硅溶胶结构与性能
硅溶胶是典型的胶体溶液，它具有光散射效应、丁达尔效应和电泳现象。1、硅溶胶粒子模型硅溶胶胶颗粒为球形，直径为6～100nm。对硅溶胶中球形二氧化硅微观结构曾有各种不同模型描述，图A为二维示意图，图B是将料子内部的无定形二氧化硅表示为（SiO4）四面体的投影图。球形结构内部是由（SiO4）四面体组成的不规则三维网络结构，粒子表面为硅醇（-Si-OH）所覆盖。内部不含有未缩合羟基OH的致密二氧化硅粒子的优质硅溶胶，现已查明只有高温下，一般是在80～100℃以上形成的粒子内部才是致密的，此种溶胶所得凝胶的密度近于石英玻璃,约为2.2g/cm3左右，但在60℃以下形成的粒子内部就往往不那么致密，常含有未完全缩合的羟基，这种硅溶胶粘度较大，稳定性也差。由于硅溶胶粒子表面被硅醇所覆盖，可利用硅醇的化学性质对粒子表面进行改性处理，生产多种改性硅溶胶。2、硅溶胶粒子表面的离子电荷硅溶胶粒子表面为硅醇，当介质为水时，水分子则借助氢键作用面连结于粒子表面的硅醇上，形成水化层。这层水为化学吸附水，需加热至200℃才能大部去除，全部去除需加热到700℃。现在一般碱性硅溶胶介质为碱性，粒子表面的硅醇选择吸附了介质中的OHˉ而使表面带负电，所以在电场中，这种硅溶胶向正能方向移动。粒子表面所带负荷的密度和PH值有关，与粒子大小无关。3、硅溶胶粒子表面的变电层结构硅溶胶粒子表面因吸附OHˉ而带负电，它势必吸附在其周围介质中的反离子，如Na+等阳离子。从而使表面上吸附的离子与溶液中的反离子构成双电层。反离子一方面受粒子表面离子的吸引，力图反它们拉向粒子表面，另一方面反离子本身的热运动，又使它们离开表面扩散到溶液中到，两者作用的结果，使靠近表面的反离子浓度较大，随着与表面距离的增大，反离子由多到少，成扩散状态分布，最后与周围介质电荷密度相等，见图A，紧贴粒子周围的反离子被粒子吸附牢固，常与粒子一起运动，用过滤、离心等方法均难以去除，此层称为固定层即吸附层，厚度为δ。吸附层以外的称扩散层，该层不随粒子运动。粒子在介质中运动的滑移面则在距离子表面为δ处的球面上。图A的右下图是用波茨曼（Bolizmann）分布处理计算出扩散双电层中距固体表面不同距离的电位。可知在固相粒子表面处有最大电位值，即固相粒子与液固介质间的总电位?。随着距离变化，电位大致呈指数规律下降。滑动面与介质的电位为ζ，可由电泳或电渗等动电方法求得，故常称为动电位或ζ电位。一般常用硅溶胶ζ电位大约在100mv左右。4、硅溶胶的稳定硅溶胶的稳定性应从热力学和动力学两个方面来讨论首先硅溶胶中含有大量微小相互离散的二氧化硅的固相粒子，粒子与介质间具有极大的表面积，因而有很大的表面能。从热力能减小。然而，从动力学角度来看，根据DLVO（Derjaguin,Landau,Verwey,Overbeek）理论，溶胶在一定条件下是稳定还是凝聚取决于粒子间两种主要作用力，即粒子间的范德华（Vam der waals）引力和粒子间的静暇斥力。平两种都可来表示成为位能函数，即它们都是断章取粒子间距离的函数（图A所示）。引力位能V A与距离r的六次方成反比而斥力位能VR随距离成指数函数下降（ae-6）.斥力作用在双电层外就不存在了粒子间综合作用的总位能VT与距离的关系由VA 和VR两条曲线加合而得。VT在距离粒子表面B处出现能峰Eb。此峰值常称排斥"势垒"，粒子间要发生碰撞必须越过势垒Eb。在一般情况下，溶胶中粒子的布朗运动能不足以翻越能峰，因此从动力学角度硅溶胶是稳定的，故可能长时间保持稳定。电解质对硅溶胶的稳定性有很大影响，图B所示是不同电解质浓度的斥力和斥力位能与距离的关系曲线，当电解质浓度小时，在很大距离内有斥力，能峰Eb极大，但电解质浓度大时，拥散双电层减薄，ζ电位降低，斥力下降，能峰Eb小，粒子容易翻越，遵凝溶胶凝聚。因此，如改变硅溶胶的PH值或加入某些电解质均会使它很快凝聚。5、粒径对硅溶胶的影响硅深胶中二氧化硅的粒子大小是一重要质量指标，它对溶胶的许多性能都有重要影响。首先，粒子大小影响硅溶胶的稳定性。在等量稳定剂条件下，粒子间的斥力位能跟粒子直径成正比，
