Hydratoidun alumiinioksidin toimintaperiaate piilee pääasiassa sen ydintoiminnoissa esiasteena, palonestoaineena, katalyytin kantajana ja hydraatioreaktiona materiaalin pintakäsittelyssä. Erityinen mekanismi vaihtelee sovelluksen mukaan.
1. Alumiinioksidin esiaste: Terminen hajoaminen aktiivisen alumiinioksidin tuottamiseksi. Hydratoitu alumiinioksidi (kuten böhmiitti ja pseudoböhmiitti) dehydratoituu kuumentaessaan ja muuttuu alumiinioksidiksi, jolla on erilaisia kidemuotoja (kuten -Al2O3). Tämä prosessi on perustavanlaatuinen -tehokkaiden alumiinioksidimateriaalien valmistuksessa.
Reaktioperiaate:
2AlOOH → ΔAl2O₃ + H2O 2AlOOH ΔAl2O3 + H2O Erilaisia hydratoituja alumiinioksidin esiasteita voidaan käyttää ohjaamaan lopullisen alumiinioksidin huokosrakennetta, ominaispinta-alaa ja kidemuotoa säätämällä kalsinointilämpötilaa ja -prosessia. Sitä käytetään laajalti katalyytin kantajissa, keramiikassa ja litiumakkujen erotinmateriaaleissa. 2. Palonsuoja-aineena: kaksi endotermisen hajoamismekanismia + fyysistä estettä
Alumiinihydroksidi (alumiinioksiditrihydraatti, Al(OH)3) on yleisin epäorgaaninen palonestoaine. Sen toimintaperiaate on seuraava:
Endoterminen jäähdytys: Se hajoaa 200–250 asteessa ja absorboi suuren määrän lämpöä (noin 1967 kJ/kg), mikä alentaa materiaalin pintalämpötilaa.
2 Al(OH)3 → Δ Al₂O3 + 3 H₂O↑
2Al(OH)3
Δ Al₂O3 + 3H₂O↑
Palavien kaasujen laimentaminen: Vapautunut vesihöyry laimentaa hapen ja palavien kaasujen pitoisuutta, mikä estää palamisen leviämisen.
Suojakerroksen muodostaminen: Syntynyt Al2O3-jäännös muodostaa materiaalin pinnalle tiheän eristävän kerroksen, joka eristää hapen kosketuksesta palavien aineiden kanssa.
Sitä käytetään laajalti johdoissa ja kaapeleissa, muoveissa, kumissa ja muissa polymeerimateriaaleissa, ja siinä on etuja, kuten halogeeniton-, vähäsavuinen-ja ympäristöystävällisyys.
3. Rooli anodisoidun kalvon sulkemisessa: Kosteutuksen laajenemisen estävä mikrohuokoset
Alumiiniseoksen pintakäsittelyssä hydratoitu alumiinioksidi parantaa korroosionkestävyyttä "hydratointikuumasaumauksen" avulla:
Reaktioperiaate: Anodinen oksidikalvo (joka koostuu pääasiassa Al2O3:sta) käy läpi hydraatioreaktion kiehuvassa vedessä, jolloin muodostuu boehmiittia (AlOOH) tai alumiinihydroksidia, jonka tilavuus laajenee noin 30 %, mikä täyttää ja sulkee oksidikalvon mikrohuokoset.
Al2O3 + H20 → 2AlOOH
Al2O3 + H20 → 2AlOOH
Tämä tiivistys parantaa merkittävästi kalvon korroosionkestävyyttä,{0}}kasaantumisenestokykyä ja värinkestoa, joten sitä käytetään laajasti arkkitehtonisissa alumiiniprofiileissa ja teollisissa alumiiniseoskomponenteissa.
4. Katalyyttinä/lääkeaineen kantajana: Suuri ominaispinta-ala ja pinta-aktiivisuus. Hydratoidulla alumiinioksidilla (erityisesti böhmiitillä) on suuri ominaispinta-ala (jopa 200–300 m²/g) ja runsaasti pinnan hydroksyyliryhmiä (-OH), jotka adsorboivat helposti aktiivisia komponentteja tai lääkemolekyylejä.
Öljyn katalyyttisessä krakkauksessa (FCC) se tarjoaa dispergoituvuuden ja lämpöstabiilisuuden kantajana; lääkealalla se voi adsorboida antigeenejä pitkäaikaisen vapautumisen saavuttamiseksi.
5. Käyttö litium-ionipariston erottimissa: Pinnoite lisää turvallisuutta. Nano-böhmiitillä (-AlOOH), litium-ioni-akkuerottimien pinnoitusmateriaalina, on seuraavat roolit:
Korkean lämpötilan kestävyys: Parantaa erottimen mittapysyvyyttä korkeissa lämpötiloissa, mikä estää kutistumisen ja oikosulkuja.
Palonsuojaus: Vapauttaa vesihöyryä kuumennettaessa, mikä estää lämmön karkaamisen.
Matala kovuus: Vähentää elektrodien ja laitteiden kulumista ja alentaa tuotantokustannuksia.
Hydrofobisuus: Parantaa akun vakautta kosteissa ympäristöissä.
