鋁溶膠是帶正電的一水合氧化鋁微細粒子分散在水中的膠體溶液。具體的來講是一種由許許多多大小在1~100mm之間的固體AlOOH粒子分散在水溶液中的具有液體特征的膠體體系，通常也稱作AlOOH溶膠/氧化鋁溶膠/勃姆石溶膠，鋁溶膠的化學分子式可以表示為a(Al2O3?nH2O)?bHx?cH2O，其中：Al2O3?nH2O是水合氧化鋁，Hx表示膠溶劑（例如鹽酸、硝酸等單價強酸），系數(shù)：b<a、c、n，其膠體結(jié)構式如下圖：

▲鋁溶膠膠團結(jié)構式示意圖

▲鋁溶膠膠團結(jié)構模型

▲日本川研精細化學可生產(chǎn)柱狀、板狀、六方板狀、纖維狀（纖維狀）等多種形狀的氧化鋁溶膠

一、鋁溶膠的應用

鋁溶膠具有膠粘性、觸變性、易分散性、水溶可逆性、懸浮性、帶正電性、吸附性、穩(wěn)定性等特性，在工業(yè)上被廣泛應用。

1.催化劑行業(yè)

①流化催化裂化(FCC)工藝是原油加工的重要組成部分,是煉油和渣油加工過程中的關鍵技術,已被廣泛應用于世界煉油工業(yè)。粘結(jié)劑是催化裂化催化劑的一個重要組成部分，它的性能直接影響催化劑的理化性質(zhì)，如粒度分布、磨損指數(shù)、孔徑分布和催化反應活性等，在催化裂化工藝中發(fā)揮了巨大的作用。目前國內(nèi)外煉油廠大部分采用雙鋁基粘結(jié)劑，即酸化擬薄水鋁石與氧化鋁溶膠。這是由于，用酸化擬薄水鋁石作粘結(jié)劑制備出的FCC催化劑具有孔徑分布好、選擇性裂化大分子反應物的能力強等優(yōu)點，而氧化鋁溶膠作粘結(jié)劑制備出的FCC催化劑具有反應過程中產(chǎn)生焦炭少、耐磨性好等優(yōu)點。

▲FCC催化劑的組分構成

2.汽車尾氣催化劑活性涂層

載體的表面一般附著著一層催化劑活性組分，可以很大程度的增加催化劑的比表面積來附著和分散貴金屬等催化活性組分。γ-Al2O3具有大的比表面積，是用做催化劑載體較理想的涂層物質(zhì)。將鋁溶膠涂在堇青石載體上，然后培燒，是將γ-Al2O3涂附在載體上較好的方法。

3.陶瓷及耐火材料領域中的應用

鋁溶膠作為典型的無機溶膠，其具有的耐火耐高溫性，強的粘結(jié)性以及優(yōu)良的成膜性，使其廣泛應用于玻璃纖維、石棉、陶瓷纖維等無機纖維的粘結(jié)劑，還可以應用于陶瓷器具的制造中。鍋溶膠可用作高純度耐火材料的黏結(jié)劑，其固相成分主要由氧化鋁組成，具有更高的耐熱性，此種特性使得鋁溶膠廣泛應用于低密度耐火器材工業(yè)。鋁溶膠還可以通過與無機纖維材料或耐火材料混合，制備出具有一定粘稠度的耐熱隔熱材料、涂敷修飾材料和灌鑄型耐火材料。在將鋁溶膠作為添加劑加入到搪瓷釉料中時，能夠有效降低搪燒溫度，起到提高搪瓷制品的理化質(zhì)量的作用。

▲玻璃纖維針刺氈

4.防污易潔陶瓷涂層

陶瓷的防污性是指：陶瓷制品在正常使用過程中對日常污染源有一定的抗污耐污能力，通過陶瓷表面本身具有的物理化學性質(zhì)是污染物難于粘附。在xxx的碩士論文中，以自制的鋁溶膠為原料，將鋁溶膠涂敷在陶瓷胚體表面，經(jīng)高溫燒結(jié)，制得具有防污易潔性能的陶瓷磚制品。