所以粒子越大稳定性越好；粒子越小胶凝越快，例如平均粒径为10nm10%SiO2的胶溶和粒径胶和粒径20nm20%SiO2硅溶胶有大致相同的胶凝速度，粒径小于5nm的硅溶胶在浓度很小时也不稳定。因此，为制造高浓度和性能稳定的硅溶胶，应设法使粒子尺足够大。另外，在Na2O含量相同时，硅溶胶中粒子大小不同，深胶的PH值也不同。因粒子直径越小，其表面积就越大，二氧化硅表面吸附的OH-就越多，溶胶中游离的OH- 减小,PH值低些。在一般溶液中，Na2O含量跟PH值有直接关系，但在硅溶胶中Na2O含量PH值的关系还受到二氧化硅粒了尺寸的影响。相同的Na2O％，PH值不一定相同。硅溶胶的凝胶是溶胶中的二氧化硅粒子聚粒子聚集的结果。粒子越大粒子间接触较少，其间的联系也就较弱，内部结构疏松。反之，粒子越小则凝胶结构致密，强度较高。生产实践也表明，用小粒径硅溶胶制得的型壳比大粒径硅溶胶所制型壳强度高，尤其是湿强度高。总之，硅溶胶粒子直径对制壳工世有有利和不利两方面影响。直径大会提高粘结剂和涂料粒子直径以40～50nm为宜。6、粘度对硅溶胶的影响硅溶胶是一种胶体分散体系，影响其粘度的因素比较复杂，按照爱因斯坦公式，溶胶的粘度主要取决于分散相在体系中所占的体积百分数。因此，硅溶胶的跟二氧化硅粒子大小并没有直接关系，它是一个独立的质量指标。硅溶胶所占的体积百分数首先取决于其中二氧化硅的重量百分浓度，但相同二氧化硅含量的硅溶胶粘度也往往相差很大。这是因为除二氧化硅含量外，胶核吸附层的、粒子致密程度均影响粘度。二氧化硅粒子周围的吸附层（因定层）包括水化层。水是属于分散越厚，分散相所占体积百分数也越大，就越大。此外，粒子表面所带电荷也会对粘度产生影响，称"电粘滞效应"。硅溶胶的粘度也是其质量的重要指标，熔模铸造希望使用粘度较低的硅溶胶，以便配制涂料时可彩较高的粉液比（W/V）,而涂料粘度不大，流动性较好，所制型壳涂层较致密程度，不但有较好的强度也容易获得较光洁的型壳表面。7、PH值对硅溶胶的影响影响胶凝速度的因素主要有PH值、电角质、硅溶胶中SiO含量和湿度等。硅溶胶胶凝速度与粒子表面电荷有关，因此硅溶胶的稳定性。胶凝快慢和PH 值有密切关系。1955年美国化学家Tler 在综合大量实验数据的基础上绘出了SiO2－HO2体第胶间与PH 值的关系曲线，经不断修必完善形成图A的形状。因其形如N"字帮又称"N"曲线。当PH值在8.5～10.5时，粒子表面所带电荷密度大，ζ电们高，粒子间斥力作用占优势，还会相互碰撞而胶凝，从而可以长期保持稳定状态。商品硅溶胶的PH值大多在此范围内。当PH值5～7时，粒子表面所带电荷减小，ζ电荷下降，粒子就容易发生碰撞产生胶凝。PH值降为2～4左右，夺溶胶的粒子从原来带负电而变为带正电，称之为再电现象，此时硅溶胶呈酸性，有较好的稳定性。国内外均有此类产品，但其SiO2含量较碱性硅深胶为低。电解质封硅溶胶胶凝的影响首先由于它改变了体系的PH值所致。电解质水解使溶液中H+和OH-离子溶度发生了变化，根据图曲线硅溶胶的稳定性就会受影响。8、电解质对硅深胶的影响在硅溶胶中添加大量的电解质会发生凝胶化。这是因为胶粒稳定的电二重性遭到破坏，电荷减少的缘故。化速度与电解质的种类和浓度有关。各种电解质影响胶液不的一般规则有"霍夫梅斯特(Hofmeister)序列"和"苏科茨－哈迪则（Schulze－Hardy）"原则。硅深胶大致适合于后者。封于阳离子，原子价位越大或原子量越大者更会促进化。而封于阳离子，原子价位越小，原子量越小者则更容易引起凝胶化。顺序如下Ca2+ > Al3+ > Zn2+ >Mg2+ > Na+ > K+ > Li+ F ˉ>Clˉ> NO3ˉ> CH3CODˉ> SO42-> PO43-> S2- 9、SiO2%浓度及胶凝封硅深胶的影响硅溶胶中二氧化硅凝的影响，见图，二氧化硅浓度越高，布朗运动使胶体颗粒互相碰撞机率增多，就可能使胶粒合并成为较大的粒子，从而加快胶凝。硅溶SiO2%为20％～40%范围内，胶液稳性较好。把胶液浓缩而使其高于此范围会引起急剧的粘度上升。还有，在可能使胶液的正负电二重性遭到破坏的情况下，SiO2%含量越大，由于其不稳定性增加而越容易产生凝胶化。凝胶化速度机乎是按浓度的2倍逐增。另外，电二重性遭受破坏的胶液用水稀释后，PH值会向中性值靠排。与因PH值变化而引起稳定化的负面影响相比，浓度下降
而引起稳定化的正面作用更大，所以胶液稀释后会更稳定。10、湿度对硅溶胶的影响硅溶胶水分大量蒸发也能遵致胶凝，因粒子间相互靠扰，以致其间距离小于势垒离粒子表面的距离，于是粒子间吸引作用占优势，在范德华力的作用下，它们就会很快粘运。粒子间更为联系则是由于相互接触处的硅醇脱水缩合而成硅氧键的结果。所以，硅深胶因干燥而引起的胶凝一般是不可逆的。硅溶胶在加热或温度升高的过程中会加速胶凝化。根据通常的化学反应，温度每增加10度，凝胶化速度会增加两倍。
