聚合氯化铝结合剂

耐火材料结合剂的一种。是用含铝原料或金属铝经过盐酸的溶出、水解、聚合等物理化学处理制成的一种氢氧化铝溶胶。聚合氯化铝可以看成是AlCl3水解成为Al(OH)3的中间产物，因此水解液呈酸性。聚合氯化铝又称羟基氯化铝(AluminumHydroxychloride)或碱式氯化铝(BasicAluminumchloride)，其化学通式为[Al2(OH)nCl6-n]m。若式中，n接近于6或等于6，则可称为铝溶胶(AluminasOl)。用聚合氯化铝作为散状耐火材料的结合剂不会降低耐火度，在加热过程中聚合氯化铝脱水和分解生成的AL2O3是一种高分散度的活性氧化铝，有助于烧结，因此它适合作耐火材料的结合剂。

制造聚合氯化铝的生产方法根据所用的原料不同而异，有如下几种方法。

凝胶-溶胶法若用结晶氢氧化铝为原料，则其制备过程反应如下：

中和法以三氯化铝为原料，在三氯化铝溶液中加入氢氧化钠、碳酸钙或碳酸钠等碱性化合物，提高氢氧根离子的浓度，以促进三氯化铝的不断水解，其反应如下：

也可用铝酸钠代替其他碱性物质，制取聚合氯化铝，其反应如下：

热分解法以三氯化铝为原料，加热时ALCl3发生分解。在400～600℃温度下，控制热分解进程，可得到介于氯化铝和氧化铝之间的一系列不同碱化度的聚合氯化铝，其反应如下：

沉淀法以硫酸铝和三氯化铝为原料，在硫酸铝和三氯化铝的混合液中，加入CaO或caCO2，使硫酸根离子与钙生成难溶的硫酸钙沉锭，从混合液中分离出去，使铝/氯当量比增大，从而得到碱式氯化铝溶液，其反应如下：

直接溶解法用金属铝为原料，直接与盐酸或三氯化铝反应制取，其反应如下：

此外，还有以粘土、煤矸石、高岭土，铝酸钙水泥，水软铝石和三水铝石为原料，用酸法或碱法制取，以及以三氯化铝为原料用电渗析法制取。

性能聚合氯化铝的主要物理化学性能是以碱化度、pH值、AL2O3含量和密度来表示。

碱化度(B)与pH值碱化度系指聚合氯化铝中Cl一被OH一所取代的程度，一般以羟基与铝的当量比百分数表示，即

聚合氯化铝的许多特征都同碱化度有关。如聚合度、pH值、贮存稳定性和作胶结剂的胶结性等等。但碱化度只是代表所存在的各种不同聚合度的聚合氯化铝混合物的统计平均值。

聚合氯化铝液体的pH值同碱化度有类似之处，但两者具有不完全相同的意义，碱化度表达聚合氯化铝结构中结合的羟基数量，而pH值则表达溶液中游离状态的羟基离子OH的数量。聚合氯化铝溶液的pH值一般随碱化度升高而增大(图1)。同一碱化度的溶液，当其浓度不同时，pH值也不相同，随着溶液浓度增大，pH值有所降低。如以原液碱化度为50％的聚合氯化铝(PAc)和ALC13溶液为例，稀释成不同质量浓度时，其pH值是不同的。(表1)

Al2O3的含量、密度与粘度聚合氯化铝溶液的AL2O3含量与密度之间存在着一定的关系(图2)。溶液的密度随AL2O3含量提高而增大，成直线关系。

图2聚合氯化铝密度与AL2O3含量的关系

聚合氯化铝溶液的密度，pH值与粘度的关系为：密度越大、pH值越高，粘度(动力粘滞系数)也越大。

表2聚合氯化铝密度、pH值与粘度的关系

应用聚合氯化铝可作不烧或烧成耐火制品、耐火可塑料、捣打料和浇注料的结合剂。作不定形耐火材料的结合剂时，对碱化度和密度有一定的要求，太高和太低其胶结强度均不好，一般其碱化度在46%～72％之间，密度在1.17～1.23kg/m3之问结台强度较好。作耐火浇注料的结合剂时，可用合成镁铝尖晶石、电熔。MgO和矾土水泥作促凝剂。但用聚合氯化铝作不定形耐火材料结合剂时，因其溶液呈酸性(pH<5)，会与耐火材料中含有的铁和含铁化合物反应逸出氢气而使材料发生鼓胀。因此，在制备工艺上需要有困料阶段，以避免成型好的制品或衬体发生鼓胀而开裂。