تطبيقات هيدروكسيد الألومنيوم

يشير مصطلح "الألومينا الكيميائية" إلى إنتاج سبائك الألومنيوم باستثناء الألومينا، وأكسيد الألومنيوم، وهيدروكسيد الألومنيوم، وهي منتجات متميزة أو ممتدة. توجد مئات الأنواع من الألومينا الكيميائية، ولها تطبيقات واسعة في مختلف المجالات. ستتناول هذه المقالة التطبيقات ذات الصلة بهيدروكسيد الألومنيوم.

هيدروكسيد الألومنيوم، المعروف أيضًا باسم الألومينا المائية، أو هيدرات الألومينا، هو مركب مذبذب نموذجي، يذوب في الأحماض والقواعد، ولا يذوب في الماء والكحول. صيغته العامة هي Al₂O₃ • H₂O، ودرجة انصهاره 300 درجة مئوية (مع فقدان الماء). ويمكن تقسيم سلسلة هيدروكسيد الألومنيوم، وفقًا لمحتواها من الماء، إلى: ألومينا ثلاثية الهيدرات، وألومينا أحادية الهيدرات، وألومينا منخفضة التبلور، وهيدروكسيد الألومنيوم غير المتبلور. يُستخرج من البوكسيت، ويمكن أيضًا تصنيعه من ملح الألومنيوم وهيدروكسيد الصوديوم باستخدام محلول الأمونيا. يوجد منه نوعان: متبلور وغير متبلور (هلامي).

هيدروكسيد الألومنيوم غير المتبلور منخفض القلوية والحديد، ذو جزيئات دقيقة وبياض ناصع. يتميز هذا النموذج بصلابة عالية، ومقاومة للحرارة والتآكل، وثبات كيميائي ممتاز، وهو غير سام، عديم الرائحة، وغير متطاير، ويجف بسرعة ويمتص الحرارة عند تسخينه لأكثر من 250 درجة مئوية، كما يتميز بقدرة جيدة على التخلص من الدخان ومقاومة اللهب. وتشمل مجالات استخدامه الرئيسية ما يلي.

هيدروكسيد الألومنيوم هو نوع من الحشوات غير العضوية المنقاة، ونسبة الشوائب فيه منخفضة، ومن بين البوليمرات التي تستخدم هيدروكسيد الألومنيوم كعامل حشو: راتنج البولي يوريثان، وراتنج الإيبوكسي، والبولي إيثيلين، والبولي بروبيلين، ومطاط الستايرين بوتادين، وغيرها. وقد استُخدم هيدروكسيد الألومنيوم كمثبط فعال للهب ومثبط للدخان في الراتنجات غير المشبعة لسنوات عديدة.

آلية مثبطات اللهب لإضافة هيدروكسيد الألومنيوم إلى البوليمر، مما يقلل من تركيز الوقود؛ يبدأ هيدروكسيد الألومنيوم عند 250 درجة مئوية بالتجفيف الماص للحرارة، مما يمنع ارتفاع درجة حرارة البوليمر؛ يؤدي تحلل بخار الماء إلى تخفيف تركيز الأكسجين، مما يبطئ الاحتراق؛ في توليد سطح قابل للاحتراق من الألومينا يمكن منع استمرار تفاعل الاحتراق.

يُستخدم هيدروكسيد الألومنيوم بشكل أساسي في صناعة الطلاء، حيث يُستخدم في طلاء الأسطح، والحشو، وصناعة الورق غير القابل للاحتراق. يُحسّن هيدروكسيد الألومنيوم لمعان الورق، وانعكاس الضوء، ومقاومته للضوء، ونعومته، وقابليته للطباعة. كما يُمكن استخدامه كمادة خام للورق المطلي، حيث يُمكن استبدال الطين بثاني أكسيد التيتانيوم. يتراوح حجم جزيئات هيدروكسيد الألومنيوم الشائعة الاستخدام بين 0.7 و1.4 ميكرومتر.

