磷酸鋯性狀及其應(yīng)用領(lǐng)域簡析

1、精品磷酸鋯性狀及其應(yīng)用領(lǐng)域簡析一、磷酸鋯的化學(xué)性狀磷酸鋯類化合物是近年發(fā)展的一類新型多功能材料。磷酸鋯不僅具有層狀化合物的共性，而且制備容易，晶型好；不溶于水和有機溶劑，能耐較強的酸和一定的堿度，穩(wěn)定性和機械強度很強， 化學(xué)穩(wěn)定性較高； 層狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定， 在客體引入層間后仍然可以操持層狀結(jié)構(gòu)；有較大的比表面積，表面電荷密度較大，是一種較強的固體酸，可以發(fā)生離子交換反應(yīng)。磷酸鋯 (-ZrP)英文名 :Zirconium Hydrogen Phosphate分子式 :-Zr （ HPO 4 ） 2 H 2 OCAS 號 :13772-29-7分子量 :301.19外 觀:白色粉末主要規(guī)格指標(biāo)Zr （

2、 HPO 4 ）ZrO氟化物水不溶物燒失水分PH 值密度22H 2O2.66(g/cm399(% )40(% ) 0.002(% ) 99.9(% )6(% ) 571020)二、磷酸鋯運用領(lǐng)域分析2.1醫(yī)用腎透析儀器耗材感謝下載載精品運用原理：磷酸鋯是目前優(yōu)質(zhì)血液透析吸附材料替代品。它既具有像離子樹脂一樣的離子交換性能，又具有像沸石一樣的擇形吸附和催化性能，HIA具有較高的熱穩(wěn)定性和耐酸堿性。運用背景： ESRD( 終末期腎病 ) 患者 200 萬。初步估計我國需要進(jìn)行腎透析的患者約每年200 萬人，且按每年15% 的速度遞增。血液透析室急慢性腎功能衰竭患者腎臟替代治療方式之一。血液透析患者

3、每周要進(jìn)行2-3 次的透析治療，每次是4-4.5 小時。隨著人民收入水平和醫(yī)療消費水平在提升，大病醫(yī)保的廣泛覆蓋和報銷比例也在不斷提升。每個患者每年花在血液透析耗材上的成本至少一萬元（按 100 元/ 次，100 次 / 年計算）A 、本項目生產(chǎn)的磷酸鋯產(chǎn)品屬于透析耗材類材料，主要用于醫(yī)用腎透析。我國目前有糖尿病患者 1.2 億，而糖尿病是引發(fā)慢性腎臟病的危險因素之一，在加上高血壓和慢性腎炎，推算慢性腎臟病患者達(dá)1.5 億多人，最終超過1% 的患者會發(fā)展為終末期腎功能衰竭（尿毒癥），需要進(jìn)行長期的腎透析維持性治療。從日本和美國的調(diào)查及數(shù)據(jù)統(tǒng)計看，初步估計我國需進(jìn)行腎透析的患者約200 萬人之多

4、，且按每年15% 的速度遞增，其中：換腎治療的占 0.25% ，透析治療占 18.72% ，未接受治療的占81.03% 。B、普通的血透患者每周需要進(jìn)行23 次透析治療，每次44.5 小時。以武漢為例，單次透析費用約為410 元（不含藥品） ，其中服務(wù)、 耗材和藥品支出占比最大，耗材約占 30% 。照此計算，每位患者每年花在耗材上的成本至少為1萬元 (100 元 / 次，100 次 / 年 )，全國腎透析患者每年在耗材上的花銷至少為130 億。C、隨著病患的增加，人民收入水平和醫(yī)療消費水平提升，大病醫(yī)保的廣泛覆蓋和報銷比例的不斷提升，透析市場會以遞增的形式快速發(fā)展。感謝下載載精品項目上海深圳浙

5、江武漢血液透析400320-400230-3005040-50300血液檢測30-40透析檢測均價 110磷酸鋯運用在腎透析行業(yè)可行性分析全球大約每萬人中有3 人為尿毒癥患者，他們需要定期做腎透析，故腎透析機的需求數(shù)量巨大。我國腎透析設(shè)備與耗材市場基本為美國、德國、瑞典和日本等發(fā)達(dá)國家壟斷。國內(nèi)醫(yī)院的腎透析設(shè)備與耗材90% 為進(jìn)口產(chǎn)品。國內(nèi)生產(chǎn)無機產(chǎn)品主要采用的是直接沉淀法。無定形磷酸鋯凝膠制品主要應(yīng)用在化工，催化劑行業(yè)。因為磷酸鋯凝膠制品粘性太大，粒度大，還不能在離子交換應(yīng)用方面達(dá)到要求。在醫(yī)用方面的應(yīng)用基本處于空白階段，目前醫(yī)藥類制品用的磷酸鋯鹽材料基本是國外進(jìn)口，成本高昂，也直接導(dǎo)致患者

