无机膜及其制造方法
与相关申请的交叉参考
本申请要求享有于2007年8月20日提交的美国专利申请第11/894065号的优先权，该申请要求享有于2007年2月27日提交的临时专利申请第60/903637号的优先权，其内容作为依据并通过全文参考纳入本文。
技术领域
本发明涉及多孔无机膜。具体地，本发明涉及一种制造此类膜的方法。更具体地，本发明涉及一种制造在多孔陶瓷载体上的多孔无机膜涂层的方法。
膜是具有分离特性的多孔有机薄膜或无机薄膜。无机膜是用部分烧结而形成多孔结构的无机微粒制成的。膜可按照其孔径而分为微量过滤膜(平均孔径在0.1微米和5微米之间)、超滤膜(平均孔径在2微米和150纳米之间)，以及纳米滤膜(平均孔径在0.5微米和2纳米之间)。膜的孔径越小，用于制造膜的微粒就越细。
无机膜具有一些优于有机膜的优点。例如，无机膜通常具有较高的化学稳定性和热稳定性，能够使所述膜在极端的pH值和化学环境中使用。此外，无机膜很容易通过高温处理例如烧制的方式进行清洁。
超滤膜在环境、食品、医药以及化学加工等工业中被用于细菌、病毒、蛋白质、涂料颗粒、乳化油，或蛋白质颗粒的过滤。超滤膜也是用于沉积平均孔径小于1纳米的分子-分离膜时所必需的底层。
超滤膜通常是采用一种溶胶-凝胶方法制备的，该方法从制备金属醇盐溶液制备开始。整个方法可包括水解、胶溶、pH-控制、汽化，以及烧结，以获得一种可控制在1-100纳米的窄孔径分布的膜。虽然溶胶-凝胶方法被认为是合成陶瓷膜的最佳方法之一，但此方法复杂并要求精心的控制。而且，制成的膜存在热稳定性问题。也可以采用其他制造超滤膜的方法，例如采用冷等离子体以减小孔径，以及反复的化学气相沉积和羟基化方法。这些努力的目的是简化达到所需孔径的加工步骤。
二氧化钛(TiO2)普遍用于制备这类膜层。但是，由于超滤往往是由纳米级微粒形成，这些粉末的热稳定性和湿热稳定性成为面临的主要挑战。在如此小的孔径和粒度情况下，TiO2膜材料往往在相对较低的温度发生烧结，从而降低通过该膜的通量。
难熔的金属氧化物α-氧化铝(α-Al2O3)是一种优选的膜材料。但是，α-氧化铝的粒度往往太大，不能用于超滤涂层。虽然也有可能形成足够小的γ-氧化铝微粒，但这种氧化铝相在高温不稳定。虽然γ-氧化铝可通过在1100℃以上的温度煅烧而转化为α-Al2O3相，但是如此高温的煅烧显著降低了膜层的孔隙率并使得γ-氧化铝小颗粒融合为大得多的颗粒。氧化铝超滤膜业已通过基于溶胶-凝胶的方法制备。但是，这些膜在最高仅达500℃的温度下烧制，因此而缺乏超滤和气体分离膜所需要的高温稳定性以及相应的长期耐用性。
现有的方法不能制备含有所选材料如α-氧化铝且具有热稳定性的膜。因此，需要一种制造具有热稳定性和能用于微滤应用的平均孔径和孔径分布的无机膜的方法。还需要一种具有热稳定性的无机膜。
发明概述
本发明通过提供一种改进了微孔结构的无机膜满足了这些需要以及其它需要。该膜的平均孔径最大为约100纳米，平均粒度范围为约10纳米至约100纳米。在一个实施方案中，膜包含α-氧化铝，通过以下步骤形成：提供包含δ-氧化铝的涂布浆料(coating slip)；将涂布浆料施涂在载体表面或基底上以形成涂层；干燥该涂层；于至少约1000℃的温度烧制干燥后的涂层，使至少一部分δ-氧化铝转化为α-氧化铝。
因此，本发明的一个方面是提供一种含α-氧化铝的无机膜。该α-氧化铝具有平均孔径最大为约100纳米的孔结构，且平均粒度范围为约10纳米至约100纳米。
本发明的第二个方面是提供一种含α-氧化铝的无机膜。该α-氧化铝具有平均孔径最大为约100纳米的孔结构，且平均粒度范围为约10纳米至约100纳米。所述α-氧化铝通过以下步骤形成：提供包含δ-氧化铝的涂布浆料；将该涂布浆料施涂在载体表面或基底上以形成涂层；干燥该涂层；于至少约1000℃的温度烧制干燥后的涂层，使至少一部分δ-氧化铝转化为α-氧化铝并形成无机膜。
