铝溶胶的制备及影响因素的研究

氧化铝是常用的方法之一， 其关键在于溶胶和凝胶的制 备，而制备出性能好的溶胶是此法得以良好应用的基 础。因此， 铝溶胶的制备及其影响因素的研究就显得极 为重要。本文用异丙醇铝为原料制备了铝溶胶， 对制备 过程中的主要影响因素进行了实验研究， 并对铝溶胶的 有关性质进行了探讨。
!
实验部分
!$
总第 !"# 期 "$$% 年第 # 期
结论 HQ(
通过实验， 可以推断出测定环氧树脂合适的实验条 件： 乙醇与水比例为 I#’"#( 或 R#’H# 或 O#’O# 配制乙醇 K 水 K 氢氧化钠标准溶液。估算待测树脂的环氧值， 向待 测环氧树脂中加入约过量 $#N 的盐酸 K 丙酮溶液， 温度
%&’()’*’+,-.’/0( ,/(0&’( 1-,23(4’56/(7’/589’.’/0( 7’0&,:
安
徽
化
工
(
为 I#&下静置 H#.6/ 后， 再用事先配制的乙醇 K 水 K 氢 氧化钠标准溶液进行滴定， 可以得到较准确的环氧值。 用以上实验方法测定了 PKHH 和 1KH! 树脂的环氧 值， 均达到了理想的效果。 与以往的实验方法相比， 避免 了单纯使用氢氧化钠的水溶液或者乙醇溶液而导致的 终点现象不明确等干扰因素。优化了静置时间、 盐酸 K 丙酮溶液过量百分数和温度等因素。 使实验步骤更加明 确， 使结果接近于环氧树脂环氧值的实际值。 参考文献
!$$ 范围内； # 水解温度宜控制在 5$)56& ，其时间在 !(6)" 小时之间； $ 老化温度为 7$)76& ，老化时间在 !")"# 小时之间。!
参考文献 （略）
4///////////// 6////////////// @////////////// A////////////// 7////////////// M 6..’4/////// 6..’4/////// 6..’4/////// 4..’4/////// 4..’4/////// 4..’4 @R M;4/////// 6R AM&/////// 6R 4@./////// @R M;M/////// @R @6=/////// 4R =@6 A7R @///////// A@R 4///////// A&R &///////// A7R A///////// A4R 4 % 1+84 6$(%
表 6// 不同配比、 不同 () 值时溶胶的 0123/ 电位
#
结果与讨论
胶溶剂的选择及用量在铝溶胶的制备过程中起着
#"! 胶溶剂的选择及用量
重要的作用。我们分别对不同的胶溶剂进行了筛选实 验， 实验结果表明， 在异丙醇铝为原料的溶胶制备实验 中， 效果较好的胶溶剂是 )"I 况见表 4：
表 4:: 不同胶溶剂对沉淀的胶溶结果 胶溶剂 状 态 /
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
铝溶胶的制备及影响因素的研究
谢安建 沈玉华 黄方志 费 菲 （安徽大学化学化工学院， 合肥 !"##"$）
摘要 用异丙醇铝水解的溶胶—凝胶法制备了铝溶胶。对制备过程中的主要影响因素： 胶溶剂种类及其用量、 反应物配比、 水解温度及水 解时间、 陈化温度及陈化时间等进行了研究， 探索了制备稳定透明铝溶胶的条件， 并对铝溶胶的有关性质进行了探讨。 关键词 铝溶胶 异丙醇铝 溶胶—凝胶法
!"#$"% &’ ()’*$"%
（ ;’3( ， ， <=>( ,?( @:*=/A’:( 4’=A0,9( B(C9’’/( D&’.6A=+( %’A&/,+,E3 F8&=/(G/506080’( ,?( D&’.6A=+( %’A&/,+,E3 H"##I"） （58A&( ， @>509=A0( (%&65( =906A+’( .=6/+3( :65A855’5( 0&’( A&=9=A0’96506A( ,?( ’-,23( *=+8’ J( %&’(?=A0,95( =5( 06.’ 0’.-’9=089’( =/:( 0&’( ） 58-’9?+ 8,85( 5A=+’( ,?( &3:9,A&+,96A( =A6:K=A’0,/’( 5,+806,/ =9’( ,-06.6 L’:， =/:( 0&’( A,/?’A06/E( -9,-,906,/( ,?( ’0&=/:KM=0’9K5,:68.( &3:9,26:’ ( 5,+806,/( =+5,( A,/?69.’: J( %609=06,/( 50’-( 65( 5&,M/( A+ ’=9+3( 5,( 0&=0( 0&’( .,9’( -9’A65’( ’-,23( *=+8’( A,8+:( E’0 J ， ， ;’3(M,9:5(( ’-6A&+,9,&3:96/ ’-,23( 9’56/5 ’-,23( *=+8’
