乳酸铝(Aluminum Lactate),分子式Al[CH3CH(OH)COO]3,分子量294.20,为白色或黄色粉末状固体，易溶于水。尽管自1913年就有对乳酸铝的报道,但在其后的几十年中,对乳酸铝的研究和应用进展一直很缓慢。近年来,美国、日本、英国、德国等国家对乳酸铝的应用开发及生物学特性进行了大量研究,试验表明这是一种广泛的工业领域新原料。
合成方法
(1)由铝盐与乳酸反应:异丙氧基铝和氯化铝与乳酸按化学计量反应制得乳酸铝。
(2)由氢氧化铝与乳酸反应:按x(氢氧化铝):x(乳酸)=1:3加热,溶解大量的氢氧化铝后过滤，蒸发后再进一步纯化得到乳酸铝。
(3)升汞处理铝与乳酸反应:将质量为13.2g铝箔浸于浓度为0,01mol/L的HgCl2溶液中,然后放入1000mL,w(乳酸)=0.12的溶液使其溶解,后经蒸发、洗涤、过滤、干燥得乳酸铝134g。
(4)异丙酸铝与乳酸反应:将质量分别为11.1g 9.76g异丙酸铝与乳酸溶于正己烷-异丙醇混合液中,在20~24℃下反应得12.3g乳酸铝沉淀。
(5)铝与乳酸在催化剂存在下反应:n(乳酸):n(铝)=3.025,w(乳酸)=0.20,催化剂为0.02%,反应温度98℃,反应时间10h,适当搅拌,乳酸铝收率达92%,反应混合物经浓缩、结晶、过滤、干燥,产品纯度达99.1%[1]。
材料工业的应用[1]
乳酸铝作为耐火铸模、陶瓷、建筑材料等的重要原料组分,可以优化产品的性能。
(1)耐火铸模。耐火材料是乳酸铝应用较多且较为重要的一个领域，也是各国研究最多的一个领域。早在1986年，日本就研制出了一种以乳酸铝为主要原料的碱性耐火材料:氧化镁颗粒(S=0.1~5mm)70份;氧化镁颗粒(S≤0.1mm)30份;乳酸铝2份;SiO2粉末(S≤5um)4份;锻烧过的粘土(S≤0.1mm)4份。该种类型的耐火材料质地坚固、耐用,耐火时间可长达60min以上,1260℃时能够承受5.39Mpa的压力而不会产生裂缝。并且,在400℃干燥后也不会脆裂,具有腐蚀作用的矿渣也不易将其腐蚀。因此,该类耐火材料可用作锻烧炉炉件、炉衬等。
除此之外,日本还先后研制了大量以乳酸铝为原料的耐火制品。这些耐火材料主要用作锻烧炉的炉件、炉衬及铁质勺的衬里,也可用于铑排气设备喷油嘴的浸入部分和焊接方面的防护。
(2)陶瓷。用于生产ALN陶瓷的ALN粉末也是以乳酸铝为主要原料制得的。将含有1份碱式乳酸铝和0.3份尿素的水溶液在150℃干燥,可得到一种粉末混合物。该粉末混合物在1500℃的氦气中燃烧5h,可获得纯度>98%,平均直径为24um的ALN粉末。而纯度>98%的ALN 陶瓷就是由这种粉末与3%的Y2O3混合、塑形,在1650℃的氮气中烧结3h后得到。
(3)建筑材料。中国学者的研究表明:在物理性质保持不变的情况下,适量地加入有机纤维和乳酸铝可以使得高铝低水泥铸件的抗爆炸能力提高。用这类铸件建造的房屋等设施,由于对外力作用的承受能力高于普通建筑物,已逐渐成为设施建设的一个趋势。
参考文献
[1] 徐红,苟劲,陈新,等. 乳酸铝在工业中的应用研究[J]. 重庆师范学院学报（自然科学版）,2001,18(4):87-91. DOI:10.3969/j.issn.1672-6693.2001.04.025.