本发明的第三个方面是提供一种包含α-氧化铝的无机膜。该α-氧化铝具有平均孔径最大为约100纳米的孔结构，且平均粒度范围为约10纳米至约100纳米，所述的孔结构在直至约1400℃的温度为稳定的。所述α-氧化铝通过以下步骤形成：提供包含δ-氧化铝的涂布浆料；将该涂布浆料施涂在载体表面或基底上以形成涂层；干燥该涂层；于至少约1000℃的温度烧制干燥后的涂层，使至少一部分δ-氧化铝转化为α-氧化铝并形成无机膜。
本发明的第四个方面是提供一种制造包含α-氧化铝的无机膜的方法。该方法包括以下步骤：提供包含δ-氧化铝的涂布浆料；将该涂布浆料施涂在载体表面或基底上以形成涂层；干燥该涂层；于至少约1000℃的温度烧制干燥后的涂层，使至少一部分δ-氧化铝转化为α-氧化铝并形成无机膜，所述无机膜具有平均孔径最大为约100纳米的孔结构，且平均粒度范围为约10纳米至约100纳米。
由以下详细描述、附图以及所附的权利要求，可以清楚地了解本发明的这些方面及其它方面、优点以及显著特征。
附图简要说明
图1是δ-氧化铝原料的扫描电子显微镜(SEM)图像(放大50,000倍)；
图2a-d分别是于900℃烧制后的膜表面和横截面的SEM图像：a)表面，放大5,000倍；b)表面，放大50,000倍；c)横截面，放大75倍；以及d)横截面，放大1,000倍；
图3a-d分别是于1200℃烧制后的膜表面和横截面的SEM图像：a)表面，放大5,000倍；b)表面，放大50,000倍；c)横截面，放大75倍；以及d)横截面，放大1,000倍；
图4a和4b是在整体基底上于650℃合成的沉积态γ-Al2O3膜涂层的SEM图像：a)放大250倍；b)放大100,000倍；
图5a和5b分别是图4a和4b所示的膜于900℃加热后的SEM图像：a)放大250倍；b)放大100,000倍；
图6a-c是图4a和4b所示的膜于1200℃加热后的SEM图像：a)放大1,000倍；b)放大10,000倍；以及c)放大50,000倍；
图7是用本文所述的膜进行透水性试验所获的结果绘制的图；
图8是用本文所述的膜对EcoatTM涂料和水的混合物进行超滤试验所获的结果绘制的图；
图9a-c显示用包含以下含量的δ-Al2O3的涂布浆料制备的膜的SEM图像：a)1.0重量％δ-Al2O3(放大10,000倍)；b)0.7重量％δ-Al2O3(放大10,000倍)；以及c)0.5重量％δ-Al2O3(放大10,000倍)；
图10a-c是用具有以下pH值的涂布浆料沉积的δ-Al2O3膜涂层的SEM图像：a)3.2(放大250倍)；b)3.5(放大250倍)；以及c)3.9(放大250倍)；
图11a-c显示用粒度为19纳米的δ-氧化铝粉末制备、于120℃干燥的膜的SEM图像：a)放大250倍；b)放大10,000倍；c)放大100,000倍；以及
图12a-c显示图11a-c所示的膜于1200℃加热后的SEM图像：a)放大250倍；b)放大10,000倍；c)放大100,000倍。
图13是包含有1重量％δ-氧化铝和以下含量的聚乙二醇(PEG，分子量为600)的水溶液的涂布浆料的粒度分布图：1)1.2重量％PEG；2)2.3重量％PEG；以及3)4.5重量％PEG；
图14是包含有1重量％δ-氧化铝和以下含量聚乙二醇(分子量为900MW)的水溶液的涂布浆料的粒度分布图：1)1.2重量％PEG；2)2.3重量％PEG；以及3)4.5重量％PEG；
图15是包含有1重量％δ-氧化铝和以下含量聚乙二醇(分子量为2,000MW)的水溶液的涂布浆料的粒度分布图：1)1.2重量％PEG；2)2.3重量％PEG；以及3)4.5重量％PEG；
