[发明专利]一种铝溶胶的快速制备方法及应用

说明书

本发明提供一种铝溶胶的快速制备方法及应用。该方法以硝酸铝、氯化铝、硫酸铝等无机铝盐作为铝源，配制成无机盐酸性溶液，向其中加入乌洛托品(六次甲基四铵)溶液，调节pH至2.5～4.5，室温下搅拌即可得到铝溶胶。本发明制备的铝溶胶用于石英纤维的表面涂覆，在石英纤维表面可得到均匀的氧化铝涂层，可用于制备耐高温石英纤维增强陶瓷基复合材料。本发明制备的铝溶胶工序简单，可在常温下快速制备，高效、节能环保、低成本。

技术领域

本发明涉及铝溶胶领域，属于无机纳米材料领域，具体涉及一种铝溶胶的制备方法及应用。

背景技术

铝溶胶是一种带正电的聚合氢氧化铝纳米粒子分散在水或醇中形成的胶体溶液。铝溶胶种类很多，其被广泛地应用于氧化铝纤维、粉体、薄膜或涂层的制备，不同的制备方法可以实现铝溶胶不同的性能，进而满足不同的应用需求。

铝溶胶的制备多以无机盐或者有机醇盐作为原料，通过水解-聚合制备溶胶，目前工业上主流的制备方法包括有机醇盐法、盐酸溶铝/铝盐溶铝法和粉体胶溶法。其中盐酸溶铝法为主流的制备方法，专利CN 112694107 A公布了一种改进的盐酸溶铝法，旨在解决铝氯比偏低的问题，需要在80～100℃老化60h以上，要消耗大量的电能；有机醇盐法制备铝溶胶需要将有机醇盐在溶剂中80℃以上条件下水解老化一定时间，进而制备铝溶胶，其制备工艺复杂，成本高；粉体胶溶法的工艺过程简单，加酸将拟薄水铝石胶溶即可制备铝溶胶，但仍需要在80℃以上回流老化的过程。无机盐法制备铝溶胶的研究较为广泛，通常向无机盐水溶液中加入碱，立即产生氢氧化铝沉淀，将沉淀加热老化后加酸胶溶，得到铝溶胶，该方法过程繁杂，能耗高。

铝溶胶的制备通常需要加热老化一定时间，能源消耗大，耗费时间长。CN1209289C提供了一种铝溶胶的制备方法，其特征在于：在室温的条件下，以无机铝盐为原料，通过加入过量的碱的方法得到沉淀，使pH值大于9；洗净后加入酸作为解胶催化剂，[H⁺]/[Al³⁺]摩尔比的范围为0.07-0.50，在超声波的作用下形成稳定、清晰的铝溶胶，超声波的物理参数为：频率20-50KHz，声强50-150W。虽然该发明制备条件温和，但制备工艺复杂，生产成本仍然很高。

发明内容

本发明的目的是针对目前铝溶胶的制备方法不环保、成本高、耗时长的问题，提供一种环保、低成本、高效的铝溶胶制备方法及该铝溶胶的一种应用。

本发明提供的一种铝溶胶的快速制备方法，包括以下步骤：

将无机铝盐配制成酸性溶液；

配制乌洛托品溶液；

向无机铝盐的酸性溶液中滴加乌洛托品溶液，调节pH值至2.5～4.5，得到混合溶液；

将混合溶液在室温下搅拌，得到淡蓝色透明的铝溶胶。

优选的，所述无机铝盐为硝酸铝、氯化铝、硫酸铝等。

优先的，将所述无机铝盐配制成0.5～1.5M的无机铝盐酸性溶液。

优选的，将乌洛托品配制成10％～30％(质量分数)的溶液。

优选的，向配置的无机铝盐的酸性溶液中，缓慢滴加配置的乌洛托品溶液，边滴加边搅拌，调节pH值至2.5～4.5。

优选的，所述将混合溶液在室温下搅拌，是将混合溶液在室温下搅拌30～60分钟，即可得到淡蓝色透明的铝溶胶。

本发明还提供一种采用上述方法制备的铝溶胶。

进一步地，该方法制备的淡蓝色透明铝溶胶，其中Al含量为1％～4％(质量分数)，胶粒形貌为球形，粒径小于100纳米。

本发明还提供一种上述铝溶胶的应用，该铝溶胶可用于纤维表面氧化铝涂层的制备。