胶体及其性质 一、胶体的由来及其认识的发展 胶体一词，来自1861年T.格雷姆研究物质在水中扩散的论文《应用于分析的液体扩散》。当时发现有些物质（如某些无机盐、糖和甘油等）在水中扩散很快，容易透过一些膜；而另一些物质，如蛋白质、明胶和硅胶类水合氧化物等，则扩散很慢或不扩散。前者容易形成晶态，称为晶质；后者不易形成晶态，多呈胶态，则称为胶体。此种分类并未说明胶体的本质，因为胶状的胶体在适当条件下可以形成晶态，而晶质也可以形成胶态。直到20世纪初超显微镜的发明以及后来电子显微镜的应用，对胶体才逐渐有较清楚的了解. 二、胶体体系的特点 自质点大小这一特点考虑，高分子与胶体质点的大小差不多。例如，分子量为36000的胰岛素（球状）直径约4.0纳米；分子量为42000的蛋白朊长椭球长约11纳米，与一般金溶胶和硅溶胶质点大小相近。有的高分子甚至长达100纳米以上。因此,与大小有关的性质，如扩散、沉降、渗透压、光散射（见胶体光散射）等性质，二者全都相似。胶体研究的许多结果可以应用于高分子体系，从而大大推动了高分子的研究，高分子化学的部分领域也就归入胶体化学的范畴。经典的胶体体系是热力学不稳定体系，是一相（质点）分布在另一相(介质)中的多相分散体系；而高分子质点分散在介质中的这种胶体体系却是热力学稳定的体系，是均相溶液，即高分子溶于溶剂而形成的溶液。如同小分子的溶液一样,只要溶剂不挥发,高分子溶液就可以永久存在。高分子溶液的溶剂挥发后，得到高分子化合物；但若把高分子放入溶剂中，则又自动溶解而形成溶液。于是就把高分子溶液称为可逆胶体，也叫做亲液胶体，以与疏液胶体相对照、相区别。 胶体质点与经典化学所研究的分子不同的另一特点，是其形状的千差万别，从完全对称的球形和比较对称的椭球形,到极不对称的不规则薄片,以至细长的线条。这将对体系的性质，特别是流变性质有重大影响。例如高分子溶液、钻井泥浆、油漆涂料、胶团溶液，以及乳状液、泡沫等的粘度、弹性、塑性及触变性等皆与质点的形状和结构有关（见非牛顿流体）。三、胶体化学中的基本术语 ⑴相—是指物质的物理化学性质都完全相同的均匀部分。体系中有两个或两个以上的相，称为多相体系。 ⑵相界面—是指相与相之间的接触面称为相界面，相与相之间的宏观物理界面。在相互接触的两相中，若一相为气体，相界面称为表面，若是液—固分界面，称为界面。 ⑶分散相—是指在多相分散体系中，被分散的物质。 ⑷分散介质—是指分散相所在的连续介质，又叫连续相。例如：钻井液中，粘土颗粒分散在水中。粘土为分散相；水为分散介质。 ⑸分散度D—是指分散相的分散度，是分散程度的量度，通常用分散相颗粒平均直径或长度a的倒数来表示。D=1／a。 ⑹比表面—是指单位体积（重量）物质的总表面积。比表面= S/V（m-1 ）或比表面= S/W （m2 ／kg）。 ⑺吸附—是指物质在两相界面上自动浓集（界面浓度大于内部浓度）的现象。 ⑻吸附质—是指被吸附的物质。
第一节苯 一、苯技术指标GB3405—89 注：（1）将试样注入100mL玻璃量筒中，在20±3℃下观察，应是透明，无不溶水及机械杂质。 第二节甲苯 一甲苯技术指标
第三节工业硫酸和发烟硫酸一、工业硫酸应符合表1的规定 第四节稀硝酸 一．稀硝酸技术指标W508 第八节磷酸
注：磷酸含量内控制指标为≥84%，二氧化硅≤10 mg/kg。 第五节浓硝酸 第六节液碱 一、液酸技术指标 分析项目单位控制指标 氢氧化钠含量% 测定值 碳酸钠含量mg/kg ≤6000 氯化钠含量mg/kg ≤840铁（以Fe2O3计）mg/kg ≤150 钙+镁mg/kg ≤25硫酸盐（以SO4计）mg/kg ≤700 二氧化硅mg/kg ≤100-200 重金属总量（以Pb计）mg/kg ≤30 氯化钠mg/kg ≤100 第七节液氨 二、检验方法
第九节工业叔丁醇 一、工业叔丁醇技术指标 第十节硅溶胶溶液 第十一节2一乙基蒽醌 一、技术要求 2一乙基蒽醌主要技术规格应符合表1要求: 表1 要求 第十二节磷酸三辛酯 一、技术要求 1、外观：清澈透明油状液体，无可见悬浮物和机械杂质。
2 、酸三辛酯的主要技术规格应符合表1要求： 第十三节工业碳酸钾 本标准采用GB/T 1587-2000 一、技术指标 1、外观：本品为白色粉状或颗粒状。 2、工业碳酸钾应符合表1要求： 表1 要求 第十四节工业用甲醇 一、技术指标 1、工业用甲醇无异臭味、无色透明液体，无可见杂质。 2、工业用醇应符合表1所示的技术要求。(CB 338-2004 )
