摘要：贏創(chuàng)德固賽公司AEROXIDE氣相法氧化鋁產(chǎn)品具有許多特殊的物理化學(xué)特性，例如，納米級(jí)顆粒，高純度，低含水量，這些特性都成為當(dāng)今高質(zhì)量熒光燈涂層解決方案中至關(guān)重要的一部分。

AEROXIDEAlu C氣相法氧化鋁已經(jīng)成為熒光燈的一個(gè)不可或缺的成分，具有三大重要的功能對(duì)制造高光效，長(zhǎng)壽命的熒光燈至關(guān)重要：**，氧化鋁反射透過(guò)熒光粉層的紫外光，使其繼續(xù)激發(fā)熒光粉，提高了熒光燈的發(fā)光效率，**，氧化鋁作為有效的汞擴(kuò)散阻擋層，可將汞的用量降到*低限度，能夠延長(zhǎng)燈的使用壽命，第三，氧化鋁作為粘結(jié)劑能夠提高熒光粉和玻璃燈管之間的粘結(jié)強(qiáng)度，使熒光粉不脫落。

氣相法生產(chǎn)的氧化鋁具有顆粒細(xì)、純度高、良好的可分散性和表面帶正電的特性廣泛的應(yīng)用于熒光節(jié)能燈，像片打印紙和粉末涂料等領(lǐng)域。近年來(lái)，從實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)環(huán)境為目的的節(jié)能到提高能源使用效率，照明用節(jié)能熒光燈都被賦予了重大的意義，各國(guó)政府也花大力氣推行使用熒光燈，并鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)更高發(fā)光效率、更長(zhǎng)壽命的熒光燈產(chǎn)品。在熒光燈中，氣相法氧化鋁用于保護(hù)膜，具有反射紫外線和阻擋汞擴(kuò)散的功能，同時(shí)又能做為熒光粉的粘結(jié)劑，能夠有效的提高光效和延長(zhǎng)燈的壽命，是提升熒光燈產(chǎn)品品質(zhì)的優(yōu)選方案。
 

1.1 氣相法氧化鋁的制備工藝

大規(guī)模的工業(yè)化合成氣相法氧化鋁的制備過(guò)程從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)可以描述為三氯化鋁（AlCl₃）的高溫燃燒水解過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中三氯化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀啵缓笈c氫氧焰燃燒產(chǎn)物-水反應(yīng)，生成產(chǎn)物氧化鋁，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：

2AlCl₃ +3H₂ +1.5 O₂ →Al₂O₃ + 6HCl    

這種特殊的生產(chǎn)工藝是由贏創(chuàng)德固賽公司在60多年前發(fā)明的，由于采用高溫燃燒水解法進(jìn)

 

圖1 氣相法氧化鋁的計(jì)算機(jī)模型

行生產(chǎn)，AEROXIDE被稱為氣相法氧化鋁，其產(chǎn)品是由納米級(jí)的原生顆粒組成，堆密度低，容易在水體系里分散，圖1顯示出氣相法氧化鋁的所擁有的獨(dú)特結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)模型。

1.2 氣相法氧化鋁的性能

贏創(chuàng)德固賽公司的AEROXIDE氣相法氧化鋁為蓬松的白色粉末，原生顆粒直徑在7-40nm之間，原生顆粒不是孤立存在，而是團(tuán)聚成幾百納米大小的團(tuán)聚顆粒，使用的原材料完全出自化學(xué)反應(yīng)，純度很高。AEROXIDE 氣相法氧化鋁的純度超過(guò)99.8%，重金屬含量一般低于常規(guī)方法的檢出極限。而且有多種方法改變AEROXIDE 的表面和結(jié)構(gòu)，以滿足各種應(yīng)用的要求。如AEROXIDEAlu 65的表面積僅為65m²/g,而AEROXIDEVP Alu3的比表面積為130 m²/g，在熒光燈氧化鋁保護(hù)膜中應(yīng)用*廣泛的AEROXIDEAlu C的比表面積為100 m²/g，表1顯示出AEROXIDE氣相法氧化鋁主要產(chǎn)品的物化數(shù)據(jù)。

表1 AEROXIDE 氣相法氧化鋁主要產(chǎn)品物化數(shù)據(jù)

2.1 氧化鋁作為選擇性紫外線反射材料

氧化鋁粉末呈白色不透明狀，其原因在于在氧化鋁表面上發(fā)生光散射。光散射特性以及原生粒子大小和集聚體結(jié)構(gòu)使得AEROXIDE氣相法氧化鋁成為一種近乎**的光學(xué)介質(zhì)，即作為波長(zhǎng)選擇性紫外線反射材料。圖3 清楚地顯示出氧化鋁的這種散射特性。

