水合硅酸鋁納米纖維簡介
水合硅酸鋁納米纖維是一種具有大長徑比、中空管狀結構、良好水分散性、內外壁不同性質、高吸附性、生物相容、環境友好的新型納米礦物纖維材料。天然礦物內徑為10-20 nm,外徑為40-70 nm,長度為200-1000 nm,化學式為Al2Si2O5(OH)4。水合硅酸鋁納米纖維是自然條件下高嶺土片層卷曲成管狀結構形成的,因此其化學成分跟高嶺土相同,但不同之處在于水合硅酸鋁納米纖維存在層間的結合水,通過差熱分析可以看到100℃左右的失水吸熱峰。
目前主要應用于聚合物改性(塑料、橡膠、涂料、膠粘劑等)、造紙添加劑、藥物的控制釋放、環境修復、油品脫色、有機助劑和催化劑的載體、潔面保濕類化妝品等眾多領域。例如在改性PP和PA6/66等改性聚合物中應用,納米纖維材料具有突出的增強補強、阻燃協效、促進成炭等作用。
由于具有環境相容性好、比表面積大、表面基團豐富和吸附效率高等特點,以及獨特介孔型管狀內腔和帶不同電荷的內、外表面,水合硅酸鋁納米纖維已被廣泛用于環境污染修復領域,不僅可以直接用于污染物的吸附固定,還可用于多種有機污染物的催化降解。由于其具有高長徑比和高吸附性,能夠在其管內外壁吸附或接枝功能分子,因此在藥物載體和生物檢測等領域也具有潛在應用。
水合硅酸鋁納米纖維的應用
聚合物改性
水合硅酸鋁納米纖維作為高性能聚合物復合材料所需的納米礦物材料的優勢是:
容易分散:即使是未經表面改性處理的硅酸鋁纖維幾乎能在所有溶液混合或熔融混合的聚合物中實現良好的分散。特別是硅酸鋁納米纖維尺寸小、電荷較高、親水性強,能在水性體系中穩定存在。
長徑比大(增強效果好):硅酸鋁纖維長徑比約為10:1,其自身機械強度高,所以對塑料、橡膠、涂料等高分子材料具有很好的增強效果,兼顧更高的強度和韌性。
易于功能化修飾(增強界面結合):硅酸鋁纖維表面存在活性的硅鋁羥基,容易設計修飾反應,對其進行表面改性,有助于增加其與聚合物基體的界面作用。
易于負載活性分子(制備功能復合材料):硅酸鋁納米纖維具有獨特的空腔結構,對多種分子吸附能力強,能夠對負載的物質進行控制釋放。因此可以作為抗菌劑、抗腐蝕劑、阻燃劑、防老劑、增塑劑、芳香劑等緩慢釋放功能的新型聚合物復合材料。
造紙添加劑
硅酸鋁納米纖維在造紙過程中添加,充當紙張整理劑和保護劑;同時硅酸鋁纖維具有阻燃性,添加后能增加紙張的阻燃效果;在植物纖維結構中的均勻分布,添加后紙張的力學性能和表面疏水性顯著增強。
催化劑及催化劑載體
在石油化工行業,可以用于半合成催化劑載體原料,用于石油裂解和精煉,具有催化活性大、耐磨損和可多次循環使用的優點。與常見的合成硅酸鋁和分子篩相比,硅酸鋁納米纖維具有獨特的納米結構,其催化選擇性高,產油率高,能改善焦炭選擇性,提高磨損指數和水熱穩定性。硅酸鋁納米纖維也可以通過與氫氧化鈉高溫水熱處理,再降溫成核結晶,可以完全轉化為沸石,從而作為石油裂解的催化劑??梢宰鳛榇蠖褂铜h氧化的催化劑,具有較高的催化活性和選擇性。
油品脫色劑
在汽油和食用油等油品中,由于存在各種雜質成分,造成油的顏色偏重,不清亮,影響產品的使用和外觀性能,如以重油為原料的裂解汽油產品中,可能含有大量的不飽和烴,如二烯烴。在儲存和使用時,由于硫化物的存在,這些不飽和烴在空氣中發生氧化形成膠狀物質,從而堵塞汽油導管、噴嘴和進氣閥,中斷供油而迫使發動機停止工作;而且這些膠質物質具有很強的著色能力,很少量的膠質便可使無色的汽油變成草黃色,因此對汽油進行脫色非常必要。由于硅酸鋁納米纖維具有的離子交換性能和吸附性能,使其常被用于油品的脫色處理。
化妝品
硅酸鋁納米纖維對人體皮膚沒有任何刺激性作用,更不會引發炎癥等;由于硅酸鋁納米纖維對油或者其他物質的強吸附作用,所以硅酸鋁納米纖維或有機改性后的產品可以用于面膜;硅酸鋁礦物導熱性能好,吸附性強,可有效吸附皮膚油脂及毒素,去除老化角質,細化毛孔,可幫助改善肌膚機制,平衡皮膚pH,減少并改善皮膚青春痘、粉刺、痤瘡等問題,并深層控油,達到美容肌膚的效果。因此,水合硅酸鋁納米纖維廣泛用于化妝品、面膜和長效保濕化妝品等產品中。