第一节工业用环己烷 本标准采用SH/T 1673-1999《工业用环己烷》 1 范围 本标准规定了工业用环己烷的要求。试验方法。检验规则、标志、包装。运输、贮存和安全要求. 本标准适用于由苯经催化加氢制得的工业用环己烷 分干式：C6H12 结构式: 相对分子式质量：84.16（按1997年国际相对原子质量） 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB190-90 危险货物包装标志 GB/T1250-89 极限数值的表示方法和判定方法 GB/T3143-82（90）液体化学产品颜色测定法（Hazen单位—铂-钴色号） GB/T4472-84 化工产品密度、相对密度测定通则 GB/T4756-1998 石油、液体、手工取样法 GB/T6324.2-86 挥发性有机液体水浴上蒸发后干残渣测定的通用方法 GB/T7534-87 工业用挥发性有机液体沸程的测定 GB/T12688.6-90 工业用苯己烯中微量硫的测定氧化微库仑法 GB/T17039-1997 利用试验资料确定产品质量与规格相符性的实用方法 SH0164-92 石油产品包装、贮运及交货、验收规则 SH/T1674-1999 工业用环己烷纯度及烃类杂质的测定气相色谱法 3 要求 工业用环己烷应符合表１要求。
无机硅涂料的应用 1、防水涂料 硅溶胶对混凝土、水泥砂浆具有良好渗透力，同时渗透进去的胶体粒子膨胀这就使涂料牢固地粘接在墙上。现在的“立邦漆”等大部分高档乳胶漆都含有硅溶胶。 2、防壁毯装饰涂料 涉及一种呈软包装效果的仿壁毯涂料，用硅溶胶和白乳胶做为助剂，用传统配比制作工艺调配而成，具有良好的软包装饰效果和质感，是目前最新式的高档内外墙装饰材料。 3、种彩色建筑装饰膏 装饰膏中有８３１纤维素，硅溶胶，重钙，多能粉。还可有增塑剂成膜助剂，活化重钙，有机硅乳液等。成膜后表面光滑细腻、硬度高、成本低、工艺简单、适应性强、寿命长。 4、水溶性高光彩瓷涂料 本发明公开了一种水溶性高光彩瓷涂料，由（按重量％计）：硅溶胶３—４，尿素树脂８０，苯丙乳液０．５—１，聚乙烯醇２—３，本发明可以直接用水调节其粘度。无毒、无味、不污染环境，成本较低，附着力较好，色彩丰富，耐磨和耐酸碱。 5、新型水性复合高分子外墙涂料 提供了一种新型水性复合高分子外墙涂料，采用的是二次复合工艺。其组分是硅溶胶、苯丙乳液、各类助剂及颜填料。本涂料既有有机涂料的柔性、又有无机涂料的硬度，涂料软硬适度，耐酸、耐碱、耐高温、耐久性好，施工上墙后同水泥墙面不仅仅表面附着，还形成配位反应，对基层产生渗透，十分牢固。涂膜不产生静电、不易吸附灰尘、耐污染性好、十分有利美化市容。 6、一种防水涂料 提供了一种防水涂料，是乙二醛和硅溶胶作为成膜物质，利用其良好的耐水性能和不透水性，以及对混凝土、水泥砂浆的良好粘结力，并添加了防水剂、早强剂等，使其成为具有一定柔性特征的刚性多功能防水涂料。 7、水性无机双组分富锌涂料的制造方法及该涂料 一种水性无机双组分富锌涂料制造方法及该涂料，该涂料通过将制备好的组分A即粘结剂与组分B即锌粉以1∶2-4的重量比混和而制成，所述组分A的制备包括：1)将含适量锂、钠、钾离子的混合型硅溶胶放入容器加以搅拌，并在搅拌的旋涡稳定的条件下顺序加入总重量比为0.2-10％的硅酸锂，同时不断搅拌，使溶液呈半透明胶体状。该制造方法操作简便、成本低；制成的涂料早期耐水性特好，对基材附着力强且稳定；且无废水、废渣及挥发性气体产生，符合环保要求。 8、一种环保型水性彩瓦涂料及其制备方法 涉及一种环保型彩瓦涂料，其原料为：水份、分散剂、硅溶胶、成膜助剂、杀菌剂。实用而又廉价的产品，必然具有极大的商业价值；3.由于产品无毒、无味、不燃不爆，无论对生产环境的安全、生产和使用人员的集体健康来说都是十分有益的。 9、具有自洁、抗霉、灭菌及净化空气作用的水性功能涂料 是一种具有自洁、抗霉、灭菌及净化空气作用的水性功能涂料，水溶性树脂或聚合物乳液或硅溶胶以及它们的复合物。该涂料可用于各种混凝土、金属或木质等建筑物的内、外表面，亦可用于家具、办公用具、交通工具等，应用范围。 10、抗日光隔热涂料 涉及一种抗日光隔热涂料，它的组分和含量(重量份)为苯丙乳液7-15、三聚氰胺改性聚乙烯醇粘合剂4-8、聚醋酸乙烯2-20、硅溶胶(液态)3-7、尿素0.3-0.8、粉状硅酸盐纤维1-2、明矾0.3-0.8。它有极好的反射太阳光的作用和隔热保温性能，并且涂层不龟裂、硬度好、表面 11、一种环保型光催化内墙涂料 该涂料的特征在于具有以下各原料组分及重量百分配比：硅丙乳液和聚丙烯酸酯乳液中的一种或两种的混合液为10-35％、硅溶胶为5-15％、纳米级的锐钛矿相或锐钛矿相和金红石相的混合相二氧化钛颗粒，本发明的环保性光催化内墙涂料可有效降解周围空气中污染物质，净化室内空气，特别是对室内的甲醛、甲苯等有害有机物质进行降解，且具有抗菌、自净、消雾等功能。 12、光催化空气净化水性环保内墙涂料 提供一种光催化空气净化水性环保内墙涂料，主要应用于建筑内墙的涂装。其主要特征是以