编号 配比 () 值
结论 @//
由以上论述可知，制备稳定透明铝溶胶的条件： ! 胶溶剂用量应控制在每摩尔异丙醇铝 $("$)$("*+,- 的 范围； "反应物 ."/ 与 0-12%.3/4% 的摩尔配比宜在 "$$)
6> 6 反应物配比
反应物配比即浓度对溶胶性能有较大影响， 它决定 是否能形成溶胶及形成溶胶的稳定性。 实验中选取水比 异 丙 醇 铝 摩 尔 比 为 6..! 4、 47.! 4、 4..! 4、 =7! 4、 7.! 4 的比 例制备溶胶， 并用粘度计、 比重计测量其粘度及比重。 实 验表明， 随着加水量的减小， 其比重有逐渐升高的趋势， 粘度并无较大变化， 说明配比的不同对溶胶的粘度影响
4> 7<6 小时。 6> A 陈化温度
陈化的目的是使胶粒的分散聚集尽快达到平衡， 形 成单一的粒径分布。由实验可知， 提高陈化温度可以使 胶粒在较短时间内聚集完全， 形成外观透明、 粘度小的 溶胶， 且温度越高陈化时间越长， 其粘度越小。 本实验得 出陈化温度应在 &K<&7 &， 陈化时间 6A 小时。温度低于 时间长达 A; 小时也不能形成外观透明的溶胶。 =K&， 6> 7O() 值的影响 通 过 选 用 配 比 为 6..! 4 的 不 同 () 值 的 稳 定 溶 胶 P 测定不同 () 值时的粘度和比重， 结果表明： 随着 () 值 的降低， 溶胶粘度逐渐升高， 比重逐渐增大。为测定 () 值对溶胶性质的影响，实验中我们分别选取了配比为 在老化温度下， 继续加硝 6..’4 和 4..’4 的样品各三组， 酸， 调整到不同的 () 值， 测得不同 () 值时的 0123电位 。由表 6 可知， 随着 () 值的减小， （见表 6） 0123电位有 不断降低的趋势， 说明 () 值的大小影响所制溶胶的稳 定性。按照胶体稳定的理论， 当 0123电位的绝对值大于 胶体能够较稳定的存放， 因此， 测试结果 A.8Q 以上时， 也表明实验所选的六组溶胶是稳定胶体体系。
总第 !"# 期 "$$% 年第 # 期 经过实验比较， 得到的最优条件为： 温度 I#& ； 盐酸 静置时间 H#.6/。 K 丙酮溶液过量百分数 $#N ； 另外，我们分别以乙醇与水比例为 I#’"# 和 O#’O# 配制乙醇 K 水 K 氢氧化钠溶液标准溶液， 滴定环氧氯丙 烷的环氧值， 得到的结果相同。乙醇和水之间的配比对 测定环氧氯丙烷环氧值的影响甚微。 同时大量试验告诉 我们： 对于分子量较高的环氧树脂而言（ 如 PKHH 环 氧 树脂） ， 乙醇与水的比例不能 太 高 或 太 低 ， 否则会在滴 定过程中发生氯化钠晶体析出或树脂析出等情形， 导致 实验结果的偏差。
45 6 实验步骤
铝溶胶的制备： 量取 67.89: 二次水注入 7..89/ 三口 按水与异丙醇铝的摩尔比为 6..’ 烧瓶， 加热至 ;.<;7 &，
4、 47.’4 、 4..’4 、 =7’4 的配比分批缓慢加入研细的异丙醇
铝， 水解反应为 4> 再升 温 至 &.<&7 & ， 敞 口 搅 拌 4? ， 7? ； 蒸去大部分醇， 得白色勃姆石沉淀， 补充损失的水分后， 加入硝酸， 回流陈化 6A? ， 制得 () 控制在 @> .<A> 4 之间， 稳定透明的铝溶胶。 铝 溶 胶 的 表 征 ： 分 别 用 "B$C&’ 数 显 粘 度 计 、 密度计、 分 ()’$DA+ 型实验室 () 计、 @...)’/0123%EFG1H 析仪测定不同配比和不同浓度的溶胶的粘度、 比 () 值、 重、 粒度分布和 0123电位值。
@
和 )J9 。 胶溶剂的筛选情
)"I @//////// )J9//////// ) 6’I A//////// J) @JII)
溶胶 溶胶 未溶胶 未溶胶
经实验摸索，每摩尔异丙醇铝至少要加 K> 6.8L9 胶 溶剂才能使悬浮液胶溶成澄清的溶胶。 如果加入胶溶剂 的比率低于 .> 则容器底部有一层白色沉淀； 当比率 6. ， 等于 .> 刚制出的溶胶澄清透明， 但放置一天后出 6; 时， 现白色沉淀； 大于 .> 溶胶虽澄清透明但在几天后 6; 时， 胶凝。所以每摩尔异丙醇铝的酸用量是在 .> 6.<.> 6M8L9 范围内。