6、的醫(yī)療成本增高。綿竹耀隆化工有限公司的醫(yī)用腎透析磷酸鋯材料用作醫(yī)用透析設(shè)備的過濾填充料，將打破國外雙壟斷現(xiàn)狀，填補國內(nèi)醫(yī)用級磷酸鋯材料的空白。磷酸鋯的應(yīng)用還能從整體上降低治療成本，讓更多的患者得到有效治療，造福社會。2.2陶瓷行業(yè)可行性分析2.2.1磷酸鋯的低膨脹性感謝下載載精品磷酸鋯從室溫至1100 表現(xiàn)為正膨脹， 其膨脹系數(shù)為 1.710-6/。但磷酸鋯燒結(jié)材料，隨著燒結(jié)溫度的升高、高溫?zé)蓵r間的延長，其熱膨脹系數(shù)下降，特別是在1400 以后，負(fù)膨脹百分率增大。浙江大學(xué)材料系王秀芳等針對燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間對磷酸鋯陶瓷的膨脹系數(shù)的影響，作了對比實驗如圖1，圖2：圖 1 為磷酸鋯粉體中添加2w

7、t%Ni2O3為燒結(jié)促進(jìn)劑，在不同溫度下燒結(jié)2 小時陶瓷的熱膨脹曲線。由圖可以看出，隨著燒結(jié)溫度的升高，陶瓷的熱膨脹系數(shù)就下降，負(fù)膨脹百分率越來越大。圖 2 為磷酸鋯粉體中添加2wt%mgo作燒結(jié)促進(jìn)劑， 在 1300 溫度燒結(jié)不同時間所獲得的熱膨脹曲線。由圖可以看出，隨著燒結(jié)時間的延長，陶瓷的熱膨脹系數(shù)下降，負(fù)膨 脹率越來越大； 1300 下燒結(jié)8 小時的磷酸鋯陶瓷的負(fù)膨脹最大， 正膨脹系數(shù)最低；而在 1300 下燒結(jié)1 個小時的陶瓷之正膨脹系數(shù)表現(xiàn)為最大值。造成如圖1、圖 2 結(jié)果的原因主要是磷酸鋯材料隨著燒成溫度的升高，逐步向致密化深入之后，進(jìn)一步提高感謝下載載精品燒成溫度或延長燒結(jié)時間

8、，將使晶粒異常長大，當(dāng)達(dá)到臨界尺寸后，由于熱膨脹系數(shù)的各向異性，而產(chǎn)生微裂紋，溫度越高，時間越長，晶粒長得越大，產(chǎn)生的微裂紋也越大。這些微裂紋為各晶粒的膨脹提供了場地，晶粒膨脹被裂紋所消化吸收，因此表現(xiàn)出熱膨脹系數(shù)下降，負(fù)膨脹百分率增大現(xiàn)象。故通過控制磷酸鋯材料的燒結(jié)溫度與時間，可以調(diào)節(jié)磷酸鋯材料的熱膨脹系數(shù)。2.2.2磷酸鋯的燒結(jié)性純磷酸鋯在1600 也不易燒結(jié)，但結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。1600 以上磷酸鋯發(fā)生緩慢的分解，致密度下降。 故磷酸鋯的燒結(jié)溫度控制在1600 以下。 降低磷酸鋯的燒結(jié)溫度主要是添加能形成磷酸鹽液相的金屬氧化物。有 ZnO 、MgO 、Nb2P5 、Ta2O5 、 TiO2等。若