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。
HX- HX-是胶体二氧化硅的简称，其基本成分是无定型二氧化硅，并以10~20纳米的粒径均匀地分散于水中。其外观为乳白色或青白色半透明状胶体溶液，是一种良好的无机粘结剂，具有无毒、无味、耐高温、隔热、绝缘性能好、比表面积大、吸附力强、热膨胀系数低等优点。 二、的性能 1、具有较大的吸附性：硅溶胶中无数胶团产生的无数网络结构孔隙，在一定的条件下对无机物及有机物具有一定的吸附作用。 2、具有较大的比表面积：比表面积一般为250~300平方/g。 3、具有较好的粘结性：因其胶团尺寸均匀，并在10~20nm左右，自身风干即产生一定的粘接强度，但强度较小。如将硅溶胶加入某种纤维或粒状材料中，然后干燥固化即可成坚硬的凝胶结构，会产生较大的粘接性（一般46.7Kg/cm2左右）。 4、具有良好的耐温性：一般可耐1600℃左右。 5、硅溶胶具有较好的亲水性和憎油性：可以用蒸馏水稀释至任意浓度，而且随稀释度的增加而稳定性增强。但加入有机物或多种金属离子中又可产生憎水性。 6、硅溶胶具有“高度的分散性”，“较好的耐磨性”和良好的“透光性”等。因此，可作为良好的“分散剂”，“防腐剂”，“絮凝剂”，“冷却剂”和特殊的“光学材料”等。 三、的用途 1、应用于精密铸造业：代替硅酸乙脂使用，无毒性；不仅可以降低成本，用于制作零件，尺寸精确度高，铸件光洁度好，可使壳型强度大，造型比使用水玻璃质量好；用于铸模的耐高温涂料，可以使涂层具有较好的耐热性，减少高温下熔融金属与模具的损耗，并有助于脱模。 2、应用于涂料行业，能够使涂料牢固，具有耐水、耐火、耐污、耐高温、涂膜强度大、色泽艳丽、不褪色等优点。还可以应用于耐酸、耐碱、防火涂料和远红外线辐射涂料。 3、应用于耐火材料的粘结剂：具有粘结强度高、耐高温（1500~1600℃）等优点。 4、应用于纺织业：可以用做纺织上浆助剂，减少断头率；在织物染色中使用，因具有粘结性，可以形成优良的保护液，增加染色的附着力等等。
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。
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。
关于“纳米硅溶胶”的研究与论述 巫庭生 前言：百年以前，法国普兰特先生发明了硫酸电池，大大方便了世界工业革命。可是，百年来，地球受到硫酸电池造成的环境污染也让人类很伤脑筋。七十年代初，我在军工七五五厂，被厂里派往西北各导弹基地及矿山巡查，了解用我厂制造的碱性电池的使用情况。在矿山，发现矿工的衣服经常被硫酸电池溢出的酸液烧焦衣服，甚至有的矿工后屁股被烧伤。当时，出于一种无产阶级感情的激发，脑子立即萌生出一种要解决硫酸固化的念头…… 通过十几年的艰辛研制，终于在九二年三月四日国家科委成果办在北京隆重发布，推广发明产品LN型—“硫酸凝固剂”。国际命名为“硅溶胶”，由于此新材料达到1—100纳米的技术范围，我们故命名为“纳米硅溶胶”。 “纳米硅溶胶”的诞生，给电池制作的厂家生产系列胶体电池提供了最佳电解质，也给硫酸电池带来了更新换代的必然，同时，也解决了百年来地球村受硫酸电池严重污染的痛苦。 用“纳米硅溶胶”制造出的胶体电池具有如下八大优点： （一）寿命长：由于胶体电池电解质属高分子结构，凝胶以后，酸液上下均匀，不易产生极板硫酸化，铅粉也不易脱落，因此，寿命 比普通铅酸电池延长一倍以上。 （二）胶体电池属环保电池，其特点是充电时不易产生酸雾，不溢酸，不漏酸，不污染环境。
（三）胶体电池可以充电保存（自放电极微小），电池在库内存放二年装车即可启动，同时入库存二年后还可以100%充进电。（四）高低温性能好，低温-40℃至高温80℃内仍能正常使用，低温-20℃电池容量仍有80%以上。 （五）可高倍率放电，大电流充放电，快速充电，同时。胶体电池可以断路27天不损害，普通铅酸电池断路二小时即报废。 （六）胶体电池充电接受能力比普通铅酸电池快50%，最符合太阳能电池充电储存。 （七）胶体电池容量不易衰减，（其峰值比普通铅酸电池长3 倍），电动摩托车行驶8个月后，电池充电后还能保持100%充足电。（八）防震性能好，由于胶体电池内的凝胶粘结住正负极板和隔板，使铅粉不易脱落，因此电池寿命肯定比普通铅酸电池好。 关键词：纳米硅溶胶、凝胶、触变原理、电性能、胶体电池、气硅、两种材料的区分（硅胶和气胶）、电解质的应用和分析。 一、对纳米硅溶胶材料的认知 首先，我们应该知道，什么是纳米？科学家告诉我们，纳米是长度单位，原称“毫微米”。就是10的负九次方（即10亿分之一米）。纳米科学与技术称为纳米技术，是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。从具体的物质说来，人们往往用“细如发丝”来形容纤细的东西，其实人的头发丝一般直径为20-50um，并不细。单个细菌用肉眼看不出来，用显微镜测出直径5 um也不算细。极而言之，最
