硅溶胶的制备
摘要：硅溶胶是高分子二氧化硅微粒分散于水中或有机溶剂中的胶体溶液，广泛应用于陶瓷、纺织、造纸、涂料、水处理、半导体等行业。本文介绍了硅溶胶的各种制备方法及几种特殊用途的硅溶胶的制备。阐述了影响硅溶胶稳定性的因素及其性能测试方法。
关键词：无机化学；硅溶胶制备；硅溶胶应用；综述
1 技术领域
本发明一般涉及适合用于造纸的含水二氧化硅基溶胶(Silica—based sols)。更具体地，本发明涉及二氧化硅基溶胶，它们的制备方法和在造纸中的用途。
本发明提供一种用于制备具有高稳定性、高含量SiO2和提高的滤水(drainage )性能的二氧化硅基溶胶的改进方法。
2技术背景[1, 2]
在造纸领域中，含有纤维素纤维以及任选的填料和添加剂的含水悬浮液(称为纸料)被装人流浆箱，该流浆箱将纸料喷到成型网架(wire)上。水从纸料中滤出，从而在网架上形成湿纸幅，然后在造纸机的干燥段对该纸幅进行进一步的脱水和干燥。
通常将滤水和留着(retention)助剂引人到纸料中，以便促进滤水并增加颗粒在纤维素纤维上的吸附，这样它们与纤维一起被保留在网架上。
虽然高比表面积和一定的聚集或微凝胶形成的程度对性能来说是有利的，但太高的比表面积和大量的颗粒聚集或微凝胶形成会导致二氧化硅基溶胶稳定性的显著降低，因此需要使该溶胶极其稀释，以避免形成凝胶。
国际专利申请公开WO 98／56715公开了一种用于制备含水聚硅酸盐微凝胶的方法，包括混合碱金属硅酸盐水溶液与pH 为11或更小的二氧化硅基材料的水相。该聚硅酸盐微凝胶与至少一种阳离子或两性聚合物一起在纸浆和纸的生产以及水净化中
用作絮凝剂。
国际专利申请公开WO 00／66492公开了一种用于生产包含二氧化硅基颗粒的含水溶胶的方法，该方法包括：酸化含水硅酸盐溶液至pH值为1—4以形成酸溶胶；在第一碱化步骤中碱化该酸溶胶；使碱化溶胶的颗粒生长至少10分钟和／或在至少30℃的温度下热处理该碱化溶胶；在第二碱化步骤中碱化所得到的溶胶；并且任选地，用例如铝对该二氧化硅基溶胶进行改性。
美国专利US 6372806公开了一种用于制备S值为20-50的稳定胶态二氧化硅的方法，其中所述二氧化硅具有大于700 m2／g的表面积，该方法包括：
(1)在反应容器中加人阳离子型离子交换树脂(其离子交换能力的至少40％为氢形式)，其中所述反应容器具有用于将所述离子交换树脂与所述胶态二氧化硅分离的装置；
(2)向所述反应容器中加人SiO2与碱金属氧化物的摩尔比为15:1至1:1且pH值为至10.0的含水碱金属硅酸盐；
(3)搅拌所述反应容器的内容物，直到所述内容物的pH 值为8.5—11.0；
(4)用额外量的所述碱金属硅酸盐调节所述反应容器的内容物的pH值至大于10.0 ；并且将所得的胶态二氧化硅与所述离子交换树脂分离，同时将所述胶态二氧化硅移出所述反应容器。
(5)美国专利US 5176891公开了一种用于生产表面积为至少约1000m2／g的水溶性聚
铝硅酸盐微凝胶的方法，该方法包含下述步骤：
(a)酸化包含约0.1—6重量％SiO2的碱金属硅酸盐稀溶液至pH值为2—10.5以制备聚酸；然后在该聚硅酸胶凝之前使其与水溶性铝酸盐进行反应，从而得到氧化钥／二氧化硅摩尔比大于约1／100的产物；
(b) 然后在胶凝化发生之前稀释该反应混合物至SiO2含量为约2.0％(重量)或更少，以稳定该微凝胶。因此，有利地是能够提供一种具有高稳定性和SiO2含量及改进的
滤水性能的二氧化硅基溶胶。还有利地是能够提供用于生产具有高稳定性和SiO2含
量及改进的滤水性能的二氧化硅基溶胶的改进方法。还有利地是能够提供一种改进滤水的造纸方法。
3硅溶胶制备方法
3.1 常规方法硅溶胶的制备
3.1.1 渗析法[3, 4]
渗析法是用酸中和硅酸钠水溶液, 经陈化后, 再通过半透膜渗析钠离子。该法缺点是渗析所需时间太长, 不适于工业化生产。
3.1.2 硅溶解法
采用无机或有机碱作催化剂,以单质硅与纯水反应来制备硅溶胶的方法称硅溶解法。Joseph H Balthis 等在1950年申请的专利中,利用可溶性有机碱作催化剂,使水和硅粉反应来制备硅溶胶。其中的有机碱pH值( 20-25 e 时) 为6-12,含1-8 个碳原子的脂肪胺或脂环胺,硅粉粒径为80-320 目。硅粉在使用前应预活化,除去硅粉表面形成的惰性膜。活化时先用质量分数为48%的氢氟酸洗涤, 然后依次用纯水、醇、醚冲洗,最后在氮气保护下干燥。活化后的硅粉与水在胺催化作用下,于20- 100e温度下反应,可制备粒径8-15nm的硅溶胶[5]。他们的另1 篇专利介绍,硅粉经活化后以氨水为催化剂,通过氨的用量来控制硅溶胶产品的粒径,2份活化硅粉100份指定浓度的氨水溶液在室温下反应5d 后所得产品的测试结果示于表1用氮。收法、甲基红吸收法和电镜法对胶粒的比表面积进行比较分析, 认为此法制成的硅溶胶具有大的孔隙率, 此种硅溶胶在碱性介质中解聚率大,适合于室温下与强有机碱反应制备有机硅酸盐[ 6]。
张扬正采用质量分数为1%的稀碱溶液与硅粉反应, 反应温度控制在65-100 e , 产品SiO2质量分数可达30% 以上, 粒径为15-20 nm。使用的碱可以是碱金属氢氧化物、氨、有机碱中的1种, 也可根据需要几种碱复合使用。此法与前述的2篇美国专利相比, 省去了用强腐蚀性的氢氟酸预活化硅粉的工艺, 减少了设备投资, 缩短了生产周期, 同时也减少了废水排放。采用该法制备的硅溶胶即使冻结也不胶化, 避免形成固体的聚硅酸, 解决了硅溶胶在寒冷地区使用的冻结问题[ 7]。张扬正在另1 篇专利中对上述方法提出了改进, 采用金属硅粉直接与加热到一定温度的稀硅酸钠或硅酸钾溶液反应, 制备出高浓度、大粒径、稳定性好、粘度低的硅溶胶。该法可直接制得SiO2质量分数为32%-36% , 粒径为20-30 nm, 粘度为5mPa.s 左右的硅溶[ 8]。
3.1.3 离子交换法[ 9~ 10]
离子交换法生产硅溶胶通常分下列3个步骤：
（1）活性硅酸制备
为去除水玻璃中的钠离子, 离子交换法一般采用强酸型阳离子交换树脂。根据工艺和硅溶胶纯度的不同要求, 可联用弱碱型阴离子交换树脂, 以除去体系中的杂质阴离子。水玻璃的SiO2质量分数一般为2%-6%活性硅酸的PH值则控制在2-4。活性硅酸在室温下不稳定, 应尽快地进入到下一步工序, 必要时在低温（4-10e）下保存。用过的离子交换树脂应尽快再生, 以防残余的硅酸在离子交换树脂柱中形成凝胶。
再生时, 首先用水清除树脂中残留的硅酸钠溶液, 再用质量分数为3%的硫酸溶液淋洗离子交换树脂柱, 最后用纯水淋洗到淋出液呈中性, 这样处理后的离子交换树脂下次可继续使用。
(2)胶粒增长
硅酸的聚合过程并没有完全搞清楚, 戴安邦教授对此问题作了大量研究, 提出了不同PH值范围内硅酸的2种聚合机理。他认为在水玻璃中不存在简单的硅酸根离子，偏硅酸钠的结构式应为Na2H2SiO4 和NaH3SiO4, 因此在溶液内的阴离子只有H2SiO42-和
H3SiO4- , 这二者在溶液内随着外加酸浓度的增高而逐步地与H+ 结合。
在碱溶液和稀酸溶液内, 原硅酸和负一价的原硅酸离子进行氧联反应, 生成硅酸的二聚体。此二聚体进一步与原硅酸离子作用生成三聚体、四聚体等多硅酸。在形成多硅酸时, Si- O- Si 链也可以在链中部形成, 这样可得到支链多硅酸。多硅酸进一步聚合便形成了胶态二氧化硅, 也就是所说的硅溶胶。但在强酸溶液中( pH 小于2) , 硅酸根离子的配位数为6, 此时硅酸分子和正一价硅酸离子进行羟联反应, 形成双硅酸。由双硅酸、三硅酸及多硅酸一直聚合下去, 便生成硅溶胶或硅凝胶。影响胶粒增长的因素包括体系的pH 值、反应温度、硅酸浓度n ( SiO2) / n ( Na2O) 、反应时间和物料添加方式。离子交换法根据生产过程中成核、粒径增长的工艺不同又可分为如表2 所示2 类4种方法。
表2 离子交换法制备硅溶胶的各种方法比较
（3）稀硅溶胶浓缩
将水玻璃经阳离子交换树脂生成活性硅酸后,一类是先用稀碱稳定, 使n ( SiO2) / n ( Na2O) 控制在80-100, 然后再用下列2种工艺之一进行粒径增长和浓缩。一是粒径增长和浓缩在同一反应器中同时进行(A-1) 。另一种是先进行粒径增长, 然后再选择合适的工艺浓缩( A-2) 。另一类是将活性硅酸滴加到预先加热的用水玻璃或碱金属氢氧化物配成的稀碱溶液中, 控制pH值, 进行粒径增长。同样, 浓缩工艺可随粒径增长同时进行( B-1) , 也可先粒径增长后再浓缩( B-2) 。
离子交换法的优点是根据不同的工艺组合可合成不同性能的硅溶胶, 缺点是起始原料水玻璃的浓度不能很高, 致使后面浓缩过程时间长, 能耗大, 而且再生离子交换树脂时产生的大量废水需加以处理。
3.1.4 酸中和可溶性硅酸盐法
硅酸钠水溶液用酸中和, 根据酸用量的不同, 可制备酸性或碱性硅溶胶。中和反应生成的钠盐可通过向体系中加入有机溶剂来进行沉降分离。酸中和法制得的硅溶胶一般杂质离子含量较高, 稳定性较差[ 11, 12]。White 采用在体系的pH 值和温度均较低的条件下, 把乙醇或丙酮等水溶性的有机溶剂加入到硅酸钠和硫酸反应所形成的硅溶胶中, 来沉降反应形成的硫酸钠。然后经过滤, 用水稀释, 减压蒸馏除去有机溶剂, 制得室温可稳定几天的硅溶胶[ 13] 。纪萍等人利用硫酸中和国产天然硅灰石, 滤液依次通过强酸性阳离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂, 净化后用氢氧化钠调节pH 值为8.9-9.0,最后常压蒸发制得SiO2质量分数为24%-32% 的硅溶胶, 硅溶胶的稳定性可达半年[ 14]。