鋁溶膠中的納米，AlOOH粒子結(jié)合陶瓷胚體，經(jīng)高溫燒結(jié)后，能夠有效堵塞陶瓷氣孔并在表面形成致密的納米，Al2O3粒子層，從而獲得防污易潔性能良好的陶瓷磚制品。

▲自潔陶瓷讓打掃更快樂(づ??????)づ

5.紡織品抗靜電整理劑

一般認為穿純棉工作服可防止服裝靜電積累，因而就安全，實際這種觀點具有片面性。只有當空氣相對濕度高于50％時才基本如此；而當相對濕度比較低時，純棉制品的帶電量明顯增大。試驗表明，在相對濕度低于30％時，純棉織物的帶電量與滌綸相當；而當相對濕度低于20％時，棉織物的帶電量甚至會高于某些化纖織物。所以在氣候干燥地區(qū)，純棉制品不能消除服裝靜電危害。

目前抗靜電整理劑的選擇，一般具有吸濕性較強的有機物質(zhì)，如甘油、聚乙二醇等多元醇，吸濕性較強的無機鹽以及離子型溴化鉀等物質(zhì)，或者具有吸附性和定向性的表面活性劑、易于織物交聯(lián)的基團以及改性樹脂、復合樹脂和反應性有機硅酮樹脂等。非耐久性抗靜電整理主要使用表面活性劑對織物或纖維進行整理，使纖維表面親水性加強。當空氣的相對濕度提高時，纖維表面形成水的吸附層，比電阻降低。用于抗靜電整理的表面活性劑種類很多，其抗靜電性能對于提高可紡性能以及經(jīng)濟效益各有差異。

專利文檔CN105369592A提供了一種氧化鋁溶膠純棉織物抗靜電整理劑的制備及整理方法，提高合成氧化鋁溶膠抗靜電整理劑的穩(wěn)定性，同時提高了整理后純棉織物的耐水洗能力。

用鋁溶膠處理紡織纖維制品，可使制品獲得良好的抗靜電性和防吸塵性，并可改善織物觀感。丙烯醛、聚丙烯、尼龍、滌綸等合成纖維均可以使用，羊毛、棉花等天然纖維也能使用。用鋁溶膠處理紡織纖維，可明顯增加纖維的光滑感。若與硅溶膠并用，更可成倍地發(fā)揮兩者的優(yōu)點，使纖維結(jié)實、耐磨、富有彈性，且具有較好的觀感；用鋁溶膠和硅溶膠的混合液處理漁網(wǎng)和各種網(wǎng)制品，可增加網(wǎng)眼和結(jié)點強度，提高耐沖擊性能；用之處理登山繩、船用繩等各種繩制品時，可增加纖維對SiO2的吸附量，增大摩擦系數(shù)，提高耐磨性。

6.氧化鋁連續(xù)纖維前驅(qū)體

氧化鋁連續(xù)纖維是一種高性能無機陶瓷材料，該纖維不僅具有高強度、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)異性能，同時還能與其他基體材料結(jié)合制成復合材料，使材料性能更加優(yōu)異。鋁溶膠是溶膠-凝膠法制備氧化鋁連續(xù)纖維的重要原料，主要經(jīng)過旋蒸濃縮、干法紡絲以及燒結(jié)等步驟制成氧化鋁纖維，因此前驅(qū)體鋁溶膠的性質(zhì)直接決定氧化鋁纖維的性能。

根據(jù)鋁溶膠紡絲性能的不同將其大致分成兩類，一類是紡絲性能良好的，另一類是紡絲性能較差的，有研究表明：紡絲性能良好的鋁溶膠pH基本一致，在3.69~3.72之間；而紡絲性能較差的鋁溶膠大致可分為兩類，即pH高于3.72的（高pH鋁溶膠）和pH低于3.69的（低pH鋁溶膠）。

