Princip činnosti hydratovaného oxidu hlinitého spočívá především v jeho hlavních funkcích jako prekurzor, retardér hoření, nosič katalyzátoru a hydratační reakce při povrchové úpravě materiálu. Konkrétní mechanismus se liší v závislosti na aplikaci.
1. Jako prekurzor oxidu hlinitého: Tepelný rozklad za vzniku aktivního oxidu hlinitého. Hydratovaný oxid hlinitý (jako je boehmit a pseudoboehmit) se během zahřívání dehydratuje a přeměňuje se na oxid hlinitý s různými krystalickými formami (jako je -Al₂O₃). Tento proces je zásadní pro přípravu vysoce-aluminy.
Princip reakce:
2AlOOH → ΔAl₂O3 + H2O 2AlOOH ΔAl₂O3 + H2O Různé prekurzory hydratovaného oxidu hlinitého lze použít k řízení struktury pórů, specifického povrchu a krystalické formy finálního oxidu hlinitého úpravou kalcinační teploty a procesu. Je široce používán v nosičích katalyzátorů, keramice a materiálech separátorů lithiových baterií. 2. Jako zpomalovač hoření: Duální mechanismus endotermického rozkladu + fyzikální bariéra
Hydroxid hlinitý (trihydrát oxidu hlinitého, Al(OH)₃) je nejběžnějším anorganickým plnivem zpomalujícím hoření. Jeho pracovní princip je následující:
Endotermické chlazení: Rozkládá se při 200–250 stupních, absorbuje velké množství tepla (přibližně 1967 kJ/kg), čímž snižuje povrchovou teplotu materiálu.
2 Al(OH)₃ → Δ Al₂O₃ + 3 H₂O↑
2Al(OH)3
Δ Al₂O₃ + 3H₂O↑
Ředění hořlavých plynů: Uvolňovaná vodní pára ředí koncentraci kyslíku a hořlavých plynů, čímž brání šíření hoření.
Vytváření ochranné vrstvy: Vzniklý zbytek Al₂O3 tvoří na povrchu materiálu hustou izolační vrstvu, která izoluje kyslík od kontaktu s hořlavinami.
Široce se používá v drátech a kabelech, plastech, pryži a dalších polymerních materiálech a může se pochlubit výhodami, jako je například -bezhalogenový, nízký-kouř a vlastnosti šetrné k životnímu prostředí.
3. Role v utěsnění anodizovaného filmu: Hydratační expanze blokující mikropóry
Při povrchové úpravě hliníkové slitiny zvyšuje hydratovaný oxid hlinitý odolnost proti korozi prostřednictvím „těsnění hydratačním teplem“:
Princip reakce: Anodický oxidový film (složený převážně z Al2O3) prochází hydratační reakcí ve vroucí vodě za vzniku boehmitu (AlOOH) nebo hydroxidu hlinitého, přičemž objem expanduje přibližně o 30 %, čímž se vyplní a utěsní mikropóry oxidového filmu.
Al203 + H20 —> 2AlOOH
Al203 + H20 —> 2AlOOH
Toto těsnění výrazně zlepšuje odolnost fólie proti korozi, -odolnost vůči znečištění a barevnou stálost, díky čemuž je široce používána v architektonických hliníkových profilech a součástech z průmyslových hliníkových slitin.
4. Jako katalyzátor/nosič léčiva: Vysoký specifický povrch a povrchová aktivita. Hydratovaný oxid hlinitý (zejména boehmit) má vysoký specifický povrch (až 200–300 m²/g) a hojné povrchové hydroxylové skupiny (-OH), které snadno adsorbují aktivní složky nebo molekuly léčiv.
Při katalytickém krakování ropy (FCC) poskytuje jako nosič disperzibilitu a tepelnou stabilitu; ve farmaceutické oblasti může adsorbovat antigeny k dosažení prodlouženého uvolňování.
5. Použití v separátorech lithium-iontových baterií: Povrchová úprava zvyšuje bezpečnost. Nano-boehmit (-AlOOH), jako potahový materiál pro separátory lithium-iontových baterií, hraje následující role:
Odolnost vůči vysokým teplotám: Zlepšuje rozměrovou stabilitu separátoru při vysokých teplotách, zabraňuje smršťování a zkratům.
Zpomalovač hoření: Při zahřátí uvolňuje vodní páru a zabraňuje tepelnému úniku.
Nízká tvrdost: Snižuje opotřebení elektrod a zařízení a snižuje výrobní náklady.
Hydrofobnost: Zvyšuje stabilitu baterie ve vlhkém prostředí.