3.1.5 胶溶法[ 15~ 16]
胶溶法的工艺是先用酸中和水玻璃溶液形成凝胶, 所得凝胶经过滤水洗, 然后加稀碱溶液, 在加压加热条件下解胶即得溶胶。该法制得的硅溶胶粒径分布较宽, 且纯度较低。
3.2 特殊用途硅溶胶的制备
3.2.1 有机硅溶胶的制备[ 17, 18]
日本日产化学株式会社的有机硅溶胶制备技术处于领先地位。使用的原料可以从基础原料水玻璃做起, 也可直接采用普通硅溶胶。有机溶剂一般为1-4个碳原子的一元、二元醇或酮等。一般采用共沸物蒸馏技术, 脱除水得到有机硅溶胶。共沸物蒸馏时以减压蒸馏为好, 以防止在体系水分含量低时产生沉降和凝胶。早期专利曾采用超滤法脱水, 但工艺过程进行到后期时, 随浓度升高, 体系粘度增大, 过滤困难, 需要的过滤时间太长。
3.2.2 大粒径硅溶胶的制备
工业生产中需要大粒径硅溶胶, 尤其是半导体工业中硅晶片抛光液的生产。早
期专利报道, 在高压高温( 130-170 e ) 处理碱性的小粒径硅溶胶, 以期达到大粒径硅溶胶[ 19, 20]。Albrecht 利用非常稀的硅溶胶, 常压下一步法间歇式生产大粒径硅溶胶, 由于反应时间过长和能耗大, 不适用于工业化生产[ 21, 22]。Brekau 等人发明了连续法常压制备大粒径硅溶胶的方法[23]。该法用经离子交换法制得粒径为2nm, pH 值为2-4, SiO2质量分数高达50%的硅溶胶。采用的装置为多级串联溢流式反应器。根据产品需要, 每一级反应器在系统运行平稳后, 新硅酸的加入速率、水的蒸出速率和溢流到下一级反应器的浓缩硅溶胶的量是一定的。整个系统硅溶胶的pH 值主要靠向首级反应器滴加稀碱来控制。每级反应器都用通过内置某种型号钢盘管的蒸汽来加热, 蒸汽量由针型阀和冷凝分离器来控制。首次使用这一装置时, 第一级反应器中的起始母液采用下列方法制备: 先将Bayer 公司生产的SiO2质量分数为30% 的Levasil 硅溶胶稀释成SiO2 质量分数为2.3% 的稀硅溶胶, 然后与SiO2质量分数为27% 、n( SiO2) / n( Na2O) 为3.35的水玻璃混合。其他下级反应器所用的母液, 均采用从上一级反应器溢流过来的浓缩硅溶胶。通过调节每一级反应器中物料的停留时间、浓度、pH 值等工艺参数, 可制得所需浓度和粒径的硅溶胶这一工艺比在常压下一步法间歇式生产大粒径硅溶胶所需时间大大缩短。
3.2.3 含细长非晶体型SiO2粒子的硅溶胶[ 24, 25]
含细长的非晶型胶体二氧化硅粒子的硅溶胶是日产化学工业株式会社的专利技术。动态光散射法所测粒径( D1) 和氮气吸附法所测粒径( D2) 之比( D1/ D2) 大于5, D1 为40-500 nm。其制备方法:首先向SiO2 质量分数为1%-6% , pH 值为2-4的活性硅酸溶液中, 加入水溶性的钙盐或镁盐或它们的混合物, 使体系中多价金属氧化物与活性硅酸中SiO2 的质量比达到1 500-8 500mg/ kg; 然后再向体系中加入一定量的碱, 使n ( SiO2) / n ( M2O) 为20-200( M 为碱金属原子或有机碱分子) , 最后在60-250 e下处理0.5-40h, 经超滤装置浓缩, 得到产品。
3.2.4 硅溶胶性能测试[ 26,27]
（1）SiO2、Na2O 质量测定
硅溶胶中钠的存在可能有几种形式, 一部分是未被胶粒吸附和包裹的自由钠离子, 它们以碱或盐的形式存在; 另一部分是被胶粒包裹起来的钠离子。
采用酸碱滴定法只能测定未被包裹而形成碱的钠离子; 形成盐的钠离子和被胶
粒包裹的钠离子, 可从火焰分光光度计法测得的总钠量减去酸碱滴定法所测的钠量来得到。硅溶胶中SiO2的质量可采用质量法测定, 总固质量减去Na2O 质量即得到SiO2质量。
（2）相对粘度测定
硅溶胶的相对粘度可采用奥氏粘度计测定, 一般是测定SiO2质量分数5%或10%
时的粘度。理论上SiO2质量分数为10%, 具有球形且均匀分散颗粒的硅溶胶相对粘度为1.14。通过测定相对粘度,可以了解制备硅溶胶的粒径分布状态。另外可采用旋转粘度计来测定其动力粘度。
（3）胶粒粒径测定
对粒径小于47 nm 的硅溶胶, 可采用光散射法测定, 也可采用电子显微镜测定胶粒的平均粒径。
4 硅溶胶稳定性的影响因素[ 28, 29]
硅溶胶是含有大量水化SiO2离子的分散体系,其最大特征是具有巨大的表面自
由能, 粒子间有相互聚结而降低其表面能的趋势, 因此它是一个热力学不稳定体系。然而在一定条件下制备的硅溶胶可稳定相当长时间, 这要从硅溶胶胶团的双电层结构来解释: 胶团中心的胶粒是由成千上万个SiO2分子组成的紧密聚合体, 它不溶
于水, 但可以从周围水溶液中有选择性地吸附某种离子, 而反离子则以扩散层形式分布在水中。其中一部分反离子密聚在紧密层, 另一部分反离子则在扩散层内。胶核和紧密层一起组成胶粒, 胶粒是带电荷的。胶粒和它周围的扩散层所组成的整体就是胶团, 整个胶团是电中性的。由于胶粒表面具有相同的电荷, 所以彼此间因静电有排斥作用使其具有足够的稳定性。硅溶胶的稳定性受多种因素影响, 如电解质、体系的pH 值、硅溶胶的浓度、温度等。
4. 1 电解质对硅溶胶稳定性的影响
电解质对酸性硅溶胶的稳定性影响较小。当pH小于2 时, 溶胶的稳定性并不是由于胶粒所带同性电荷在双电层重叠时所产生的排斥能阻止胶粒的互相碰撞聚结, 而是在这种条件下, 缺少促进粒子接触进行永久聚合的OH- 。当硅溶胶的pH 值大于
4或5时, 电解质的加入, 使溶胶稳定性减小, 并迅速形成凝胶。这是因为此时体系中OH- 浓度增加促进了胶粒之间的结合; 同时电解质的加入, 使得胶粒表面所带净
负电荷减少, 从而加速了硅溶胶的聚结在碱性条件下, 加入电解质( 如钠盐) 后, 由于Na+ 将优先被吸附到胶粒表面, 代替了原来吸附的H+ , 释放的H+ 会中和体系, 使pH 值下降, 影响其稳定性。
4. 2 醚等有机溶剂对硅溶胶稳定性的影响
在酸性硅溶胶中, 一般醇都具有阻聚剂的性质,使硅溶胶稳定。但当硅溶胶体系为碱性时, 只有多元醇( 如甘油) 起阻聚作用, 而单元醇则变成凝胶促进剂。
4. 3 碱性硅溶胶中反离子对其稳定性的影响
为使胶粒带负电荷, 制备硅溶胶时需向体系加入适量碱, 向胶粒表面提供足够的OH- 。但体系钠离子量过高时, 会使胶粒表面净的负电性减弱, 胶粒间排斥能减小而引起胶粒聚结。因此针对每一体系中所含其他钠盐的量, 都有1 个合适的氢氧化钠用量来维持硅溶胶的稳定。当胶粒表面吸附的阳离子超过它吸收的氢氧根离子时,胶粒表面就由原来带负电荷转正.bungerberg认为锂离子由于其水合能力强, 形成的水合离子体积大, 难于接近胶粒表面, 因此它最难被吸附。在多价金属离子中, 铝离子和钍离子最容易被吸附, 只需很低的浓度, 就能使原来带负电荷的胶粒转为带正电荷。在碱金属阳离子中, 锂离子以反离子作为稳定剂具有独特效果, 如以LiOH 为稳定剂制备的高n ( SiO2) / n ( Li2O) 的硅溶胶, 加入醇等一类的水溶性有机溶剂时, 该硅溶胶极稳定且具有防冻性。
4. 4 硅溶胶的稳定性与其浓度、粒径和温度的关系
同样浓度的硅溶胶, 粒径越小, 由于其胶粒与分散介质间有极大的界面, 体系具有大的表面自由能,根据最小自由能原理, 胶粒自动聚合的趋势比大粒径硅溶胶
要大得多。在粒径相同情况下, 浓度越高,单位体积内胶粒数量相应增多, 由布朗运动导致胶粒之间相互碰撞的机率增加, 胶粒相互聚合的可能性增加, 硅溶胶的稳定性下降。胶粒在聚集形成凝胶时, 粒子间形成硅氧键的速率随温度升高而增加, 因此温度升高, 形成凝胶的速率增大。
5硅溶胶的应用
由于硅溶胶有着许多有益的物理化学性能，使其在科学研究和现代工业各个领域应用十分广泛。
5.1硅溶胶在纺织上的应用
在纺织工业上，硅溶胶处理过的织物强度高，织物尺寸稳定，回复弹性高; 硅溶胶和合毛油并用，能增加纤维之间的抱合力，增大抗张力，提高了生产效率，能纺出高支数的产品。
羊毛纺织过程中，硅溶胶作为径纺上浆的助剂，可以减少羊毛纤维的断头率，硅溶胶的用量一般掌握在2-5%。在径纱上浆中加入硅溶胶，可以减少断头，节省浆料;在采用细纹滚压或绞卷上浆时，把硅溶胶加入聚乙烯醇，梭甲基纤维素，天然淀粉和油脂等料浆中，可使径纱分离容易，防滑不断纱，织成的尼龙丝渔网的网结牢固，不易滑动松开;用硅溶胶处理过的尼龙绳能够增加单丝之间的摩擦力，即可防滑，又可减少其伸长率;用合成纤维制作的被褥材料，一般比较爽滑，若使用经过硅溶胶处理的纤维，则可得到蓬松，弹性好且无滑爽感觉的被褥。用硅溶胶处理化学纤维，还可以获得消光效应。硅溶胶还可在织物染色中使用。
5.2硅溶胶在精铸上的应用
将小粒子硅溶胶应用于精密铸造，代替硅酸乙脂，不仅可降低成本，而且还可以改善劳动条件。用于薄壳精密铸造时，可使壳型强度高、尺寸精度高、铸件光洁度好，造型比水玻璃质量好，又比硅酸乙脂价廉。对大型铸件，表面光洁度要求高的铸件以及要求无余量或少余量的铸件尤为适用。把硅溶胶用作铸模的耐高温涂料，可使涂层具有良好的耐热性、耐磨性，可以减少高温下熔融金属对模具的损耗，并有助于脱模.