▲3M?，Nextel?，720，連續(xù)陶瓷氧化物纖維的粗紗形式

7.乳化分散劑使用

鋁溶膠是極有效的陽離子乳化劑，在有些具有一定極性而與又水難于親合的植物油（例：亞麻油、桐油等）或脂類油的乳化中，既可單獨使用，也可與非離子、其他陽離子表面活性劑并用。

8.在造紙工業(yè)中的應用，

在工業(yè)上用玻璃纖維為原料造紙時，往漿液中加入10~20%的鋁溶膠，按照此工藝制造的紙，其紙張強度增強四倍。鋁溶膠還能用于耐高溫隔熱紙的粘結(jié)劑，可以大幅提高紙的耐高溫強度，使高溫隔熱紙能滿足各種更加苛刻的使用要求。鋁溶膠還可以作無機填充劑，能夠提高紙的白度、平滑度、耐濕性等性能。

9.陶瓷膜的涂層

一般將氧化鋁溶膠和二氧化硅溶膠結(jié)合在一起，Al2O3，和，SiO2，的比例從，8:2，到，7:3，這種組合比單獨使用膠態(tài)二氧化硅具有更好的硬度性能。

二、鋁溶膠的制備

鋁溶膠在工業(yè)領域的用途越來越廣，對其性能以及制備工藝的要求也各有不同。按照原料體系的不同，總結(jié)目前制備鋁溶膠的方法主要有以下幾種：①無機鹽原料法。主要是以金屬鋁為原料，通過沉淀法制備Al2O3溶膠；②粉體分散法。利用膠溶劑對擬薄水鋁石粉（SB粉）或Al2O3粉進行酸化，分散制備鋁溶膠；③有機醇鹽水解法。通過鋁的有機醇鹽與水發(fā)生水解反應，來制備鋁溶膠，通常也稱為溶膠-凝膠（Sol-Gel）法或Yoldas法。④鹽酸法。鹽酸與金屬鋁進行反應制得鋁溶膠。

1.無機鹽原料法

無機鹽原料法就是以無機鋁鹽（AlCl3或Al(NO3)3等）為原料，加入膠溶劑酸（硝酸，鹽酸，檸檬酸等），以氨水為或其它堿性物質(zhì)為催化劑，通過調(diào)節(jié)溶液的pH值，使溶液中的Al3+水解，生成沉淀，即可制得具有一定粘度和流動性的淡黃色透明鋁溶膠。

2.粉體分散法

以SB粉或Al2O3粉等現(xiàn)有的工業(yè)產(chǎn)品為原料，通過對粉體進行分散并獲得溶膠。SB粉是一種純度非常高的擬薄水石型的Al(OH)3，主要組成是Y-AlOOH，其質(zhì)量分數(shù)在76.2%左右，其余的主要是H2O。

SB粉直接膠解法是以SB粉為原料，HNO3為膠溶劑，一起加入到溫度為84℃的水中，然后攪拌解膠，老化回流后，即制得鋁溶膠。

3.有機醇鹽水解法（也稱溶膠-凝膠，Yoldas法）
在目前眾多制備鋁溶膠的方法中，以有機鋁鹽（如異丙醇鋁）為原料制備鋁溶膠最為廣泛，研究的也最多。該方法主要是在擁有攪拌、回流和加料功能的裝置中，將有機醇鹽緩慢加入到一定初溫的蒸餾水中，水解后并形成沉淀，通過加入單價強酸使沉淀成膠，然后升溫至80℃以上回流一定時間，便得到透明穩(wěn)定的氧化鋁溶膠。

4.鹽酸法

通過鹽酸與金屬鋁進行反應制得鋁溶膠，一般溶液中Al:Cl的摩爾比為1.1:1，鋁溶膠的pH范圍為2~3，呈較強的酸性，腐蝕性很強，而且如果對其加熱，溶液中就會放出大量強腐蝕性的HCl氣體，因此，通過鹽酸法制得的鋁溶膠的應用范圍受到了極大地限制。

參考資料：

1、專利文檔CN105369592A：一種氧化鋁溶膠純棉織物抗靜電整理劑的制備及整理方法

粉體圈編輯：Alpha

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