ورق مقاوم للحريق: مقاوم للهب، قابل للتفحيم، لكنه لا يحترق. مصنوع من ورق الأسبستوس، أو من ورق مقاوم للهب مع ورق مناسب (مثل هيدروكسيد الألومنيوم) ومعالجة مناسبة.

هيدروكسيد الألومنيوم مادة غير سامة وعديمة الطعم، وغير قابلة للذوبان في الماء، وهو عامل احتكاك محايد ممتاز. يُنتج هيدروكسيد الألومنيوم صناعيًا كمواد احتكاك في معاجين الأسنان، وتتراوح صلابته على مقياس موس بين 2.5 و3.5، ونقاوته أكثر من 99%، ودرجة حموضته بين 8.0 و9.5، وقيمة D50 له بين 8 و15 ميكرون. سعره معقول، وهو عامل احتكاك ممتاز في معاجين الأسنان، متوافق مع الفلورايد، ويتمتع بأداء فائق. يُعدّ من المواد الكاشطة المثالية لمعاجين الأسنان الدوائية.

الموليت (أو الموليت) عبارة عن سلسلة من المعادن تتكون من ألومينوسيليكات. وهو المركب الثنائي العنصر الوحيد المستقر في نظام Al₂O₃-SiO₂. يُعد هذا النوع من المعادن نادرًا نسبيًا. وهو نوع من المواد الحرارية عالية الجودة، ويمكن تكوينه بتسخين سيليكات الألومنيوم صناعيًا. يُستخدم الموليت بشكل أساسي في صناعات المواد الحرارية، والسيراميك، والمعادن، والصب، والإلكترونيات، وغيرها. ويتميز بمقاومته العالية للحرارة، وقوته العالية، وانخفاض موصليته الحرارية.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام هيدروكسيد الألومنيوم كبديل للرخام الصناعي والعقيق الصناعي وحشو السجاد؛ وإنتاج كبريتات الألومنيوم، والشبة، والألومينا، والألومينا المائية، وألومينات الصوديوم، والمواد الكيميائية، ومنتجات المطاط؛ ومثبط للهب؛ ويستخدم كحشو ومكملات للمواد اللاصقة والمواد المانعة للتسرب؛ ومنخل جزيئي صناعي؛ ومضادات الحموضة المعدية، إلخ.

هيدروكسيد الألومنيوم من النوع الهلامي هو هلام هيدروكسيد الألومنيوم، والبوهميت، والألومينا غير المتبلورة. يتميز هذا النوع من الهيدروكسيد بخصائص التصاق جيدة، وقابلية للتشكيل، ومقاومة عالية لدرجات الحرارة، وسعة حرارية كبيرة، وموصلية حرارية منخفضة، ومقاومة جيدة للتآكل والأكسدة، وقوة عالية، وسطح أملس.

يُعدّ هيدروكسيد الألومنيوم أحد المكونات الرئيسية لهلام الألومنيوم المُستخدم في علاج حموضة المعدة، كما يُستخدم في الطب التقليدي، وفي تركيبات دوائية أخرى مثل كبسولات فيتامين يو والألومنيوم، وأقراص هيدروكسيد الألومنيوم، وغيرها من المكونات الرئيسية. وتتمثل آلية عمله في تثبيط حموضة المعدة في تفاعل Al(OH)3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O. ويمكن استخدام الألومينا المائية المُحضّرة من هيدروكسيد الألومنيوم كعامل تبلور في مجالي الطب ومستحضرات التجميل.

يمكن استخدام جل هيدروكسيد الألومنيوم في معالجة الأسطح والمواد اللاصقة، ويمكن تصنيعه من ألياف غير عضوية أو عضوية، وذلك بفضل مقاومته العالية لدرجات الحرارة العالية وتشطيب سطحه، ويستخدم على نطاق واسع في صناعة الأواني الخزفية عالية الجودة، كما يستخدم أيضًا في صناعة الخزف الكهربائي؛ وفي الوقت نفسه، فهو أيضًا حشو غير عضوي.