5.3硅溶胶在催化剂方面上的应用
用硅溶胶制得的硅胶粒子分布均匀，具有较大的比表面积，孔容、孔径大小及
分布皆能满足载带催化剂的要求。它的优点是没有其它副产物、盐类等，而且可以得到一定的比表面积，同时SiO2含量高，加工率高，在选择性和活性方面都很好。SiO2浓度40%的硅溶胶，已被成功的用于生产丙稀氰催化剂C一41的载体。其它还有苯氧化作顺配载体，甲基丙烯酸甲醋的合成，炭氢化合物的氯化，醇类的脱氢等均可用其作载体。
5.4硅溶胶在涂料工业中的应用
当前外墙涂料成膜物主要以有机乳液为主，因挥发性组分含量较高，较大量的有机残留，对环境有一定的破坏。随着人们对环境保护意识的加强，开发应用对环境无破坏作用，甚至有一定环境协调功能的外墙涂料显得非常迫切。而无机硅溶胶作为成膜物具有较大优势，施工后吸收大气中COZ，随着水分的挥发，SiO2粒子间能形成牢固的Si一O键而成为连续涂膜。另外，硅溶胶用作外墙建筑涂料，还具有耐水、耐候、耐火、耐污、耐高温、涂膜硬度大、色泽鲜艳、不褪色等优点，并可用于耐酸、耐碱、防火、放水涂料和红外线辐射涂料。但单一硅溶胶形成的涂膜塑性、强度较低。廖辉伟以TEOS为先体，在硫酸乙醋催化下初步水解，在碱性条件下，将水解液与钦酸四丁酷 (TBOT)、甲基三乙氧基硅烷(MTES)按一定比例混合，继续缩聚反应至一定程度，得到高浓度改性SiO2溶胶，改性后涂膜塑性与强度都有了一定程度的提高。
5.5硅溶胶用作澄清剂
硅溶胶可作为酱油和米酒的澄清剂，不仅不影响食品的色、香、味，而且硅对人体无毒害，还有一定防癌抗癌作用。AZ电子材料美国公司在中国申请的一份专利中指出酸性阴离子硅溶胶是一种极好的用于澄清和稳定液体食品的试剂。
5.6硅溶胶在纺织上的应用
在纺织工业上，硅溶胶处理过的织物强度高，织物尺寸稳定，回复弹性高;硅溶胶和合毛油并用，能增加纤维之间的抱合力，增大抗张力，提高了生产效率，能纺出高支数的产品。羊毛纺织过程中，硅溶胶作为径纺上浆的助剂，可以减少羊毛纤维的断头率，硅溶胶的用量一般掌握在2-5%。在径纱上浆中加入硅溶胶，可以减少
断头，节省浆料;在采用细纹滚压或绞卷上浆时，把硅溶胶加入聚乙烯醇，梭甲基纤维素，天然淀粉和油脂等料浆中，可使径纱分离容易，防滑不断纱，织成的尼龙丝渔网的网结牢固，不易滑动松开;用硅溶胶处理过的尼龙绳能够增加单丝之间的摩擦力，即可防滑，又可减少其伸长率;用合成纤维制作的被褥材料，一般比较爽滑，若使用经过硅溶胶处理的纤维，则可得到蓬松，弹性好且无滑爽感觉的被褥。用硅溶胶处理化学纤维，还可以获得消光效应。硅溶胶还可在织物染色中使用。因为它具有粘结性，又可以形成优良保护液，帮助颜料粘附在织物表面上，增加染色的均匀度和牢度，防止颜料凝聚;把颜料量60%的硅溶胶添加到淀粉胶中，用来处理织物，如地毯等处理后，即可防滑、防尘，又可防止静电，不粘尘土。
6结束语
硅溶胶是二氧化硅的胶微粒分散于水中的胶体溶液,由硅溶胶的特殊性质和特点出发,上文讨论总结了硅溶胶的制备方法。作为一种重要的无机粘结剂,硅溶胶被广泛应用于化工、铸造、纺织、造纸、材料、涂料、电子、抗静电剂、催化剂等工业领域。同时对硅溶胶的研究和开发前景进行了展望。
硅溶胶作为一种精细化工产品得到了广泛的应用。随着我国经济的快速发展和世界许多制造业向我国转移，国内硅溶胶的需求，尤其对特殊用途硅溶胶的需求将会逐年增加，因此加强硅溶胶新产品的研发是一项很重要的工作。
参考文献
[1] Iler. Method of producing colloidal silica by electrodialysis ofa silicate[P]. US 3668088. 1972.
[2]刘红梅，衣宝康.一种电解电渗析制硅溶胶的方法及装置[P].CN 1138109. 1996，12，08.
[3]Iler. Method of producing colloidal silica by electrodialysis of a silicate[P]. US 3668087. 1972
[4]刘红梅，衣宝康.一种电解电渗析制硅溶胶的方法及装置[P].CN 1138109. 1996，12，08.
[5]Balthis, Mendenhalf. Preparation of sols from finely divided silicon. US 2614994. 1952.
[6] Balthis, Mendenhalf. Preparation of sols from finely divided silicon. US 2614995. 1952.
[7]张扬正.非冻结型硅溶胶的制造方法[P].CN 86100503A，-08- 12.
[8]张扬正.大粒径、低粘度硅溶胶的制造方法[P]. CN86104144A，1998，07，20.
[9] Akitoshi. Silica nucleation, polymerization and grow thpreparation of monodispersed sols[J]. Adv Chem , Ser . 1994.
[10] Bechtold, Sny der. Chemical processes and composition[P]. US2574902, 1951.
[11]沈钟, 王果庭.胶体与表面化学[M].北京: 化学工业出版社，1997，105-119.
[12]Alecander, Iler, Wolter . Process for producing built- up silica particles[P]. US 2601235. 1942.
[13] Weldes, Boy le, Johns. Continuous process for making silicasols. US 3440175. 1952.
[14]White. Method of producing sols[P]. US 2285477. 1969.
[15]纪萍，张进，徐伟平.以天然硅灰石制备稳定硅溶胶[J].辽宁化工，2000，29（3）：141-145.
[16] Sihpson. Preparation of silica sols[P]. US 2900348. 1959.
[17] White. Preparation of sols[P]. US 2375738. 1945.
[18] Trail. Method of manufacturing colloidal inorganic ox idea quasols[P]. US 2573743. 1951.
[19] Brekau, Rosenow, Bernd, et al. Process for producing low salt silica sol dispersions in low- boiling alcohols[P]. US5885485. 1999.
[20] Tasaki, Keiko, Hamada, et al. Method o f pr eparing apropanol sol of silica[P]. US 5902226. 1999.
[21] Rule, Hundr ed, Del. Aqueous silica dispersions and their production[P]. US 3012972. 1962.
[22] Payne. Process for preparing silica sols[P]. US 4356107. 1982.
[23] Albrecht Method of preparing silica sols contaning large particlesize silica[P]. US 3673104. 1972.
[24] Albrecht. Silica so ls containing large particle size silica[P]. US3947376. 1976.
[25] Brekau. Continuous preparation of silica sols which contain large particles[P]. US 5964693.
1999.
[26] Watanabe, Yoshitane, Kashimaetal. Method for pr epar ingelongated- shaped silica sol[P]. US 5597512. 1997.
[27] Ralph K I ter . The Colloid Chemistry of Silica and Silicates.Johns Wiley& Sons, 1995.
[28]傅献彩，沈文霞，姚天扬.物理化学( 第4版)[M].北京: 高等教育出版社, 2000.
[29] Thomas W Healy. Stability of aqueous silica sols[J]. Adv ChemSer, 1994. 234 ( The Colloid Chemitry of Silica) : 147-159.