 

 

圖3 根據(jù)瑞利散射定律散射光特性與光的波長(zhǎng)之間的關(guān)系

盡管，在可見(jiàn)光的范圍內(nèi)各種波長(zhǎng)的散射因子區(qū)別不大，但是在紫外區(qū)散射因子急劇上升，這意味著在相同的情況下，光的散射強(qiáng)度在254納米處要比在500納米（綠光）處高出16倍：比800納米（紅光）處的散射強(qiáng)度高出100倍，因此，熒光燈管內(nèi)側(cè)的氧化鋁保護(hù)膜對(duì)于可見(jiàn)光近乎透明，但卻會(huì)反射透過(guò)熒光粉層的紫外光，使其繼續(xù)激發(fā)熒光粉發(fā)光，提高了熒光燈的發(fā)光效率。

 

2.2 氧化鋁作為汞擴(kuò)散的阻擋層

未應(yīng)用氧化鋁的燈管不斷有一些水銀通過(guò)熒光材料層擴(kuò)散到玻璃管內(nèi)，并隨著時(shí)間的推移燈管變灰色。這種效應(yīng)一方面使產(chǎn)生紫外線的汞損失，另一方面灰色的燈管會(huì)吸收更多的可見(jiàn)光將其轉(zhuǎn)換成熱。為了彌補(bǔ)這些損失必須增加汞的用量并提高功率，但這會(huì)導(dǎo)致燈管更熱，從而進(jìn)一步加劇汞的擴(kuò)散。一層氧化鋁在燈管內(nèi)側(cè)作為有效的汞阻擋層，可將所需的有毒重金屬用量減少，同時(shí)延長(zhǎng)燈的使用壽命。

2.3 氧化鋁作為熒光粉層無(wú)機(jī)粘結(jié)劑

熒光粉相互之間以及和玻璃表面的粘合性差，AEROXIDE氣相法氧化鋁的聚集體顆粒粒徑在0.1-0.2微米之間，可以作為粒度為6-10微米左右的熒光粉的填充細(xì)粉，所以在熒光粉料漿中添加2~5%的AEROXIDE氣相法氧化鋁作為無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，可以明顯的增強(qiáng)熒光粉相互之間以及和燈管之間的粘結(jié)力，避免熒光粉的脫落。

2.4采用氧化鋁保護(hù)膜熒光燈的設(shè)計(jì)

如圖2所示，采用氧化鋁保護(hù)膜生產(chǎn)熒光燈，首先，在玻璃管內(nèi)側(cè)涂覆純氧化鋁保護(hù)膜，涂層厚度約為3-5微米。其次，為了提高熒光粉層的粘結(jié)力，通常在熒光粉的料漿中添加氧化鋁，質(zhì)量為熒光粉的2-5%。*后，將帶有氧化鋁的熒光粉以料漿的形式涂覆到氧

 

 

 

圖2 帶氧化鋁保護(hù)膜熒光燈的構(gòu)造

化鋁保護(hù)膜上，再經(jīng)過(guò)其他的后續(xù)工藝過(guò)程做成熒光燈。帶有氧化鋁保護(hù)膜熒光燈的設(shè)計(jì)充分的利用了氧化鋁的三種保護(hù)功能，提高了熒光燈的光效、流明和壽命，國(guó)際上一些有名的熒光燈制造商普遍采用這種設(shè)計(jì)生產(chǎn)高質(zhì)量的熒光燈。表2顯示出帶有氧化鋁保護(hù)膜和沒(méi)有氧化鋁保護(hù)膜熒光燈的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比。從表中可以看出，在同樣的工藝條件下，沒(méi)有氧化鋁保護(hù)膜的第2組熒光燈的初始光通量更強(qiáng)，這是由可見(jiàn)光通過(guò)氧化鋁保護(hù)膜有1%左右的衰減造成的，但是1000小時(shí)后帶氧化鋁保護(hù)膜的第1組熒光燈的光通量和光衰明顯好于沒(méi)有保護(hù)膜的2組熒光燈，充分顯示了帶氧化鋁保護(hù)膜設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。

表2 緊湊型熒光燈帶和不帶氧化鋁保護(hù)膜設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

 

