水浸出并將浸出液注入1L燒杯中,加入三次蒸餾水至溶液體積達600~800mL,煮沸使溶液澄清(不澄清時應當過濾),取下,冷卻后,向溶液中滴加純制氨水使Zr呈四氫氧化鋯形式沉淀出來,用3號玻璃濾器抽濾析出的沉淀,并用三次蒸餾水洗到無(NH4)2SO4為止。將洗好的氫氧化鋯置于200mL燒杯中,用50mL純制濃鹽酸溶解。溶解液分為兩部分各置于1L燒杯中,按下法沉淀:加入400mL 16%的苦杏仁酸溶液,120mL純制濃HCl,三次蒸餾水使溶液體積為900mL,在80~85℃下加熱20~40mn,此時生成苦杏仁酸鋯沉淀。用3號玻璃濾器抽濾沉淀,用2%的苦杏仁酸洗液洗滌5~6次,將洗好的沉淀置于鉑皿中,在電爐上烘干、灰化,然后在馬弗爐中900℃下灼燒1~2h,取出冷卻后即得到提純的氧化鋯。用本法提純制備的ZrO2,可用作光譜分析的基體和標準。其中Fe、Al、Ca、Mg等主要常見元素含量均在0.001%以下。

          另外,還可以將易提純的鋯化合物熱分解或氧化分解,以制備高純氧化鋯。

          1將氧氯化鋯(ZrCl2O·8H2O)用鹽酸或甲醇重結晶,經高溫煅燒,制得成品。

          2將四烷氧基鋯蒸餾提純,其蒸氣在350~500℃分解,得成品。

          3將四氯化鋯蒸餾提純,其蒸氣與過量氧氣在1200℃反應,得二氧化鋯。

          4.擠壓法 將氧化鋯溶膠或氧化鋯粒子和增稠劑制成坯,利用液壓或利用螺旋絞刀的推進作用將坯料從機型口擠出并成細絲,再經燒結固化即成纖維。該法制得的纖維較粗,纖維的強度也較低。
          5.浸漬法 先將黏膠絲或整個織物長時間浸泡在氫氧化鋯溶液中,使黏膠纖維溶脹,然后經熱解、煅燒即得到具有一定拉伸強度的氧化鋯纖維。

          6.膠體法 在氧化鋯溶液中,加入二氧化硅溶膠配成膠體溶液,經噴吹、拉絲法成型,經干燥后燒結成纖維。
          7.溶膠-凝膠法 在鋯醇[ZrO(C3H7)4]中加入醇和水,再加入催化劑,經充分混合后,開始分解,放置使其膠化及成黏稠液體,選擇適當黏度,進行干燥再加熱至500~1000℃,高溫度纖維化燒成即得產品。
          8.水解法 以氧氯化鋯為原料水解制備高純超細二氧化鋯,反應式如下。
          將0.2~0.3mol/L的高純氧氯化鋯溶液加去離子水水解,并長時間煮沸氧氯化鋯溶液,使水解生成的氯化氫不斷蒸發除去,水解反應在沸騰下進行50h以上,再過濾,用去離子水洗、干燥、煅燒粉碎,制得產品。
          9.高溫水解法 將1mol/L的高純氧氯化鋯溶液噴入溫度為1000℃的分解爐中,微小的氧氯化鋯液滴先是水分蒸發,然后水解生成二氧化鋯。分解后的二氧化鋯經旋風分離器收集,再經酸洗、水洗、烘干,得產品。
          醇鹽水解法 以四氯化鋯、氨和丙醇為原料制備高純超細二氧化鋯,反應式如下。
          在苯溶劑存在下將高純四氯化鋯和丙醇、氨于5℃反應制得鋯醇鹽,經過濾分離除去氯化銨,再加水水解沉淀、過濾,于小于100℃干燥、煅燒、粉碎得產品,水解條件直接影響產品粒徑、形狀和凝聚狀況。該法可制得粒子大小和形狀均勻、結構相單一的ZtO2。

          用途

          1.氧化鋯:主要用于壓電陶瓷制品,日用陶瓷,耐火材料及貴重金屬熔煉用的鋯磚、鋯管、坩堝等。也用于生產鋼及有色金屬、光學玻璃和二氧化鋯纖維。可作為高效的高溫隔熱材料。

          2.氧化鋯纖維:在航空航天、國防軍工、原子能等領域,用來超高溫隔熱防護材料和陶瓷基復合增強材料;在陶瓷燒結、金屬冶煉、高溫分解、半導體制造、石英熔融等領域,用來制造耐高于1500℃以上高溫的超高溫工業窯爐、超高溫實驗電爐和其他超高溫加熱裝置等;還可作為高溫過濾材料和高溫反應催化劑載體以及用作塑料、橡膠、乳膠等的惰性填充劑。

          3.用作塑料、橡膠、乳膠等的惰性填充劑、增量劑。適用于膠管、膠帶、模壓制品、擠出制品和鞋類等。也用作環氧膠黏劑及密封膠的填充劑。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結構陶瓷,或作研磨材料。

          5.因其折射率大、熔點高、耐蝕性強,故用于窯業原料。壓電陶瓷制品有濾波器、揚聲器超聲波水聲探測器等。還有日用陶瓷 ( 工業陶瓷釉藥) 、耐火材料、貴重金屬熔煉用的鋯磚及鋯管等。還用于鋼、有色金屬、光學玻璃、二氧化鋯纖維、化妝品中作顏料。

          安全信息

          危險運輸編碼:UN 1993 3/PG 3

          危險品標志:刺激

          安全標識:S26 S36

          危險標識:R36/37/38

          文獻

          暫無

          備注

          暫無

          表征圖譜