硅溶胶的制备方法简述 目前，硅溶胶的制备主要有两种方法，即凝聚法和分散法。利用在溶液中的化学反应首先生成SiO2超微粒子，然后通过成核、生长，制得SiO2溶胶的方法为凝聚法；利用机械分散将SiO2微粒在一定条件下分散于水中制得SiO2溶胶的方法，即分散法。根据使用原料及工艺的不同，上述两种方法可细分成下面多种常见的制备方法。 1.离子交换法 用离子交换法制备硅溶胶的历史较长，1941年首先由美国人Bird 发明，其后发展迅速，到目前为止该项技术被国内外大多数硅溶胶生产企业所采用。该方法通常可分为3个步骤：活性硅酸制备，胶粒增长和稀硅溶胶浓缩。 首先，将稀释后的一定浓度的水玻璃依次通过强酸型阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，分别除去水玻璃中的钠离子及其它阳离子和阴离子杂质，制得高纯度活性硅酸溶液。此溶液在酸性条件下不稳定，可用适当的NaOH或氨水调节其PH为8.5-10.5，以提高稳定性。在此步骤中使用的离子交换树脂应尽快再生。避免残余的硅酸形成凝胶，使交换柱失效。然后，将上述硅酸溶液加入到含晶种的母液中，通过控制加入速度和反应温度，使硅溶胶胶粒增长到所需粒径即可。最后将完成结晶聚合过程的聚硅酸溶液进行加热蒸发浓缩，或超滤浓缩，以得到合适浓度的产品。如果要进一步进行纯化，可采用离心分离法除去其中杂质，制得高纯硅溶胶。 可见，此方法本身具有不可克服的缺点：一是起始原料水玻璃受离
子交换的限制其浓度不能太高，这就致使第3部中的浓缩过程较长，能耗大，不利于能源的节约；二是离子交换树脂再生时会产生大量废水，对水的浪费较大且废水处理需要一定的成本；三是该法工艺程序多，生产周期长，反应过程中影响产品性能的因素众多以至较难控制。 2.直接酸中和法 一般采用稀水玻璃作为起始原料，经过离子交换出去钠离子，然后通过制备晶核，直接酸化反应，晶粒长大等步骤可制得硅溶胶。 (1) 离子交换除去钠离子：用离子交换树脂除去原料中的钠离子，制得SiO2/Na2O重量比较大的稀溶胶，稀溶胶中钠离子含量已较低。 (2)制备晶核：将上步骤制得的稀溶胶加热并停置一段时间，在稀溶胶中逐步形成数毫微米大小的晶核，与离子交换法中的离子增长反应步骤相似。 (3)直接酸化反应：将稀水玻璃原料及酸化剂（如稀硫酸）持续加入到前述制得的含晶核的稀溶液中，加入过程应注意控制混合液中钠离子的浓度、混合液加热温度、PH值、加入时间等条件。 (4)晶粒长大：上述混合液在控制适当条件下，进行晶粒长大过程，持续长大过程之后，即可制得硅溶胶成晶。 3.电解电渗析法 这是一种电化学方法。在电解电渗析槽中加入电解质，调节电解质溶液的PH值，控制电解电渗析反应的电流密度、温度等反应条件，在制备有合适的电极（如析氢电极、氧阴极）的电解电渗析槽中反应后可制取硅溶胶成品。
硅溶胶的制备 摘要：硅溶胶是高分子二氧化硅微粒分散于水中或有机溶剂中的胶体溶液，广泛应用于陶瓷、纺织、造纸、涂料、水处理、半导体等行业。本文介绍了硅溶胶的各种制备方法及几种特殊用途的硅溶胶的制备。阐述了影响硅溶胶稳定性的因素及其性能测试方法。 关键词：无机化学；硅溶胶制备；硅溶胶应用；综述 1 技术领域 本发明一般涉及适合用于造纸的含水二氧化硅基溶胶(Silica—based sols)。更具体地，本发明涉及二氧化硅基溶胶，它们的制备方法和在造纸中的用途。 本发明提供一种用于制备具有高稳定性、高含量SiO2和提高的滤水(drainage )性能的二氧化硅基溶胶的改进方法。 2技术背景[1, 2] 在造纸领域中，含有纤维素纤维以及任选的填料和添加剂的含水悬浮液(称为纸料)被装人流浆箱，该流浆箱将纸料喷到成型网架(wire)上。水从纸料中滤出，从而在网架上形成湿纸幅，然后在造纸机的干燥段对该纸幅进行进一步的脱水和干燥。 通常将滤水和留着(retention)助剂引人到纸料中，以便促进滤水并增加颗粒在纤维素纤维上的吸附，这样它们与纤维一起被保留在网架上。 虽然高比表面积和一定的聚集或微凝胶形成的程度对性能来说是有利的，但太高的比表面积和大量的颗粒聚集或微凝胶形成会导致二氧化硅基溶胶稳定性的显著降低，因此需要使该溶胶极其稀释，以避免形成凝胶。 国际专利申请公开WO 98／56715公开了一种用于制备含水聚硅酸盐微凝胶的方法，包括混合碱金属硅酸盐水溶液与pH 为11或更小的二氧化硅基材料的水相。该聚硅酸盐微凝胶与至少一种阳离子或两性聚合物一起在纸浆和纸的生产以及水净化中
用作絮凝剂。 国际专利申请公开WO 00／66492公开了一种用于生产包含二氧化硅基颗粒的含水溶胶的方法，该方法包括：酸化含水硅酸盐溶液至pH值为1—4以形成酸溶胶；在第一碱化步骤中碱化该酸溶胶；使碱化溶胶的颗粒生长至少10分钟和／或在至少30℃的温度下热处理该碱化溶胶；在第二碱化步骤中碱化所得到的溶胶；并且任选地，用例如铝对该二氧化硅基溶胶进行改性。 美国专利US 6372806公开了一种用于制备S值为20-50的稳定胶态二氧化硅的方法，其中所述二氧化硅具有大于700 m2／g的表面积，该方法包括： (1)在反应容器中加人阳离子型离子交换树脂(其离子交换能力的至少40％为氢形式)，其中所述反应容器具有用于将所述离子交换树脂与所述胶态二氧化硅分离的装置； (2)向所述反应容器中加人SiO2与碱金属氧化物的摩尔比为15:1至1:1且pH值为至10.0的含水碱金属硅酸盐； (3)搅拌所述反应容器的内容物，直到所述内容物的pH 值为8.5—11.0； (4)用额外量的所述碱金属硅酸盐调节所述反应容器的内容物的pH值至大于10.0 ；并且将所得的胶态二氧化硅与所述离子交换树脂分离，同时将所述胶态二氧化硅移出所述反应容器。 (5)美国专利US 5176891公开了一种用于生产表面积为至少约1000m2／g的水溶性聚 铝硅酸盐微凝胶的方法，该方法包含下述步骤： (a)酸化包含约0.1—6重量％SiO2的碱金属硅酸盐稀溶液至pH值为2—10.5以制备聚酸；然后在该聚硅酸胶凝之前使其与水溶性铝酸盐进行反应，从而得到氧化钥／二氧化硅摩尔比大于约1／100的产物； (b) 然后在胶凝化发生之前稀释该反应混合物至SiO2含量为约2.0％(重量)或更少，以稳定该微凝胶。因此，有利地是能够提供一种具有高稳定性和SiO2含量及改进的 滤水性能的二氧化硅基溶胶。还有利地是能够提供用于生产具有高稳定性和SiO2含 量及改进的滤水性能的二氧化硅基溶胶的改进方法。还有利地是能够提供一种改进滤水的造纸方法。
硅溶胶制备与应用 材料学院化工一班李彦辉20090583 内容摘要： 硅溶胶是高分子二氧化硅微粒分散于水中或有机溶剂中的胶体溶液，广泛应用于陶瓷、纺织、造纸、涂料、水处理、半导体等行业。介绍了硅溶胶的各种制备方法及几种特殊用途的硅溶胶的制备。阐述了影响硅溶胶稳定性的因素及其性能测试方法。 关键词：无机化学硅溶胶制备硅溶胶应用高分子 正文：硅溶胶是高分子二氧化硅微粒分散于水中或有机溶剂中的胶体溶液。1915年美国人首先用电渗析法制备出SiO2质量分数为2.4%的硅溶胶，硅溶胶得以大规模生产和应用，是在年美国人发明利用离子交换法生产硅溶胶以后。目前硅溶胶已被广泛应用于纤维、织物、纸张、橡胶、涂料、油漆、陶瓷、耐火涂料、地板蜡等行业中。另外其在半导体硅晶片的抛光、水处理、矿物浮选和啤酒、葡萄酒酿造等工艺中也有应用。 自1996年以来，随着电子工业迅速发展，作为硅晶片抛光液的原料———硅溶胶的产量快速增加。瑞士公司在2001年第1季度将它位于Martin的硅溶胶厂的生产能力提高了1倍，达到1.4万t/a。同期，日本Fuso Chemial公司也将它位于东京的硅溶胶厂的生产能力由原来的0.7万t/a提高到2.5万t/a. 从20世纪90年代开始，有机硅溶胶的研究和应用也得到较大发展。有机硅溶胶可应用于非水性体系，如用于制造磁性胶体和记录介质，高技术陶瓷化合物和催化剂载体需要有机硅溶胶特殊用途的改性产品研制也得到快速发展，如日本日产化学工业株式会社提出的用于墨水容纳层和喷墨记录介质的念珠状硅溶胶的制备方法。另外该公司申请的中国专利提供了一种含细长形非晶体胶体SiO2粒子的稳定硅溶胶的制备方法。铝改性硅溶胶的研究也取得了进展，这种硅溶胶的最大特点是体系呈中性时很稳定，而采用碱金属氢氧化物作稳定剂的硅溶胶，在体系呈中性时很快就凝胶 我国硅溶胶的研制和生产始于20世纪50年代，南京大学配位化学研究所、天津化工研究院、兰州化学工业公司化工研究院、青岛海洋化工厂、大连油漆厂、广州人民化工厂等都从事硅溶胶产品的研制和生产，但品种和产量与国外都有很大差距。 2002年11月4~8日，全国无机硅化合物技术与市场信息交流大会在广西桂林市召开，大会认为硅溶胶、层硅、聚硅、气相法白炭黑等将是行业发展的新热点。 【一】硅溶胶制备方法 1.1渗析法 渗析法是用酸中和硅酸钠水溶液，经陈化后，再通过半透膜渗析钠离子。该法缺点是渗析所需时间太长，不适于工业化生产。 1.2硅溶解法 采用无机或有机碱作催化剂，以单质硅与纯水反应来制备硅溶胶的方法称硅溶解法。Joseph等在1950年申请的专利中，利用可溶性有机碱作催化剂，使水和硅粉反应来制备 硅溶胶。其中的有机碱ph值（20~25摄氏度时）为6~12，含1~8个碳原子的脂肪胺或脂环胺，硅粉粒径为80~320目。硅粉在使用前应预活化，除去硅粉表面形成的惰性膜。活化时先用质量分数为48%的氢氟酸洗涤，然后依次用纯水、醇、醚冲洗，最后在氮气保护下干燥。活化后的硅粉与水在胺催化作用下，于20~100温度下反应，可制备粒径8~15mm的硅