图16是包含有1重量％δ-氧化铝和以下含量聚乙二醇(分子量为20,000MW)的水溶液的涂布浆料的粒度分布图：1)1.2重量％PEG；2)2.3重量％PEG；以及3)4.5重量％PEG；
详细说明
在以下描述中，相同的附图标记表示附图的几幅图中所有相同或相应的部分。还应理解，诸如“顶部”、“底部”、“向外”和“向内”之类的术语仅是为方便起见，而不应构成为限制性术语。此外，每当述及一个“组”包含一组要素中至少一个要素或其组合(或者由一组要素中至少一个要素或其组合组成)时，均应理解为所述“组”可包含所列举的任何数目的这类要素(或者由任何数目的这类要素组成)，而无论是以单独的形式还是以相互组合的形式。
参见附图，特别是图1，应理解，这些说明是旨在描述本发明的特定实施方案，并非旨在限制本发明。
无机膜包含部分烧结而形成多孔结构的无机微粒。无机膜一般具有比有机膜更高的化学稳定性和热稳定性，能够使它们可在极端的pH值和化学环境下使用。它们也很容易通过烧制或其它高温处理的方法进行清洁。
难熔金属氧化物因其热稳定性和化学稳定性而成为用于超滤膜的优选材料。但是，并非所有这类氧化物都适合于这种应用。因为超滤膜通常是由纳米级微粒形成的，所以这种微粒的湿热稳定性和热稳定性就成为一个考虑因素。在如此小的颗粒和孔径情况下，膜材料往往在相对较低的温度下发生烧结，从而降低通过该膜的通量。
例如，因其化学稳定性和热稳定性而成为优选膜材料的α-氧化铝(α-Al2O3)，可得到的α-氧化铝的粒度太大而不能用于超滤膜。另一方面，γ-氧化铝(γ-Al2O3)微粒虽然粒度足够小，但它在高温不稳定。γ-Al2O3可通过于1100℃煅烧而转化为α-氧化铝。但是，如此高温煅烧会使γ-Al2O3颗粒融合为大得多的颗粒并显著降低膜层的孔隙率。
本发明提供了一种包含α-氧化铝的多孔无机膜。该无机膜可用于各种应用，包括但不限于超滤系统、气体分离系统，以及其它过滤系统。所述α-Al2O3膜具有一种开孔结构，其平均孔径最大为约100纳米。在一个实施方案中，膜的平均孔径范围为约10纳米至约100纳米，α-氧化铝的平均粒度范围为约10纳米至约100纳米。在另一个实施方案中，膜的平均孔径范围为约10纳米至约50纳米，该无机膜内各微粒的平均粒度范围为约10纳米至约50纳米。α-Al2O3膜的厚度范围可为约1微米至约10微米。
在一个实施方案中，α-Al2O3膜在最高约1400℃的温度是稳定的。在另一个实施方案中，α-Al2O3膜在最高约900℃至约1200℃的温度范围是稳定的。如本文中所用，稳定的材料或膜是指在最高至某特定温度是稳定的且能保持其孔径和结构的材料或膜。
所述α-Al2O3膜是使用纳米结构化的δ-氧化铝粉末(在本文中又称为“δ-氧化铝纳米粉末”)制备的。该纳米微粒的平均粒度范围为约10纳米至约100纳米。平均粒度可以采用本领域内熟知的方式，例如扫描电子显微术(SEM)和氮吸附测量法来测定。
用作原料的δ-氧化铝纳米粉末的SEM图像示于图1。如从图1可见，δ-氧化铝纳米粉末主要包含明显的、单独的δ-氧化铝纳米微粒，而不是聚结的微粒。该δ-氧化铝纳米微粒显示优异的热稳定性并保持膜的孔结构。
根据SEM图像的粒度分析和BET表面积测量结果确定，图1所示的δ-氧化铝纳米粉末的平均直径约为30纳米。使用BET法测量，图1所示的微粒表面积为55米2/克。X-射线衍射(XRD)测量结果显示该氧化铝粉末主要是δ-氧化铝。
在一个实施方案中，将膜沉积在其孔径明显大于膜孔径的载体表面或基底上。例如，载体表面或基底的孔径可比膜的孔径至少大两倍以上。在一个特定的实施方案中，载体结构或基底是一种包含整体通道的几何结构，每个通道的直径均小于约2毫米。较好地，底层载体结构或基底的化学稳定性和热稳定性大于膜。虽然包含α-氧化铝的载体结构或基底特别有用，但是也可以使用其它陶瓷材料，例如但不限于富铝红柱石。在另一个实施方案中，膜可以独立薄膜的形式形成。