型号： SW-30 酸性（30°） 指标名称标准检验结果 氧化钠含量Na2O% 0.06 0.045 二氧化硅含量SiO2 30-31 30.35 比重(25℃) 1.19-1.21 1.21 PH值 2.0-4.0 3.0 黏度（mpas）(25℃)≤7.0 6.0 平均粒径（nm）10-20 11.5 性状： 1. 硅溶胶具有较大的吸附性:硅溶胶中无数胶团产生的无数网络结构空隙,在一定条件下能够对无机物及有机物具有一定的吸附作用. 2. 硅溶胶具有较大的比表面积:一般为:150-300M2/g. 3. 硅溶胶具有较好的粘结性:因其胶团尺寸均匀,在10-20m/u左右,自身风干即产生一定的粘结强度,但强度较小,如果将硅溶胶加入到某种纤维或粒状材料中,然后干燥固化即可成为坚固的凝胶结构.会产生较大的粘结性。（一般为46.7kg /cm2） 4. 硅溶胶具有良好的耐温性:一般可耐1600℃左右的高温。 5．硅溶胶具有较好的亲水性和较强的憎油性：可以用蒸馏水或无离子纯水稀释至任意浓度，而且随稀释度的增加而稳定性增强；当加入到有机物或多种金属离子中，又可以产生憎油性。 6．此外，硅溶胶具有高度的分散性、较好的耐磨性和良好的透光性等，因此可以做良好的分散剂、防腐剂、絮凝剂、冷却剂等等。 [用途] 1.应用于精密铸造业:代替硅酸乙脂使用,无毒性.不仅可以降低成本,改善操作条件,尺寸精确度高,铸件光洁度好,可使壳型强度大,造型比使用水玻璃质量好.用于铸模的耐高温涂料,可以使涂层具有较好的耐热性,减少高温下熔融金属对模具的损耗,并有助于脱模. 2.应用于涂料行业:能够使涂料牢固,,具有耐水,耐火,耐污,耐高温,涂膜硬度大,色泽鲜艳,不褪色等优点.还可以应用于耐酸,耐碱,防火涂料和远红外线辐射涂料. 3.应用于耐火材料的粘结剂:具有粘结强度高,耐高温(1500-1600℃)等特点. 4.应用于纺织业:可以用做径纺上浆助剂,减少断头率.在织物染色中使用,因具有粘结性,可以形成优良的保护液,增加染色的附着力,等等. 5.应用于造纸业:作为感光纸的处理剂,玻璃纸的防粘剂；其他办公用纸经处理后,可以提高打印效果,使显色更加鲜明. 6.应用于催化剂:在催化剂的生产中,在一定的条件下,作为载体来加速催化速度,以提高生产效率. 7．石油方面的应用:在芳腈类生产中以硅胶单体为催化剂,对提高芳腈回收率开辟了一个新的途径.在石油工业中,用硅溶胶做粘结剂和催化剂. 8.蓄电池中的应用:普通铅酸蓄电池使用寿命短，若使用该产品可以配置成固体蓄电池的电解液，就大大提高了蓄电池的使用寿命；同时，普通电解液硫酸,在机动车急转弯时容易溢出,但固体蓄电池电解液的使用就很好的解决了这个问
表征材料疏水性能的指标：接触角，滚动角（前进接触角和后退接触角之差） 决定因素：材料的表面能，材料的粗超程度。 具有低的表面能和粗超度。 疏水薄膜的化学成分主要考虑有机聚合物, 其疏水分子中除了碳以外, 含有大量低表面能的硅、氟等原子基团, 可以有效的降低材料的表面能, 从而使薄膜对水接触角增大。 氟系有机物、聚氟硅烷( FAS) 、有机硅聚合物等都具有较低的表面自由能, 也是目前研究和应用较多的疏水成膜剂 Takashi Monde 等人利用溶胶- 凝胶法制备了支链状的聚氟硅烷薄膜, 发现其具 有很好的热稳定性, 且具有低表面能的氟化物存在于薄膜的最表层。有机硅聚合物制成的薄膜具有较好的牢固度, 且不影响玻璃光学性能、无毒、无腐蚀, 也是良好的疏水物质。聚四氟乙烯( PTFE) 的特点一方面具有低表面能, 另一方面具有良好的化学稳定性, 但其缺点在于高熔融状态、高粘度和不溶性, 使得它难以制备和操作 除了本身化学组成外, 表面结构也控制着薄膜的浸润性 等人通过溶胶- 凝胶法将表无机疏水薄膜常用的制备方法有采用溶胶- 凝胶法、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积和氟硅表面活性剂原位修饰等。其中化学气相沉积法的原理是把含有构成需要元素的一种或几种化合物、单质气体供给载体, 借助气相作用, 在载体表面上进行化学反应生成要求的薄膜。其中化学气相沉积法制备薄膜产量高, 可在线生产, 能耗低, 比较适合制备金属氧化物多孔薄膜, 但反应条件苛刻, 工艺及装置复杂, 设备投资大。