A0135、超高纯硅溶胶生产技术 1.单质硅水解与水玻璃滴加法制备硅溶胶的研究 2.新型节能精密铸造粘接剂——ZF-801型快干硅溶胶 3.纳米硅溶胶在水性木器涂料中的应用 4.硅溶胶陶瓷型焙烧工艺研究 5.硅溶胶在镁合金阳极氧化反应中的成膜作用 6.二氧化硅种子在硅溶胶粒径增长中的行为研究 7.纳米杂化有机硅溶胶在金属防腐中的应用 8.酸性硅溶胶的制备、性质及其稳定性研究进展 9.以TEOS为前驱体的硅溶胶可纺性及其玻璃纤维的制备研究 10.CMP专用大粒径硅溶胶研磨料生长及控制机理 11.硅溶胶复配彩喷纸涂层的研究 12.以硅溶胶为粘结剂的硅基陶瓷型制备工艺研究 13.硅溶胶补强PDMS—PA复合膜的性能 14.硅溶胶的制备与应用 15.硅溶胶熔模铸造工艺的一些改进措施 16.一种新型快干增强硅溶胶的试验 17.硅溶胶对硫酸庆大霉素的吸附和缓释 18.硅溶胶制备纳米二氧化硅的工艺研究 19.精铸硅溶胶型壳质量的控制 20.Sol-Gel法二氧化硅溶胶的制备及性能影响研究 21.耐碱性超高纯硅溶胶 22.苏州纳迪首创国内超高纯硅溶胶生产技术 23.硅溶胶的应用 24.苏州纳迪首创国内超高纯硅溶胶 25.酸性硅溶胶制备和用途 26.硅溶胶浸渍处理对Si3N4结合SiC窑具材举抗氧化性的影响 27.蚕丝蛋白与硅溶胶复合材料的研究 28.铝合金表面硅溶胶防火涂层的研制 29.改性硅溶胶在棉织物超拒水整理中的应用研究 30.硅溶胶结合Al2O3-SiC-C浇注料的抗侵蚀性能 31.新型杂多酸[Bu4N][Ni（pph3）2]PW11O39硅溶胶修饰电极电化学性质及电催化研究 32.亚纳米SiO2对硅溶胶型壳硬化时间的影响 33.硅溶胶凝胶工艺成型钛酸铝-莫来石复相陶瓷的研究 34.有机硅-硅溶胶杂化材料在砂浆中的应用研究 35.ICP-AES测定硅溶胶中Na元素的分析方法研究 36.硅溶胶-膨润土法澄清大蒜多糖提取液的研究 37.高纯硅溶胶成分标准物质稳定性研究 38.巯基硅溶胶对改性亚麻籽油紫外光固化反应活性的影响 39.室温自交联丙烯酸乳液与硅溶胶共混研究 40.亚纳米SiO2对硅溶胶壳型硬化时间的影响 41.高硅溶胶含量复合乳液的研究 42.硼改性微粒硅溶胶的超滤浓缩及稳定性
硅溶胶生产设备 硅溶胶无机高分子涂料是近几年发展起来的。制备该涂料的关键技术是用特殊的方法除去水玻璃中水溶性的钠离子。一般可以用离子交换、酸中和、水分解、电渗析等方法来实现，以生成一种极细的二氧化硅超微粒子胶状水溶液，粒径为580mum（一般乳液颗粒为8001000mum）其中Si2O含量20%30%，Na2O含量0.3%￥，氧化硅和氧化钠的比例在40%以上。以这种硅溶液/胶为基料，配合颜料和各种助剂而制成硅溶胶无机高分子涂料。硅溶液在失去水分时，单体硅酸逐渐聚合成高聚硅胶，随水分的蒸发，胶体分子增大，最后形成-SIO-O-SIO-涂膜：IO-SI-OH+HO-SI-OH因NA2O在硅溶胶中的含量低，硅溶胶具有一定量成膜溶解的特性，其耐水性、耐热性能明显优于有机涂料。涂膜致密且较硬，不产生静电，空气中各种尘埃难粘附。在目前的建筑涂料中，它的抗污染能力是较强的。 细微的颗粒，对基层有较强的渗透力，能通过毛细管渗透到基层内部，并能与混凝土基层中的氢氧化钙反应生成硅酸钙，使涂料具有较强的粘结力。 但硅溶胶在成膜过程中体积收缩较大，涂膜易开裂。硅溶胶能与丙烯酸酯、醋酸乙烯等乳液任意相溶。两者的特性相互补充，可以配制出性能优良的有机、无机复合涂料。 1、硅溶胶的制备 制备硅溶胶的工艺有：离子交换树脂处理硅酸钠稀溶液的方法；用硫酸中和水玻璃稀溶液的方法；水解硅酸酯的方法等等。其基本原理都是去掉易溶于水的钠离子。举例如下： （1）离子交换法 a 离子交换树脂。阳离子交换树脂采用强酸性苯乙烯阳离子交换树脂；阴离子交换树指采用弱碱性苯乙烯
系阴离子交换树脂。 b 生产工艺 将模数为3.5的硅酸钠溶液用水稀调整至含SiO24%，Na201.15%；将液通过填装阳离子交换树脂的闪换柱，得含SIO23.6%，NA200.005%，SiO2/Na2O摩尔比703，PH值2.5的硅酸胶稀液。 离子交换是一个平衡反应，反应的过程是：当把含有Na+的硅酸溶液通过交换树指时Ma+取代了阳离子交换树脂上的H+。 于是水玻璃中的NAa+已被除去，H+阳离子与硅离子与硅酸钠中的SiO3生成具有活性的硅溶胶稀溶液流出。 硅溶胶的离子交换质量与下列因素有关： 树脂再生的程度、平衡性质、树脂的高度、流入深度、离子大小等。 把通过阳离子交换柱的硅溶胶稀深再通过弱碱性阴离子树脂交换柱，去除液体中的阴离子CL-，以达到更加稳定的状态。以交换柱流出来的稀硅深胶浓渡很低，需进行浓缩，为了防止浓缩时胶凝，浓缩前必须迅速加入稳定剂。稳定剂常的为MOH（M为L,Na,K,Rb,Cs,NH4.NH2等)稳定剂的用量应该恰当，若小于SiO2摩尔数的1%则难于起到稳定作用；若超过5%则将降低制品的纯度。取5kg上述硅溶胶用10%NAOH溶液调PH值至78。取900g调整液注信减压器中进行真这减压浓缩。并以保持容器内液面恒定为原则，徐徐加入剩余的4100g调整液。浓缩温度保持78℃，最后制得900g含SiO220%，Na200.33%PH为9.6的硅溶胶，其平均粒径约16mum。 离子交换树脂进行离子交换后，已失去交换能力。需用盐酸稀液洗涤，用HCL中的H9+取代树脂上的Na+。而使离子交换树脂的活性基团氧化，使树脂再生，恢复交换能力。再生后和离子交换树指必须用蒸馏水冲洗至规定的PH值为止，备下次使用。 硅溶胶的技术性能： SiO2含量地20%30%（以H2SiO3计含量>26%）水分70%80%比重1.141.21Na2O含量0。4%0.5%粘度（涂4）10.9S可存期一年 （2）酸中和法。用酸中和水玻璃时首先选取含有-（CH2）nCH3.R-CH2-R及含亲水基的物质，经过化学反应制得一种产物A，用此产物A 再与钠水玻璃及H2SO4进行反应，最后制提改性水玻璃B。此产物溶于水中的稳定期不少于三个月，失水成膜后，遇水不再溶解。 2、涂料的配制工艺 硅溶胶无机高分子涂料的配制工艺其他涂料没什么特殊区别，只是硅溶胶应慢慢加入，否则涂料将发生质变。可以休取以下的配制工：
硅溶胶精密铸造的工艺 一、蜡模制作 蜡料处理工艺操作守则 蜡料处理流程： （静置桶I中）静置脱水→（除水桶中）搅拌蒸发脱水→（静置桶II中）静置去污 1 工艺参数 静置桶I 静置温度85－90℃ 静置时间6－8h 除水桶搅拌温度110－120℃搅拌时间10－12h 静置桶II 静置温度80－85℃静置时间＞12h 保温箱保温温度54±2℃保温时间＞24h 2 操作程序 2.1 检查设备、温控仪表是否处于正常工作状态。 2.2 将脱蜡釜回收的旧蜡液倒入过滤槽中过滤；再送到静置桶I中，在低于90℃下静置6－8h。 2.3 静置完毕把沉淀水放掉后，将蜡液倒入除水桶中。 2.4 除水桶中的蜡液，在110－120℃保温并搅拌，使残留水分蒸发，到目视蜡液表面无泡沫为止。 2.5 将除完水的蜡液，经过＜60目筛网过滤再放入＜90℃的静置桶II中，保温静置12h 以上。 2.6 各除水桶、静置桶应定期性的放掉其底部的残留水和脏杂物。 2.7 把静置桶II中处理好的回收蜡液送到模头压蜡机保温桶中，用于主产模头（浇道）。 2.8 根据旧腊料性能和腊料消耗情况，不定期的在静置桶II中适量加新蜡，一般在3%－5%左右。 2.9 将合格的蜡液灌入保温箱内的蜡缸中，为减少蜡缸内蜡液中的气体，先保持一段高温时期80℃/2h后降至54℃。在54±2℃下保温24h后，方可用于压制蜡模。 3 注意事项 3.1除水桶，静置桶均应及时排水、排污。
3.2经常检查各设备温控仪表的工作状况，防止失控，尤其应防止温度过高造成蜡料老化。 3.3每月检查一次蜡处理设备各导热油的液面位置，油面应距设备顶面200㎜左右，防止油溢出。并注意检查设备有无渗油现象。 3.4经常检查环境状态，避免灰尘及外来物混入蜡料中。 压制蜡模工艺操作守则 1 工艺要求 室温24±3℃ 蜡缸温度54±2℃(大件应根据工艺要求设定) 射蜡嘴温度57－64℃ 压射压力 4.2Mpa(42kgf/cm2） 保压时间5－15s 冷却水温度＜10℃ 2 操作规程 2.1 检查压蜡机油压、保温温度、操作按钮等是否正常。按照技术规定调整压蜡机压射压力、射蜡嘴温度、保压时间、冷却时间等。 2.2从保温箱中取出蜡缸，装在压蜡机上，放出上部混有空气的蜡料。 2.3 将模具放在压蜡机工作台面上，调整射蜡嘴使之与模具注蜡口高度一致，检查模具所有芯子活块位置是否正确，模具开合是否顺利。 2.4打开模具，喷上微薄一层分型剂。合型，对准射蜡嘴。 2.5双手按动工作按钮，压制蜡模。 2.6抽出芯子，打开模具，小心取出蜡模。按要求放入冷却水中或放入存放盘中冷却。并检查有下列缺陷的蜡模应报废： （1）有严重气泡的蜡模；（2）棱角不清晰的蜡模； （3）变形不能修复的蜡模；（4）尺寸不符号规定的蜡模。 2.7清除模具上残留的蜡料，注意只能用压缩空气吹净模具分型面、芯子上的蜡屑、脱模剂，不准用金属刀具去铲刮型腔、抽芯。慎防损害模具型腔部位。 2.8按以上各条进行下一次压制蜡模，以后往复循环生产。 2.9及时将蜡模从冷却水中轻轻取出，用压缩空气吹净蜡屑及水珠，并进行自检，将合格蜡模正确放入存放盘中。 2.10每班下班或模具当班生产完毕后，应用软布等清理模具。如发现模具有损伤应立即报告领班，由领班处理。并清扫压蜡机、工具及现场，做到清洁、整齐。 3 注意事项 3.1压制蜡模时，首先必须进行首件检查，确认合格后，方可进行操作。压制过程中不能轻易变动压制参数。 3.2使用新的模具时，务必弄清模具组装、拆卸顺序，蜡模取出方法。 3.3蜡模存放时，应注意搁置方向，防止变形。需要时可采取卡具等措施，以避免蜡模变形。