本发明还提供一种制造无机膜的方法。首先提供涂布浆料。本文所用的术语“涂布浆料”描述一种含有至少一种固体和液体的浆料或任何其它悬浮液，用于在基底或载体上形成陶瓷涂层。所述涂布浆料是用前述的δ-氧化铝纳米微粒和纳米粉末形成的。将纳米微粒分散在一溶液中。在一个实施方案中，将所述微粒分散在一种水溶液中。
在上述溶液中还可以加入有机化合物和聚合物添加剂。这些添加剂使δ-氧化铝纳米粉末之间的相互作用降至最小，从而防止发生附聚。所述添加剂还能最大限度地减少膜在随后的干燥过程中产生的裂纹。在一个实施方案中，使用聚乙二醇(PEG)作为聚合物粘合剂。PEG粘合剂的分子量最高为约20,000；在一个实施方案中，其分子量范围为约2,000至约20,000。聚合物粘合剂的分子量应能使聚合物粘合剂的粒度与纳米微粒的粒度相匹配。聚合物粘合剂的粒度应足够大，以防止δ-氧化铝纳米微粒之间的相互作用，但又不能大得以致于在膜烧制时形成大孔或大的孔隙。
该溶液中δ-氧化铝纳米微粒的含量范围为约0.1重量％至约10重量％。固体δ-氧化铝的含量会影响施涂在载体或基底上的涂布浆料的厚度；较高的δ-氧化铝浓度倾向于产生较稠、较粘的涂浆，因而往往产生较厚的涂层和膜。
然后将上述涂布浆料施涂在载体或基底的至少一个表面上，形成涂层。载体或基底可包含一种陶瓷材料，例如但不限于α-氧化铝、富铝红柱石，或它们的组合等等。载体或基底可以是整体式的，或者，在一个实施方案中，可包含多个通道，并可具有数百纳米量级(即100纳米至1000纳米)的孔隙。在基底上施涂所述涂布浆料可以通过本领域众所周知的方式来实现，例如但不限于浸涂、旋涂、喷涂、滑移涂布、强制流涂等等。任何这类技术均可单独实施，也可相互结合起来实施。
一旦将涂布浆料施涂在基底上之后，对其进行干燥。在一个实施方案中，干燥步骤是在一种受控的气体环境中进行，以防止施涂在基底上的涂布浆料所形成的涂层发生裂纹或剥落。受控的气体环境是指控制其中的氧气(O2)和水的至少一种的含量的环境。受控的气氛中的氧含量通常保持在最低限度。例如，干燥步骤可通过在流动的氮气和水中干燥涂层来进行，同时按照一定的温度程序表加热涂层，将涂层从室温加热至约120℃的最高温度，并在一个(或数个)预定的中间温度至少保温一次。干燥步骤的典型加热方案以及气体和水的流量示于表1。
表1
干燥涂层的加热程序、气体和水流量
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然后在受控的气体环境中，于约900℃至约1200℃的温度范围烧制该干燥后的涂层。烧制过程使δ-氧化铝转化为α-氧化铝。此外，烧制过程除去了有机组分并固化了膜结构。
以下的实施例说明了本发明的特点和优越性，但决非旨在限制本发明。
实施例1：包含δ-氧化铝和聚乙二醇的涂布浆料的制备
制备涂布浆料的一般性过程如下。在随后的实施例中，使用同样的过程制备含不同浓度δ-氧化铝和聚乙二醇、具有不同平均粒度的δ-氧化铝纳米粉末，以及不同分子量的聚乙二醇的涂布浆料。
制备含4.5重量％PEG(聚乙二醇，分子量为2,000或20,000)的水溶液，并搅拌至少1小时以确保完全溶解。
将1克δ-氧化铝粉末加入50克PEG溶液和50克超纯(18MΩ)水中，同时加入2滴1重量％DC-B消泡剂，以制备涂布浆料。δ-氧化铝原料的形态示于图1。根据SEM图像的粒度分析和BET表面积测量结果确定，图1所示的δ-氧化铝纳米微粒的平均直径约为30纳米。还观察到少量粒度约为100纳米的球形大颗粒。使用BET法测定，图1所示微粒的表面积为55米2/克。XRD测量结果显示该氧化铝粉末主要是δ-氧化铝。
用手振摇各涂布浆料直至充分混合，置于冰浴中冷却。然后再次振摇该涂布浆料，并用一种设定在80％的超声波角形头(ultrasonic horn)进行6个10秒脉冲搅拌，每个脉冲之间间隔10秒钟。然后在150毫升过滤烧瓶上抽真空15分钟或抽真空直至鼓泡停止，对涂布浆料脱气，再慢慢转移至烧杯中以用于涂布。
