Načelo delovanja hidriranega aluminijevega oksida je predvsem v njegovih osnovnih funkcijah kot predhodnik, zaviralec gorenja, podpora katalizatorju in reakcija hidratacije pri površinski obdelavi materiala. Poseben mehanizem se razlikuje glede na aplikacijo.
1. Kot predhodnik aluminijevega oksida: termična razgradnja za tvorbo aktivnega aluminijevega oksida. Hidrirani aluminijev oksid (kot sta boemit in psevdoboemit) med segrevanjem dehidrira in se spremeni v aluminijev oksid z različnimi kristalnimi oblikami (kot je -Al₂O₃). Ta postopek je bistvenega pomena za pripravo visokozmogljivih-materialov iz aluminijevega oksida.
Načelo reakcije:
2AlOOH → ΔAl₂O3 + H₂O 2AlOOH ΔAl₂O₃ + H₂O Različne hidratirane prekurzorje aluminijevega oksida je mogoče uporabiti za nadzor strukture por, specifične površine in kristalne oblike končnega aluminijevega oksida s prilagajanjem temperature in postopka kalcinacije. Široko se uporablja v nosilcih katalizatorjev, keramiki in materialih za ločevanje litijevih baterij. 2. Kot zaviralec gorenja: dvojni mehanizem endotermne razgradnje + fizična pregrada
Aluminijev hidroksid (aluminijev oksid trihidrat, Al(OH)3) je najpogostejše anorgansko polnilo, ki zavira gorenje. Njegov princip delovanja je naslednji:
Endotermno hlajenje: razpade pri 200–250 stopinjah, pri čemer absorbira veliko količino toplote (približno 1967 kJ/kg), s čimer se zniža površinska temperatura materiala.
2 Al(OH)₃ → Δ Al₂O₃ + 3 H₂O↑
2Al(OH)3
Δ Al₂O₃ + 3H₂O↑
Redčenje gorljivih plinov: sproščena vodna para razredči koncentracijo kisika in gorljivih plinov, kar zavira širjenje gorenja.
Oblikovanje zaščitne plasti: Ustvarjeni ostanek Al₂O3 tvori gosto izolacijsko plast na površini materiala, ki izolira kisik pred stikom z gorljivimi snovmi.
Pogosto se uporablja v žicah in kablih, plastiki, gumi in drugih polimernih materialih, ponaša pa se s prednostmi, kot so -brez halogenov, malo-dimljenja in okolju prijazne lastnosti.
3. Vloga pri tesnjenju anodiziranega filma: mikropore, ki blokirajo širjenje hidracije
Pri površinski obdelavi aluminijeve zlitine hidrirani aluminijev oksid poveča odpornost proti koroziji s "hidracijskim toplotnim tesnjenjem":
Princip reakcije: Anodni oksidni film (v glavnem sestavljen iz Al₂O3) je podvržen reakciji hidratacije v vreli vodi, pri čemer nastane boehmit (AlOOH) ali aluminijev hidroksid, ki se razširi v prostornini za približno 30 %, s čimer se zapolnijo in zaprejo mikropore oksidnega filma.
Al₂O3 + H₂O → 2AlOOH
Al₂O3 + H₂O → 2AlOOH
To tesnjenje bistveno izboljša odpornost filma proti koroziji, sposobnost proti-obraščanja in barvno obstojnost, zaradi česar se pogosto uporablja v arhitekturnih aluminijastih profilih in industrijskih komponentah iz aluminijevih zlitin.
4. Kot nosilec katalizatorja/zdravila: visoka specifična površina in površinska aktivnost. Hidrirani aluminijev oksid (zlasti boemit) ima visoko specifično površino (do 200–300 m²/g) in bogate površinske hidroksilne skupine (-OH), ki zlahka adsorbirajo aktivne sestavine ali molekule zdravil.
Pri katalitskem krekingu nafte (FCC) zagotavlja disperzibilnost in toplotno stabilnost kot nosilec; na farmacevtskem področju lahko adsorbira antigene, da doseže dolgotrajno sproščanje.
5. Uporaba v separatorjih litij-ionskih baterij: prevleka poveča varnost. Nano-boemit ( -AlOOH), kot premazni material za litij-ločevalnike baterij, igra naslednje vloge:
Odpornost na visoke temperature: izboljša dimenzijsko stabilnost separatorja pri visokih temperaturah, preprečuje krčenje in kratke stike.
Odpornost na gorenje: pri segrevanju sprošča vodno paro, kar zavira toplotno uhajanje.
Nizka trdota: Zmanjša obrabo elektrod in opreme, kar znižuje proizvodne stroške.
Hidrofobnost: izboljša stabilnost baterije v vlažnem okolju.