大颗粒、高浓度硅溶胶的制备新方法 摘要：以水玻璃为原料, 采用滴加工艺制备一定粒径大小的二氧化硅作为母核; 采用在催化剂和分散剂共同作用下水解硅粉的方法使母核二氧化硅颗粒进一步增长, 得到了高均匀分 布的平均粒径在100 nm 以上、浓度可达50 %的二氧化硅溶胶。并对新方法下p H 值、温度以及母核SiO2 的浓度、粒径大小对二氧化硅平均粒径及其均匀性的影响进行了分析。研究结果对制备大颗粒、高浓度的硅溶胶具有积极意义。 关键词：水玻璃; 硅粉; 硅溶胶; 纳米二氧化硅; 大颗粒 硅溶胶系无定形二氧化硅聚集颗粒在水中均匀分散形成的胶体溶液, 其胶粒大小一般为 1～100nm。由于硅溶胶中二氧化硅颗粒表面含有大量的羟基, 具有较大的反应活性, 经过表面改性又能与有机聚合物混溶, 因此被广泛用于涂料、精密铸造、造纸、纺织、石油化工、电子等各个行业。 粒径作为硅溶胶产品中的关键指标之一, 不但影响着产品的浓度、稳定性, 还直接影响到产品的功能。国外如NISSAN、AKZO NOBEL 等跨国公司的大颗粒、高浓度的硅溶胶产品近年来纷纷进入国内市场。然而, 目前国内绝大多数硅溶胶生产企业只能生产粒径在10～20 nm 的普通硅溶胶产品。二氧化硅粒径偏小、均匀性差等问题一直是制约国内企业生产多功能、高质量硅溶胶产品的主要因素。国内有不少科研工作者对大粒径二氧化硅的制备进行了研究, 在一定程度上得到了大颗粒的纳米二氧化硅。如专利CN 86104144A 采用硅 粉与水玻璃直接反应得到了20～30 nm 的二氧化硅; 专利CN1155514A 以水玻璃为原料, 采用恒液面蒸发和多次循环稀释超滤工艺最终将二氧化硅的粒径提高到了40～50 nm; 兰州石化公司化工研究院以水玻璃为原料, 采用恒液面蒸发滴加工艺制备出平均粒径达55～65 nm 的二氧化硅。但总的来说, 所制备的二氧化硅颗粒仍然不够大, 均匀性仍然不佳, 工艺过程烦琐, 能耗大, 生产成本高。作者通过大量的制备研究, 成功地在低成本、低
硅溶胶的性质、制备和应用 田 华,陈连喜,刘全文 (武汉理工大学理学院,武汉430070) 摘 要: 硅溶胶是二氧化硅的胶体微粒分散于水中的胶体溶液,由硅溶胶的特殊性质和特点出发,讨论总结了硅溶胶的制备方法。作为一种重要的无机粘结剂,硅溶胶被广泛应用于化工、铸造、纺织、造纸、材料、涂料、电子、抗静电剂、催化剂等工业领域。同时对硅溶胶的研究和开发前景进行了展望。 关键词: 硅溶胶; 性质; 制备; 应用 Prosper ities,M anufactures and Appl ica tion of Sil ica Sol T IA N H ua,CH EN L ian2x i,L IU Q uan2w en (Schoo l of Sciences,W uhan U niversity of T echno logy,W uhan430070,Ch ina) Abstract: Silica so l is a k ind of co llo id so luti on w ell dispersing co rpuscles of silica in w ater.F rom the special characteristic and p roperties,summ arize k inds of m anufactures of silica so l。A s a k ind of i m po rtant ino rganic adhesi on agent,it has been w idely used in the areas of chem ical engineering,casting,textile m ak ing,paper m ak ing, m aterials,coating,electron,antistatic agent,catalyst industry,etc.M eanw h ile,the p ro spects fo r m anufacture and research of silica so l are also fo recast. Key words: silica so l; characteristic; m anufacture; app licati on 硅溶胶是二氧化硅的胶体微粒分散于水中的胶体溶液,又名硅酸溶胶,或二氧化硅水溶胶。硅溶胶最早的研究始于1915年,Schw erin以水玻璃为原料,采用电渗析法制备了硅溶胶,不过由于硅溶胶浓度太稀,Si O2质量分数仅为2.4%,因而实用意义不大。直到1941年B ird以离子交换法制得稳定的较高浓度硅溶胶,才使得硅溶胶能够实现大规模的工业化生产和应用。据统计,目前世界硅溶胶年消费量达2.5～2.8万t(以Si O2计)。作为一种重要的无机高分子材料,硅溶胶已广泛应用于化工、精密铸造、纺织、造纸、涂料、食品、电子、选矿等领域[123]。我国从1958年就开始了硅溶胶的研制与生产,但在硅溶胶品种、质量方面还远远不及发达国家,特别是在高浓度、大粒径硅溶胶和快干增强硅溶胶的生产和应用上还刚刚起步,有待于进一步研究与开发。介绍了硅溶胶的性质,以及硅溶胶制备及应用的研究进展。1 硅溶胶的性质 硅溶胶外观为乳白色半透明的胶体溶液,多呈稳定的碱性,少数呈酸性。硅溶胶中Si O2的浓度一般为10%～35%,浓度高时可达50%。硅溶胶粒子比表面积为50～400m2 g,粒径范围一般在5～100 nm,即处于纳米尺度,与一般粒径为0.1～10Λm的乳液相比,其颗粒要小得多。 硅溶胶的胶团结构用以下化学式表示 {[Si O2]m n Si O2-3 2(n-x)H+}2x-?2x N a+, 胶核 吸附层 扩散层 胶粒 (反离子) 胶团 m,n很大,且mνn。 硅溶胶具有如下特点: 1)硅溶胶是低粘度的胶体溶液,分散性好,可充 8
硅溶胶的制备及其影响因素-化工
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
硅溶胶的制备及其影响因素-化工 硅溶胶的制备及其影响因素 张翠李绍纯金祖权赵铁军 （青岛理工大学土木工程学院，山东青岛266033）【摘要】硅溶胶是二氧化硅的胶体分散于水中或溶剂中的一种胶体溶液，具有一系列优异的性能，广泛应用于涂料、纺织等行业。本文综述了以正硅酸乙酯为原料采用溶胶-凝胶法制备硅溶胶的过程及稳定性的影响因素。 关键词硅溶胶；正硅酸乙酯；稳定性；溶胶-凝胶法 【Abstract】Silica sol is a colloidal dispersion of silica in water or solvent in a kind of colloid solution, Silica sol has many excellent performance, thus it widely used in paint, textile and other industries, the ethyl silicate as the raw material is to be the reaction of silica sol prepared by sol-gel method process and the influence factors of stability are summarized in the paper , in order to make certain directive significance to the design process of silica sol. 【Key words】Silica sol; Ethyl silicate; Stability; Sol - gel method 0 引言 硅溶胶是二氧化硅的胶体粒子分散于水中或溶剂中的一种胶体溶液，又名硅酸溶液或二氧化硅水溶液[1]。根据pH值的不同硅溶胶分为酸性硅溶胶和碱性硅溶胶。其基本成分为无定型的二氧化硅，分子式mSiO2·nH2O，胶团结构如图1所示。