实施例2：基底的涂覆和在整体的通道上α-氧化铝膜的形成
用于涂覆整体氧化铝基底的过程如下。将直径为10毫米的整体基底切割为3英寸(7.62厘米)长或6英寸(15.24厘米)长。每段基底有19条贯穿通道。每条贯穿通道的直径为0.75毫米。用水冲洗基底以除去碎屑，然后于60℃在空气中干燥过夜。
使用两批粒度分别为30纳米和19纳米的δ-Al2O3形成超滤膜。使用一种流涂设备，用按照实施例1所述过程制备的涂布浆料涂覆基底，浸透时间为10秒钟。在涂布之前，用乙酸调节各批涂布浆料的pH值至3.2。以10℃/小时的升温速率升温至120℃，将涂覆后的基底在水蒸汽(1.8毫升/小时)和N2气(1升/分钟)中干燥。各涂覆后的基底于120℃保温约2小时，然后在氮气中冷却。在含1％氧气的N2气流中，以2℃/分钟的升温速率升温，干燥后的样品于900℃和1200℃煅烧/烧制2小时，形成膜。
实施例3：α-氧化铝膜的热稳定性
在沉积膜之前，在基底上沉积两层预涂层，使得预涂层位于膜和基底之间。用包含1重量％δ-氧化铝和2.3重量％PEG(分子量为2,000或20,000)的涂布浆料涂覆α-氧化铝基底，该基底具有两层渐次更细的α-氧化铝的预涂层。最后一层α-氧化铝预涂层的孔径为几百纳米。
图2a-c和3a-c显示了分别于900℃和1200℃烧制的膜的表面和横截面的SEM图像。膜300、预涂层310，以及基底320分别以不同的放大倍数示于图2a-c和3a-c中。膜300的厚度约为3微米，孔径约为20纳米。与初始δ-氧化铝微粒相比，膜的粒度并未显示出任何明显的增大。对膜的X-射线衍射图表明，该膜于900℃烧制后是δ-氧化铝和θ-氧化铝的混合物。于1200℃烧制后，该膜大部分转化为α-氧化铝相。
实施例4：比较例：γ-Al2O3的热稳定性
如按照实施例1所述，将γ-Al2O3膜沉积在整体的基底上。于650℃合成的沉积态γ-Al2O3涂层的SEM图像分别示于图4a(放大250倍)和4b(放大10,000倍)中。图5a-b和6a-c是分别显示γ-Al2O3膜在加热至900℃和1200℃后其形态的SEM图像。沉积的γ-Al2O3的平均颗粒直径通常为约几纳米。图5b显示这些微粒倾向于聚结。如图5b所示，于900℃加热后，附聚体内的颗粒开始烧结而形成较大的颗粒(约30纳米)。如图5a所示，这种烧结导致在膜上形成线形裂纹10。于1200℃进一步加热(图6a-c)则导致严重的烧结(图6c)，其表现为图6a显示的表面变粗，以及膜表面结构的完全重组(图6b)。
实施例5：透水性试验
对按照实施例1和2所述过程制备的膜进行透水性试验。所述膜于900℃或1200℃进行烧制。根据透水性测量结果得出对膜孔径和孔隙率的估算值。使用一种市售的(CCIC，康宁公司(Corning Incorporated))孔径为10纳米的超滤膜作为这些试验的基准。
对这些膜和CCIC膜的透水性试验结果示于图7。于900℃和1200℃烧制的膜显示其渗透性高于CCIC膜的渗透性。此外，按照本文所述过程制备的膜的渗透性随着操作时间的推移基本上保持不变，而CCIC膜的渗透性则随时间的推移而下降。所述膜于1200℃烧制后的渗透性比其于900℃烧制后的渗透性下降约25％，表明在较高温度的烧制过程产生了较高程度的烧结。
实施例6：超滤试验
用一种Ecoat涂料和水的混合物，对按照实施例1和2所述步骤制备的膜进行超滤试验。所述膜于900℃或1200℃烧制。使用孔径为10纳米的CCIC超滤膜作为这些试验的基准。这些膜的超滤试验结果示于图8。与孔径为10纳米的CCIC膜相比，按照本文所述过程制备并于900℃或1200℃进行烧制的膜，在较高的流速下显示相同或更好的过滤性能。这可能是由于本文所述的膜具有较高的透水性。根据超滤试验还提供了孔径的估算值。实验显示，这些膜的孔径与CCIC10纳米膜的孔径是相似的。因此，本发明的膜，甚至在高温烧制之后，其过滤性能也至少与CCIC膜一样好。
