[发明专利]用于合成铝酸镁尖晶石的方法

说明书

通过使尖晶石前体的水性浆料水热熟化制备铝酸镁尖晶石，所述尖晶石前体可以是(a)勃姆石氧化铝和镁前体的混合物、(b)氧化铝镁或氢氧化铝镁、和(c)它们的混合物。将熟化的浆料中的至少一种干燥以移除水并且制备至少一种干燥的尖晶石前体。之后煅烧干燥的尖晶石前体以制备铝酸镁尖晶石。

本申请是国际申请日为2013年4月15日、国际申请号为PCT/US2013/036581、进入中国国家阶段的申请号为201380019807.3且发明名称为“用于合成铝酸镁尖晶石的方法”的中国发明申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年4月13日提交的美国申请号61/623,866、和于2013年4月12日提交的美国申请号61/811，318的优先权，所述美国申请号的公开内容通过引用结合在本文中用于全部目的。

发明领域

本发明涉及尖晶石，并且更具体的是，涉及铝酸镁尖晶石的制备。

发明背景

通常，尖晶石是一类具有通式A²⁺B₂³⁺O₄^2-的矿物。铝尖晶石包括尖晶石MgAl₂O₄、锌尖晶石ZnAl₂O₄、铁尖晶石FeAl₂O₄。尽管在自然中发现了尖晶石，由于日益增长的需求，目前通过多种方法制备合成尖晶石。

目前，尖晶石用作高速导弹和舱的窗和罩(dome)。尽管硅酸盐玻璃适用于大多数常用的窗用途，但是它们对于用于后者用途来说太弱。此外，导弹罩、舱窗、和其他透明装甲必须透射多至5μm的光波长，然而在超出2μm的波长时，硅酸盐玻璃不能良好透射。尽管硫化锌透射超过5μm，它对于用作透明装甲来说太弱。铝酸镁尖晶石是具有优异的光学和机械性能的多晶陶瓷材料。其透射0.2-5.5μm的光波长，并且弹道测试已经显示，0.25英寸的尖晶石具有与2.5英寸防弹玻璃相同的抵抗性。尖晶石因此是用于轻型车辆中透明装甲和步兵头盔上的护目镜或面罩的优异的候选物。

所考虑的类型的尖晶石的合成是在文献中公知的。就此而言，充分确认的是，为了在热处理时获得向尖晶石的高转化，需要组分材料的均质混合物。文献中存在许多铝酸镁尖晶石的合成。这些中的大多数可以分为三种基本类型：铝和镁盐的共沉淀；镁和铝前体的球磨；以及氧化铝和镁化合物的湿法混合。这些方法中的每一种具有限制其在工业/商业规模上的能力的固有限制。例如，所有这些方法遭遇相似的残留夹杂物(主要是未转化的前体)的问题，这导致通过尖晶石的光波的不希望的分散。

发明概述

在一个方面中，本发明提供一种用于铝酸镁尖晶石的工业规模制备的方法。

在另一个方面中，提供一种用于铝酸镁尖晶石的制备的方法，所述方法包括在水热下处理尖晶石前体。

在又一个方面，本发明提供一种制造高光学质量的、具有低残留未转化夹杂物的铝和镁尖晶石的方法。

在本发明的再另一个方面中，提供一种用于铝酸镁尖晶石的制备的方法，所述方法采用水热处理勃姆石浆料和镁前体悬浮液的混合物。

在本发明的再另一个方面中，提供一种用于铝酸镁尖晶石的制备的方法，所述方法采用对尖晶石前体的浆料的水热处理，所述尖晶石前体包含通过共水解混合的烷醇铝和烷醇镁得到的氧化铝镁和氢氧化铝镁。