硅溶胶制造工艺中的涂料配制工艺 硅溶胶是一种优质硅溶胶模铸造用水基粘结剂，生产用于所有层（面层和背层）。硅溶胶易配制成高粉液比的优质涂料。涂料稳定性好。用硅溶胶制成的壳体不需要化学硬化，型壳制造过程无空气污染。 2.2.1 硅溶胶涂料的配比原则 控制涂料粘度以达到稳定制壳质量的目的，配制时按当时的实际情况，当零件壁薄、复杂或带有深陷时，涂料粘度取下限，反之取上限。 1.配制工艺 按涂料的配方取一定量的耐火材料、润湿剂、消泡剂，先将润湿剂及消泡剂加入涂料桶中，然后加入硅溶胶，开始搅拌，在不断搅拌过程中加入耐火材料，待全部加入完后，继续搅拌6h～12h，稳定后测其粘度，过高加硅溶胶稀释，过小则加入一定量的耐火粉料补充，直至粘度合格为止。 2. 硅溶胶涂料液的制壳工艺 3.制壳场地工艺参数 涂料间温度：22℃～25℃；相对湿度45%～65%；通风条件：良好。 4.涂料工艺过程 将清洗好的蜡模（要求干燥后）慢慢浸入L型涂料搅拌桶中，并转动上下移动，让涂料充分并均匀湿润模组后，取出慢慢转动至无涂料堆积、滴落现象时再挂砂，使砂粒均匀附于涂料之上，每层涂料的粘度、撒砂粒度要求（见表3）。面层涂料时要用专用筛网过滤涂料中的砂粒等杂质，以防止模壳中产生砂粒等脱落而造成铸件夹灰夹砂。 表3 硅溶胶涂料的性能要求 5.硅溶胶铸造每层型壳的干燥过程 硅溶胶在干燥过程中必须严格控制温度，相对湿度及空气流速等，具体工艺参数（见表4）如下。 表4 硅溶胶型壳工艺参数
当环境温度和相对湿度不易调整时，可控制为一定相对稳定额数值：温度为22℃～25℃；湿度45%～65%。 6.模壳脱蜡工艺 采用水浴脱蜡，水温90℃～95℃，脱蜡时间≥20min，以防止水沸腾造成砂粒或涂料进入模壳中。 7.模壳的自检 模壳的自检由操作工自己完成，当有分层、走泡、开裂、烂头者为不合格，浇口中有多余的涂料，不均匀附着者必须除去，否则为不合格。 8.脱模槽清理 每次脱模结束后将蜡水放出浇成蜡锭，浇蜡锭时要用要用160目～200目的筛网过滤去除蜡液中渣滓，并将槽中的水全部放掉并将脱蜡槽打扫干净，下次脱蜡时重新加入清洁的水。 9.焙烧工艺 9.1 单壳焙烧 模口朝下，放置于炉膛内，焙烧温度900℃～1050℃，到温后保温1h～2h后开始取出浇注；当需要装箱时待小于450℃出炉、装箱。 9.2 装箱焙烧 认真仔细检查模壳质量，凡有型腔开裂、剥落、起皮等现象不予装箱。清除浇口翻边及浮砂，模壳口朝下，四周均匀拍摆模壳，清除夹灰、夹砂及型腔表面的浮尘。用压缩空气吹净型腔内夹灰及其表面浮尘100%进行清水清洗模壳型腔，去除内部渣滓。再次轻轻拍摇模壳后装箱，填砂后用石棉板盖住浇口并用两半缺口的石棉板盖住砂箱上口（石棉板大小保证盖满整个砂箱上口并伸出挡砂箱爆皮的边沿）,以防止焙烧至浇注过程中砂箱爆皮落入模壳中而造成铸件夹灰。如有浇口损坏，杯口有砂粒外露者，则停止使用，经修补并经检验合格后方再次使用。小于450℃装箱，箱式电阻焙烧炉焙烧至900℃，保温2h后方可浇注。 10.结束语 精密铸造硅溶胶模壳制造工艺能满足优质铸件的生产要求。多年来的生产实践充分证明精密铸造硅溶胶模壳制造工艺是成熟的，为生产合格模壳和精密铸件提供技术保障。 国际铸业网
铸造用硅溶胶一般二氧化硅30%： A.台湾荣祥工业 基本物理化学 矽溶胶/矽酸胶 性质主要成份 其他成份有机补强剂 二氧化硅含量25% 粒径7~8 mm pH at 25°C 9~10.5 比重 1.17 黏度<10 cps 氧化钠含量0.4% 带电性负电 颜色白色 规格RS-PⅡ、RS-P、RS-E型硅溶胶应用在精密铸造业简介 一种添加树脂增加湿态强度、乾燥速度。增效型的硅溶胶！为奈米级的有无机复合材料！ PⅡ/P/E依序通常用于面层/2、3层/背层，树脂量由高而低。 PⅡ/P/E型硅溶胶是一种复合型的硅溶胶，为一综合有机/无机黏结剂优点为一身的新型黏结剂。适用于各种精密铸造的应用，使用P型硅溶胶会有下列几项优点： *良好的润湿性 *较低沙浆黏度 *较短滴滞时间 *降低壳模材料的使用量 *缩短壳模的乾燥时间 *更佳的湿态强度 *更薄的壳模厚度 实际的效果会因壳模的种类、大小、应用而有所不同的表现。 典型的沙浆调制(10公升) 64.5%耐火材料(耐火材料约63.0~66.0%) RS-PⅡ型硅溶胶：5.92 KG 120~200MESH熔融石英：5.38 KG or 140MESH熔融石英：10.75 KG 黏度：14~18 sec 3号詹氏杯 浆密度：1.65~1.69 g/ml *以上仅供参考，各厂应视各家的需求，自行调配比例。 使用建议： a. 使用前，请先搅拌。关于简易型的活动搅伴叶片，请洽本公司服务部。 b 泡新浆时建议不用再加水了，但补充自浆桶散失的水份是必要的。 .
c. pH维持在9.0~10.5之间。 d . 维持固定的粉液比。 e. 浆桶的温差不要超过±3°C，沾浆室的温差不要超过±6°C。 f. 壳模乾燥室的温度要维持定温，相对湿度可以降低至20%~60%，风速可提高 至1.3~2.0 m/s，减少乾燥的时间。 g . 若使淋砂机和RS-PⅡ/P时，砂子的粒径要小于30MESH，附着力才会好。 h . 若用压力锅脱腊时，用乾蒸气升压至 5.5bar(80psi) 要在10sec内完成；降压时，时间要超过 2 min。 硅溶胶RS-PⅡ,RS-P,RS-E型是一种添加树脂，在精密铸造行业中，常当做优质的粘结剂。大量使用，所制的壳模具有高温强度高、光洁度好、尺寸精度高等优点。本公司生产的硅溶胶中约有60%应用于此行业，通常使用产品为RS-30/RS-30S和快乾型FS-30A/FS-25B硅溶胶。 本公司精密铸造专用硅溶胶分有面层RS-30S和背层RS-30硅溶胶。面层硅溶胶粒径较小，有利于提高浆料的粉液比和致密性，能有效提高铸件表面品质；而背层硅溶胶则粒径稍大，更注重强度性能。经专家测定，其高温强度明显高于国内其他厂家所生产的产品，和美国Nyacol、日本Nisson公司等产品相仿。 B.精密铸造专用硅溶胶 一、应用领域 本品是为精密铸造专业设计的一款硅溶胶产品，特别适合于面层。用其制备的型壳具有表面光洁度高、高温强度高等优点，显著提高铸件的良品率。 二、性能指标 指标名称标准 SiO2含量(重量) 25-28% 粒径10-15nm 外观透明液体 pH值9-10 保质期(月) ≥12 三、使用说明 在搅拌桶中先加入润湿剂和消泡剂，然后加入硅溶胶，搅拌均匀，然后在不断搅拌中加入耐火粉，继续搅拌至体系充分稳定，测量其粘度，若体系粘度过高，则加硅溶胶稀释；若体系粘度过低，则加适量耐火粉，直至粘度适合。 四、包装及储存 1．采用聚乙烯塑料桶包装，主要包装规格有25Kg、250Kg。 2．贮存时应避免曝晒，贮存温度为0-40℃。低于0℃则产生冻胶失效。 3．避免敞口长期与空气接触。 一、当前国内精密铸造面临的机遇和挑战 中国精密铸造业从20世纪90年代初起，进入了一个飞速发展的时期.经过十几年的稳步发展现已成为亚洲地区生产规模最大,专业化程度最高,辅助材料最为齐全的精铸产品生产基
硅溶胶水玻璃复合型壳制壳工艺-精品 2020-12-12 【关键字】方法、条件、质量、继续、保持、规律、关键、方式、逐步、调整、提高、中心1、原辅材料 S830、S1430单质硅硅溶胶SiO2含量为30%，密度1.19－1.20g/cm3；锆英粉含量为：ZrO2≥65%，＜0.045mm（325目）；锆英砂：ZrO2≥65%，0.150mm（100目）；莫来石砂：无细粉，熟料；0.600－0.250mm（30－60目）；匣钵粉：0.075mm （200目）；匣钵砂：0.850－0.425mm（20－40目）；表面湿润剂：J.F.C；长效消泡剂；硅油类；结晶氯化铝；水玻璃模数3－3.4。 2、操作工艺 2.1制蜡模时采用硅油脱模；蜡模必须逐个检查，尽量不修补；模组焊接时小件采用粘结蜡；中大件采用焊刀焊接；间距适当，将带有内腔、孔、槽时，使其向外，有利于制壳、脱蜡和浇注；对带有文字、狭缝、凸缘、弯部应保持轮廓清晰；蜡模组制壳前应先吹去蜡屑、再经清洗液清洗，晾干后制壳。 2.2 涂料的配制 面层采用S830单质硅硅溶胶与锆英粉，新料配制时粉液比1：3.3，流杯粘度为40－45s，6h以后测粘度，若≥50s，逐步加硅溶胶；若粘度≤40s，逐步加入锆英粉；JFC和消泡剂在搅拌后期加入，JFC加入量为加入硅溶胶质量的0.3%－
0.5%，可通过涂料的涂挂性的优劣调整；消泡剂加入量为JFC 加入量的一半，并按泡多少适当地调整。 2.3 面层的配制及操作工艺： 2.3.1 整个配料过程是在L型搅拌机连续运转条件下进行的，L型叶片必须超过中心，且叶片与筒边、筒底间隙约5mm；过大，在配料过程中会出现沉淀； 2.3.2 先加入硅溶胶，再逐步均匀、缓慢地加入锆英粉。如加入10包锆英粉，加入总时间必须＞2时，加完后连续搅拌8－9h，然后用流杯粘度计测粘度，直至粘度达到要求后，接着测定密度； 2.3.3 测定粘度值的确定，是在筒中心、筒边分别取料，然后取其平均值； 2.3.4 用玻璃片沾上涂料，对光观察，如无颗粒点则确定涂料搅拌已均匀；一般认为：每加2－3kg锆英粉；涂料粘度可提高5s左右；每加0.5kg硅溶胶，涂料粘度可降低5s 左右；根据这个小规律适当加以调整； 2.3.5 涂料配好以后，接着将准备好的模组进行最后检查，（如检查模头上的记号与铸件材质是否一致等。）待涂挂； 2.3.6 模组顺转向缓慢进入面层预湿浆中，稍等片刻，缓慢升起；在转筒上方停留滴去多余涂料，顺便观察字迹、小孔是否清晰，并用微弱的压缩空气吹去小气泡，再缓慢进入面层浆中，操作同上，滴去多余涂料，模组即作左右、上下