实施例7：δ-氧化铝浓度对膜涂层厚度的影响
研究了α-氧化铝膜涂层的厚度作为涂布浆料中δ-氧化铝浓度的变量关系。按照实施例1和2所述过程制备膜。用δ-氧化铝浓度分别为0.5重量％、0.7重量％以及1.0重量％的三种涂布浆料来制备膜。所得膜的SEM图像示于图9a-c。这些图像显示，膜涂层的厚度可通过改变涂布浆料中δ-Al2O3的浓度而加以控制。当涂布浆料中5-Al2O3的浓度为1.0重量％时，膜20的厚度约为4微米(图9a)。当涂布浆料的δ-Al2O3浓度是0.7重量％时，得到的膜的厚度是3微米(图9b)。当涂布浆料的δ-Al2O3浓度进一步下降至0.5重量％时，产生的膜的厚度为2微米(图9c)。较厚的膜的渗透性较低且更容易产生裂纹。另一方面，如果膜太薄，很容易产生针孔缺陷。最佳超滤膜厚度取决于基底的粗糙度。基于本文所述的实施例，本发明超滤膜的最佳厚度是约2至3微米。膜厚度可通过改变涂布浆料中δ-Al2O3的浓度得以控制。
实施例8：涂布浆料的pH值对δ-氧化铝膜涂层的影响
按照实施例1和2所述的过程制备含δ-氧化铝粉末的涂布浆料。涂布浆料的pH值分别为3.2、3.5和3.9。用pH值为3.2、3.5和3.9的涂布浆料所沉积的膜涂层的SEM图像分别示于图10a、b和c。结果表明，当涂布浆料的pH值低于3.5时，较易形成无裂纹的膜。
实施例9：粒度对δ-氧化铝膜涂层的影响
使用实施例1和2所述的过程，用粒度为19纳米的δ-氧化铝粉末制备δ-氧化铝膜。用19纳米δ-氧化铝粉末制备的(于120℃)干燥的膜其表面和微粒形态的SEM图像如图11a-c所示。该膜于1200℃加热后的SEM图像示于图12a-c。这些图像显示，用19纳米δ-氧化铝制备的膜在高温烧制后未显示孔径或粒度的显著增大，因此是热稳定的。此外，其孔径随原料δ-氧化铝粉末的结晶粒度的减小而减小。
实施例10：PEG分子量对δ-氧化铝粒度分布的影响
测量了用δ-氧化铝粉末制备的涂布浆料的粒度分布作为PEG分子量和浓度的变量的关系。按照与实施例1所述同样的方式制备含1重量％δ-氧化铝和聚乙二醇(分子量(MW)分别为600、900、2,000以及20,000)的水溶液。对分子量分别为600、900、2,000以及20,000的聚乙二醇，使用光散射测量法获得的粒度分布分别示于图13、14、15以及16。对于每一种分子量，制备浓度分别为1.2重量％、2.3重量％和4.5重量％的PEG溶液。粒度分布峰的形状是氧化铝微粒的聚合数(即聚结在一起的颗粒的数量)的一种表示。在图13、14和16(PEG分子量分别为600、900和20,000)中，例如，4.5重量％PEG的涂布浆料的粒度分布(图13-16中的曲线3)最高点处的粒度大于1.2重量％PEG的涂布浆料的粒度分布(图13-16中的曲线1)最高点处的粒度，而且对1.2重量％和2.3重量％PEG浓度所获得的粒度分布的形状显示是多分散性的。在图16中，含4.5重量％PEG的涂布浆料的粒度分布的最高点在0.8微米处，而含1.2重量％PEG的涂布浆料的粒度分布的最高点则在0.4微米处，表明通过聚合的PEG分子包围Al2O3微粒而形成了氧化铝微粒的二聚体(即包含两个颗粒的附聚体)。因此，结果表明，用2,000MW的PEG制备的涂布浆料能最有效地提供在最大浓度范围内的单分散性δ-氧化铝微粒。
虽然为了说明的目的提出了各种典型的实施方案，但是前面的描述不应被认为是对本发明范围的限制。因此，本领域内的熟练技术人员在不背离本发明的精神和范围下可以进行各种修改、改进以及备选方式。