9、需提高材料的使用溫度，應(yīng)選擇能形成高熔點液相的金屬氧化物作燒結(jié)促進(jìn)劑，如 Ta2O5 、TiO2 。 磷酸鋯材料在1400 以后，隨著溫度的升高，其晶粒也加速長大，特別是在高溫期長時間加熱，晶粒長得更大，產(chǎn)生的微裂紋也越多，雖然其熱膨脹系數(shù)下降，但也帶來負(fù)面效果，導(dǎo)致強度下降。如添加TiO25wt%的磷酸鋯材料在1600 燒結(jié) 30 分鐘，其抗折強度只有50Mpa 。2.2.3磷酸鋯陶瓷近來，隨著高新技術(shù)的發(fā)展，對材料性能的要求越來越高。如納米粉的自蔓延制作技術(shù)、超細(xì) r 氧化鐵粉的制作、 高精度稀土冶煉等對承燒器具的要求。不僅要求具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性，而且要有較高的強度抵御熱應(yīng)力及

10、粉體膨脹力對器具的破壞。以往的低膨脹承燒器具強度較低，不能適用。磷酸鋯陶瓷具有低熱膨脹，耐高溫、高強度、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能，有望在高新技術(shù)領(lǐng)域得到應(yīng)用。2.2.4磷酸鋯復(fù)合陶瓷感謝下載載精品A. 磷酸鋯、鋯英石復(fù)合陶瓷鋯英石與磷酸鋯復(fù)合，一是SiO2 具有抑制磷酸鋯晶粒生長的效果；二是鋯英石與磷酸鋯不反應(yīng)，且鋯英石屬于中熱膨脹系數(shù)的材料，熱膨脹系數(shù)為 4.0 10-6/ ；梯度不大，匹配性較好；三是鋯英石為工業(yè)原料，價格便宜。 單獨燒成的鋯英石、 磷酸鋯當(dāng)燒結(jié)至理論密度的95% 時，兩者的強度都為 200Mpa。但兩者復(fù)合時，則 表現(xiàn)出較差的燒結(jié)性。日本名古屋大學(xué)的山井嚴(yán)等將磷酸鋯與鋯英石

11、按一定比例復(fù)合，并為了提高燒結(jié)程度加入了MgO或 TiO2 為燒結(jié)促進(jìn)劑。復(fù)合結(jié)果是：以TiO2 為燒結(jié)促進(jìn)劑，當(dāng)鋯英石量為0 時，在1500 燒 成兩小時，其晶粒仍細(xì)小均勻，且強度高，但在1400 1500 燒成 16小時，則晶粒長大，強度下降；當(dāng)鋯英 石含量為 25% 時，在 1400 燒成 16小時，晶粒仍然細(xì)小均勻，強度仍然保持200Mpa，熱膨脹系數(shù)為 2.0 10-6/ ，1500 時其晶粒則銷大；當(dāng)鋯英石含量為50%時，在1500 燒成 16小時，其晶粒細(xì)小，強度保持200Mpa，熱膨脹系數(shù)為2.7 10-6/ 。B. 磷酸鋯一氧化鋁復(fù)合陶瓷以 a-Al2O3制作的氧化鋁陶瓷，其

12、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、致密，是抗鉛腐蝕的優(yōu)秀材質(zhì)。一直作為壓電陶瓷生產(chǎn)的承燒坩堝材質(zhì)得以應(yīng)用，但氧化鋁熱膨脹系數(shù)較大（ a=8.2 10-6/ ）、熱穩(wěn)定性差，使用壽命僅為幾次，提高了壓電陶瓷的生產(chǎn)成本。而磷酸鋯是高強度高溫低膨脹材料，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，與氧化鋁復(fù)合可改善熱穩(wěn)定性，提高壓電陶瓷生產(chǎn)承燒坩堝的使用壽命?！翱篃嵴鹂箯姼g坩堝的研制”就是以氧化鋁為基相，采用復(fù)相技術(shù)，加入磷酸鋯低膨脹相及中間過渡相，提高材料的抗熱震性，使氧化鋁一磷酸鋯復(fù)相材料坩堝不僅穩(wěn)定抗腐蝕，同時具有良好的抗熱震性，提高了使用壽命。其性能數(shù)據(jù)是：抗折強度185Mpa；抗熱震性：Tmax 300 不裂；使用次數(shù) 20次。感謝下載載精品2.3磷酸鋯在其他領(lǐng)域內(nèi)的運用除了上文提到的磷酸鋯產(chǎn)品在醫(yī)用領(lǐng)域，陶瓷領(lǐng)域的使用之外，由于其獨特的化學(xué)穩(wěn)定性，它還可以運用到以下領(lǐng)域：給藥體系、催化劑、核廢料處理、載銀抗菌材料、特殊磁器、特殊陶瓷、耐高溫材料、納米復(fù)合材料。綿竹耀隆化