硅溶胶溶模铸造工艺 熔模铸造的基本特征是采用易熔材料为模样，以耐火材料为铸型，浇注前熔出模样而形成铸型空腔。早在3000年前，该工艺已经被用来铸造工艺品。第二次世界大战期间，由于军事工业的需要，美英等国用熔模铸造的方法生产涡轮喷气发动机的静叶片，从而将该工艺推向工业领域，并在半个多世纪里得到不断发展和提高。熔模铸造的生产工序繁多，从蜡模、型壳、浇注，一直到清理，是一个紧密的链条，任何环节出现问题都直接影响到最终铸件的成形和质量，需要特别加强工艺的控制与研究。 1．制壳工艺的重要性 所有生产工序中，蜡模制造和型壳制造是反映熔模铸造自身特色的两个工艺环节，需要在工艺研究中特别给予关注。 近些年来，世界范围的熔模铸造工艺在蜡模制造方面取得了长足的进步，生产者可以通过选择合适的模料和采用现代化的工艺装备保证蜡模的尺寸精度和表面质量。同时，与熔模铸造的后续制造过程相比，蜡模制造相对独立，可以通过外观检查和尺寸测量等手段筛除不合格品，避免继续生产而增加损失。 进入到型壳制造环节，与铸件最终质量相关的表面质量和尺寸精度等信息则被隐藏起来，直到铸件被清理出来之前，型壳内腔质量的变化可以看成一个“黑箱”，制造环节中无法直接观察其尺寸及质量的变化，只有对型壳的制造工艺与缺陷的关系了解得更加清楚，才能保证整个生产流程的可控性。更为重要的是型壳作为铸件成形的直接型腔，其性能最终影响液态金属的成形质量。因此，人们非常关注熔模铸造的制壳过程。在国际重要的熔模铸造专业会议——美国熔模铸造协会ICI每年一度的技术会议上，型壳研究始终是受关注的热点，有1/3左右的论文与型壳有关，说明型壳制造技术发展对熔模铸造的重要性。 在国际上通用的熔模铸造制壳工艺中，硅溶胶型壳由于环保优势占据了主导地位，但其同样需要面对激烈市场竞争的挑战：一方面是要适应航空航天及军工领域提出的更大、更薄、更复杂铸件的质量要求；另一方面对于大量民用产品而言，缩短生产周期，提高市场反应能力也成为当务之急。 2．型壳技术的发展对新型硅溶胶研制提出的要求 2.1满足复杂熔模铸件对硅溶胶型壳的要求 要制造出大型、薄壁、复杂铸件的型壳，一方面需要解决型壳制造能力的问题，比如适合大型型壳操作的装备，包括制壳机械手、脱蜡设备等。 另一方面，最终型壳在强度、抗变形能力和尺寸精度等性能方面有更高的要求，特别是型壳的强度和抗变形能力是浇铸大型熔模铸件的基础。只有在保证型壳这方面的性能要求，使铸件正确成形，才能进一步提到铸件尺寸精度问题。 硅溶胶型壳的强度按照其所受热作用不同，可以分为常温强度、高温强度和残留强度。常温
焦作市恒辉精密制造有限公司企业标准 特种合金熔模铸造工艺守则 工艺流程QQ/HH C4.1-2013 1 适用范围 1.1 本守则适用于特种合金硅溶胶熔模铸造。 1.2 其它合金硅溶胶熔模铸造可参照执行。 2 特种合金熔模铸造工艺流程图 3 控制要求 3.1 制模、组合、制壳、脱蜡、熔炼浇注、清理、热处理及精修为特种合金熔模铸造生产工序，应制定各工序的通用工艺守则。检验纳入检验规范。熔炼浇注确认为特殊过程。 3.2 对于每一种铸件，均要求编制工艺规程。 3.3 铸件的整个生产过程应严格按照工艺守则及工艺规程的要求进行生产。实施过程控制，并按照工艺守则要求做好工序原始记录。
焦作市恒辉精密制造有限公司企业标准 特种合金熔模铸造工艺守则 蜡模制作QQ/HH C4.2-2013 1 蜡料处理工艺操作守则 1.1 蜡料处理流程： （静置桶中）静置脱水→（除水桶中）搅拌蒸发脱水→（静置桶中）静置去污 1.2 工艺参数 a. 静置桶静置温度85－90℃ b. 静置时间6－8h c. 除水桶搅拌温度110－120℃ d. 搅拌时间10－12h e. 静置桶静置温度80－85℃ f. 静置时间＞12h g. 保温箱保温温度54±2℃保温时间＞24h 1.3 操作程序 1.3.1 检查设备、温控仪表是否处于正常工作状态。 1.3.2 将脱蜡釜回收的旧蜡液倒入过滤槽中过滤；再送到静置桶中，在低于85-90℃之间静置6－8h。 1.3.3 静置完毕把沉淀水放掉后，将蜡液倒入除水桶中。 1.3.4 除水桶中的蜡液，在110－120℃保温并搅拌，使残留水分蒸发，到目视蜡液表面无泡沫为止。 1.3.5 将除完水的蜡液，经过＜60目筛网过滤再放入70℃—90℃的静置桶中，保温静置12h 以上。 1.3.6 各除水桶、静置桶应定期性的放掉其底部的残留水和脏杂物。 1.3.7 把静置桶中处理好的回收蜡液送到模头压蜡机保温桶中，用于主产模头（浇道）。 1.3.8根据旧腊料性能和腊料消耗情况，不定期的在静置桶中适量加新蜡，一般在3%－5%左右。 1.3.9将合格的蜡液灌入保温箱内的蜡缸中，为减少蜡缸内蜡液中的气体，先保持一段高温时期80℃/2h后降至54℃。在54±2℃下保温24h后，方可用于压制蜡模。 1.4 注意事项 1.4.1 除水桶，静置桶均应及时排水、排污。 1.4.2 经常检查各设备温控仪表的工作状况，防止失控，尤其应防止温度过高造成蜡料老化。 1.4.3 每月检查一次蜡处理设备各导热油的液面位置，油面应距设备顶面200㎜左右，防止油溢出。并注意检查设备有无渗油现象。 1.4.5 经常检查环境状态，避免灰尘及外来物混入蜡料中。 2 压制蜡模工艺操作守则 2.1 工艺要求 室温24±3℃蜡缸温度48±2℃(大件应根据工艺要求设定)射蜡嘴温度50-55℃压射压力
甲基三甲氧基硅烷改性工业硅溶胶的工艺 及机理
甲基三甲氧基硅烷改性工业硅溶胶的工艺及其机理 【摘要】以有机硅氧烷和工业硅溶胶为主要原料，采用ｓｏｌ－ｇｅｌ方法获得了水性有机硅溶胶。通过硅氧烷的选择、膜层性能检测以及ｐＨ值、水浴温度、改性时间等改性工艺的研究，获得ＭＴＭＳ改性硅溶胶的最佳工艺：ＭＭＴＭＳ／ＭＳｉＯ２为２∶１～４∶１；ｐＨ值３．５～５．５；水浴温度５０～７０℃；改性时间４０～１２０ｍｉｎ。经ＦＴＩＲ分析和改性机理的探讨，表明ＭＴＭＳ水解生成的硅醇基团与硅溶胶粒子表面的羟基发生缩聚交联，屏蔽了硅溶胶内部的Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ键，对硅溶胶粒子进行了包覆改性。 １引言 工业硅溶胶作为一种水性、无机粘结剂，广泛应用于涂料中提高膜层的理化性能。但是，由于其在成膜过程中体积收缩大、干燥快，容易造成涂膜龟裂、流平性差等缺陷［１］,在涂料中的用量较少，不能够作为主要的成膜物质，使其无机粘结剂的性能优势受到限制。应用中，硅溶胶常常与有机粘结剂复合使用或经过改性处理，如与丙烯酸酯、氟树脂等乳液混合，使两者的性能相互补充，研发有机－无机复合涂料［１－２］。但是这种改性硅溶胶［３－６］中存在大量的有机组分，涂料在使用和成膜过程中存在高ＶＯＣ（ＶｏｌａｔｉｌｅＯｒｇａｎｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄｓ），不环保；而且这种涂料涂层遇火易燃，一旦发生火灾， 会释放有毒的气体和浓烟。因此，结合我国涂料工业经济（Ｅｃｏｎｏｍｙ）、能源（Ｅｎｅｒｇｙ）、生态（Ｅｃｏｌｏｇｙ）和效率（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）的４Ｅ要求，制备水性、低ＶＯＣ、无机不燃的涂料用于金属表
面的装饰和防护［７］，具有较强的应用需求。有机硅氧烷兼有无机和有机两种官能团，成膜时以Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ为主链，是一种有机－无机杂化高分子材料，用于涂层材料具有耐热、耐候等优良的理化性能［８］。一些文献［９－１０］采用有机硅氧烷改性硅溶胶制备薄膜涂层，而硅溶胶是由硅酸乙酯的水解缩聚制备，且在改性过程中引入过多的有机组分；直接采用有机硅氧烷对工业硅溶胶进行改性，并制备水性涂料应用于金属表面的装饰和防护，文献报道较少［１１－１２］。因此，本文以有机硅氧烷和工业硅溶胶为主要原料，在酸催化、水浴的条件下改性硅溶胶粒子，以获得一种水性无机涂料所需的主要成膜物质。本文着重于对硅溶胶改性工艺及改性机理的研究，而通过论文中最佳工艺制备有机硅溶胶及涂层的相关性能测试与表征参见文献［１１］。 ２实验 ２．１试剂 甲基三甲氧基硅烷（ＭＴＭＳ）：ＷＭＴＭＳ＞９８％， 沸点：１０１～１０２℃，工业品，杭州硅宝化工有限公司；其它硅氧烷试剂也购买于该公司。ＬＳ－３０低钠型硅溶胶，含３０ｗｔ％ＳｉＯ２，浙江宇达化工有限公司。其它试剂均为分析纯, ２．２测试 ｐＨ值测试：使用ＰＨＢ便携式酸度计（杭州雷磁分析仪器厂） 。电导率测试：采用ＤＤＢ－１１Ａ便携式电导率仪（上海三信仪表厂），直接将电极插入水解溶液中，读出相应电导率值。ＦＴＩＲ测试：将改性硅溶胶放置烘箱中，１２０℃４ｈ，