溶胶- 凝胶法是制备无机膜的比较成熟的方法, 一般分为胶体凝胶法和聚合凝胶法。胶体凝面粗糙度控制在20～50nm 之间, 使接触角达到165°。Hong B S 等人利用增加膜层表面粗糙度的方法提高了膜的疏水性, 但获得的透明薄膜不具备减反射性。通过相分离、刻蚀、固体表面添加有机疏水物等方法控制表面粗糙度, 不但可以得到具有预期疏水性能的表面结构, 而且可以同时满足表面的机械特性和透明度等要求。多孔的无机氧化物薄膜与玻璃、陶瓷等结合强度良好, 而且耐高温、耐腐蚀, 绝缘性好, 所以与有机疏水材料的复合将具有优异的综合性能, 在保持材料疏水性的同时对环境具有较好的适应性。比如SiO2 膜由于具有耐热性、耐候性、透明性、低折射性、低介电性等优良性能而在汽车玻璃、厨房用具、建筑玻璃、微电子集成电路等方面表现出广泛的应用前景。但是, SiO2 本身所具有的亲水性限制了其性能的发挥和实际应用。因此, 有必要对硅溶胶进行疏水改性的研究。
硅酸钠的物理、化学性质及用途 固体硅酸钠南方多称水玻璃，北方多称泡花碱，硅酸钠的水溶液通称水玻璃。纯固体硅酸钠为无色透明固体，市售硅酸钠多含有某些杂质略带浅蓝色。 硅酸钠的生产方法分干法（固相法）和湿法（液相法）两种。 干法生产是将石英砂和纯碱按一定比例混合后在反射炉中加热到1400 ℃左右，生成熔融状硅酸钠；湿法生产是将烧碱水溶液和石英粉在高压釜内共热直接生成水玻璃，经过滤浓缩得成品水玻璃。 分子式 Na2O·mSiO2 石英砂和碱的配合比例即SiO2和Na2O的摩尔比决定着硅酸钠的模数M，模数即显示硅酸钠的组成，又影响硅酸钠的物理、化学性质，因此不同模数的硅酸钠有着不同的用处。广泛应用于普通铸造、精密铸造、造纸、陶瓷、粘土、选矿、高岭土、洗涤等众多领域。 技术指标 硅酸钠水溶液的技术指标 指标名称技术指标 二氧化硅（%）≥24.6 ；≥26.0 ；≥29.2 ；≥25.7 氧化钠（%）≥7.0 ；≥8.2 ；≥12.8；≥10.2 水不溶物（%）≤0.20 ;≤0.38 ;≤0.36 ;≤0.38 铁（%）≤0.02 ;≤0.09; ≤0.08 ;≤0.09 水余量 波美度35.0-37.；0. 39.-0.41；0 .50-.0.52.；0. 44-0.46 模数 3.5-3.7; 3.1-3.4 ;2.2-2.5 ;2.6-2.9 固体硅酸钠的技术指标 指标名称技术指标 模数（M）3.5-3.7 ;3.1~3.4 ;2.6~2.9 ;2.2~2.5 可溶固体（%）≥99; ≥99 ;≥99 ;≥99 铁(%) 0.12 ;0.12 ;0.12; 0.10 用途 水玻璃的用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门。在化工系统被用来制造硅胶、白炭黑、沸石分子筛、五水偏硅酸钠、硅溶胶、层硅及速溶粉状硅酸钠、硅酸钾钠等各种硅酸盐类产品，是硅化合物的基本原料。在经济发达国家，以硅酸钠为原料的深加工系列产品已发展到50余种，有些已应用于高、精、尖科技领域；在轻工
结合剂 把由耐火粗颗粒料和粉料组成的散状耐火材料胶结在一起的物质，又称“胶结剂”。用作耐火材料的结合剂，不但要求具有较好的冷态和热态结合强度，而且要求具有较好的施工(成型)性能和使用性能。 分类耐火材料，尤其是不定形耐火材料所用的结合剂，随被结合材料的性能及用途不同而不同，品种繁多，一般按结合剂的化学性质和结合剂的硬化条件分类。 按结合剂的化学性质分有无机结合剂和有机结合剂。 (1)无机结合剂。按其化合物性质可分为6类。第1类为硅酸盐类。包括硅酸钙水泥、水玻璃(包括硅酸钠、硅酸钾水玻璃)和结合粘土。第2类为铝酸盐类。包括普通铝酸钙水泥(也称矾土水泥或高铝水泥)、纯铝酸钙水泥、铝酸钡水泥、含尖晶石铝酸钙水泥等。第3类为磷酸盐类。包括磷酸、磷酸二氢铝、磷酸镁、磷酸铵、铝铬磷酸盐、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等。第4类为硫酸盐类。包括硫酸镁、硫酸铝、硫酸铁等。第5类为氯化物类。包括氯化镁(卤水)、氯化铁、聚合氯化铝(又称碱式氯化铝)等。第6类为溶胶类。包括硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶等。 (2)有机结合剂。按制取方法分为两类。第l类为天然有机物，即从天然有机物中分离出的，包括淀粉、糊精、阿拉伯树胶、海藻酸钠、纸浆废液、焦油和沥青等。第2类为合成有机物，即通过化学反应或缩聚反应而合成的，包括甲阶酚醛树脂、线性酚醛树脂(又称酚醛清漆)、环氧树脂、t聚胺脂树脂、脲醛树脂、聚醋酸己烯脂、聚苯己烯、硅酸己酯、聚己烯醇类树脂、呋喃树脂等等。 按结合剂硬化条件分有水硬性、气硬性和热硬性结合剂。