3.1 AEROXIDE氣相法氧化鋁分散液的制備原理。

氣相法氧化鋁的分散液是一個(gè)復(fù)雜的膠體系統(tǒng)，分散體中氧化鋁的顆粒粒度都小于1微米，顆粒表面的化學(xué)性質(zhì)以及顆粒和溶液其他組分之間的作用方式對(duì)分散體系起重要作用，可以利用這些化學(xué)性質(zhì)來(lái)使分散液穩(wěn)定。

Zeta 電位是反映顆粒表面電荷的物理量。當(dāng)Zeta電位很大的時(shí)候，帶有相同電荷的顆粒之間會(huì)產(chǎn)生較大的靜電排斥力，阻止顆粒團(tuán)聚。一般來(lái)說(shuō)Zeta 電位高于+20mv或者低于-20mv分散體是穩(wěn)定的。Zeta 電位和PH值之間是直接相關(guān)的，氣相法氧化鋁分散液的表面是帶正電荷的，在酸性條件下穩(wěn)定，也可以通過(guò)加入一些有機(jī)分散劑的方法使氧化鋁表面改性帶負(fù)電，在堿性條件下穩(wěn)定。圖4顯示了氣相法氧化物在水相中的 Zeta 電位隨溶液pH 的變化曲線，從圖中可以看出，AEROXIDEAlu C氧化鋁粉體在水體系中，當(dāng)PH值在4-5之間，Zeta 電位大于20 mv，分散液在酸性條件下處于穩(wěn)定狀態(tài)。在AEROXIDEAlu C水體系分散液中加入陰離子分散劑可以改變氧化鋁表面帶電性質(zhì)，使其表面帶負(fù)電，在PH值7-9之間，Zeta 電位大于-20mv，分散液在堿性條件下處于穩(wěn)定狀態(tài)，該產(chǎn)品是分散液AERODISPW 640 ZX。

3.2 AEROXIDE氣相法氧化鋁水分散液制備要點(diǎn)

   為了確保AEROXIDE氣相法氧化鋁分散液的穩(wěn)定性，首先，需要合適的分散方法。低速剪切分散使用普通的螺旋槳式和攪拌葉片是不足以對(duì)氣相法氧化鋁進(jìn)行剪切分散的，這種混合的外圍線速度在1.5-6m/s,在這種線速度的條件下，*大的能量也只能潤(rùn)濕氣相法氧化鋁，這將導(dǎo)致每批分散液的粘度不穩(wěn)定，分散后的顆粒粒度不均勻，容易沉淀。在多數(shù)的工業(yè)應(yīng)用中，為了達(dá)到足夠的剪切力，推薦使用高速攪拌機(jī)，鋸齒形齒盤(pán)攪拌葉片，齒盤(pán)的外圍線速度在10-20 m/s之間，如圖5 所示，容器直徑/齒盤(pán)直徑在2-3之間，使用這一比例，能觀察到一個(gè)強(qiáng)漩渦直達(dá)分散齒盤(pán)，如果分散盤(pán)太小，粉體會(huì)粘結(jié)在容器壁上。其次，因?yàn)锳EROXIDE氣相法氧化鋁表面帶有正電荷，為了使分散液中的顆粒獲得足夠的靜電排斥力，需要加入少許酸調(diào)節(jié)氧化鋁分散液的PH值在4-5之間，從而使分散液穩(wěn)定。

按照以上兩項(xiàng)要求，可以獲得固含量小于30%分散良好的穩(wěn)定的AEROXIDE氣相法氧化鋁分散液。

 

 

 

圖5 高速剪切分散模型 L（容器直徑）/D（齒盤(pán)直徑）=2-3,

1+2=軸向物料流動(dòng)，3+4=徑向物料流動(dòng)

4 結(jié)語(yǔ)

贏創(chuàng)德固賽公司擁有超過(guò)60年開(kāi)發(fā)、研究和生產(chǎn)氣相法氧化物的經(jīng)驗(yàn)，AEROXIDE氣相法氧化鋁因其穩(wěn)定的質(zhì)量、納米級(jí)的粒度、高純度和強(qiáng)粘結(jié)力而廣泛的應(yīng)用于各種熒光燈中作為保護(hù)膜，已經(jīng)是高流明、長(zhǎng)壽命熒光燈中必不可少的一部分，贏創(chuàng)德固賽公司不僅因其廣泛的多品種的產(chǎn)品而為眾人所知，而且也是具有高度專業(yè)化和環(huán)保意識(shí)的技術(shù)市場(chǎng)的***。