(1)水硬性结合剂。加入散状耐火材料集料中、加水混合均匀并成型后，在潮湿条件下养护才能发生正常的凝结与硬化的结合剂，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥。 (2)气硬性结合剂。与散状耐火材料集料混合成型后，在自然干燥条件(常温)下养护即可发生凝结与硬化的结合剂，这类结合剂使用时一般要加硬化剂，如水玻璃加氟硅酸钠，磷酸或磷酸二氢铝加铝酸钙水泥或氧化镁，氧化硅微粉加铝酸钙水泥或氧化镁等。 (3)热硬性结合剂。与散状耐火材料集料混合成型后，在加热烘烤时才能发生硬化的结合剂，如磷酸、磷酸二氢铝、甲阶酚醛树脂等。 结合机理耐火材料用的结合剂，随结合剂的化学性质不同，其结合机理也不同。 (1)水化结合。借助于常温下结合剂与水发生水化反应生成水化产物而产生结合作用。如铝酸钙水泥加水后，发生水解和水化反应生成六方片状或针状 CaO?A12O3?10H2O(CAHl0)、2Ca0?AL2O3?8H2O(C2AH8)和立方粒状 3Ca0?AL2O3?6H2O(C3AH6)晶体和氧化铝凝胶体(AL2O3gel)，形成凝聚一结晶网而产生结合，反应如下： 又如p—AL2O3加水混合时，会发生水化反应而生成单斜板状、纤维状或粒状三羟铝石(Bayerite)和斜方板状勃姆石(Boehmite)而产生结合作用。反应如下：水化结合的结合剂在常温下进行水化反应需要有一定的时间，因此有一定的凝结与硬化时间。 (2)化学结合。借助于结合剂与硬化剂(又称促凝剂)，或结合剂与耐火材料集料之间在常温下发生化学反应，或加热时发生化学反应生成具有结合作用的化合物而产生结合。如硅酸钠(水玻璃)结合剂加氟硅酸钠硬化剂时，发生如下反应：
编制说明 本工艺规程共分三部分： 第一部分：硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸特点 第二部分：硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸工艺流程 第三部分：硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸工艺规程 其中第三部分又分为一下四项内容： 1、材料 2、工艺装备 3、工艺参数 4、工艺要求及操作要点 本工艺规程是硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸通用工艺规程，但其中某些主要参数是结合本公司实际生产而确定。 本工艺规程中的不尽之处，请参阅《产品标准工艺卡》及《工艺技术命令表》
溶解熔芯 硅溶胶、水玻璃复合精铸工艺规程 一、 特点 1、 硅溶胶、水玻璃型壳采用面层和过度层恒温恒湿制壳，被层采用化学 硬化法，能使型壳迅速硬化而建立湿强度，故工艺周期短、工时消耗少、生产效率高。 2、 水波离价廉易购，货源充足，其价格仅相当于其他两种粘结剂的1/20～ 1/30。 3、 水玻璃性能稳定，耐火材料对涂料的稳定性影响小，制壳过程中对生 产现场的温湿度的要求也不象其他粘结剂那样严格。 4、 水玻璃型壳熔模铸型选的主要问题是铸件尺寸精度较低，表面质量较 差，难以满足外观质量高的要求，用硅溶胶工艺做面层和过度层可以很好的互补各自的优缺点，即减低成本又能提高外观质量。 5、 硅溶胶、水玻璃复合工艺熔模铸选适用于精铸不锈钢、碳钢、合金钢、 球铁、铝合金等精铸件。 二、 1、碳钢工艺流程 ` 2、不锈钢工艺流程： 蜡处理 射蜡 修蜡 组树 清洗 焙烧 脱蜡 制壳 蜡处理 压蜡 熔芯 压模头 修蜡 蜡检 组树 清洗 制壳 脱蜡 焙烧 浇注 振壳 切割 抛丸 精喷 检验 焊补 整修 检验 入库
浇注振壳切割磨浇口（固熔化处理） 抛光钝化焊补修整咬酸喷砂抛丸 三、工艺规程 （一）蜡处理 1、材料 1）材料种类：石蜡、低分子聚乙烯蜡（可选用成品模料） 2）材料性能： ①石蜡的性能指标： 熔点（℃）软化点（℃）抗拉强度（MPa）伸长率（%）自由收缩率（%）灰分（＜%）52～70 ＞30 0.23～0.3 2.0～2.5 0.50～0.70 ≤0.11 密度(g/㎝3) 水分(%) 含油量(%) 机械夹杂物针入度灰分（＜%） 0.88～0.91 ～35 ＜0.5 无—无 ②低分子聚乙烯蜡的性能指标 熔点（℃）软化点（℃）抗拉强度（MPa）伸长率（%）自由收缩率（%）灰分（＜%） 54 ～35 0.18～0.2 2.8～3.0 0.60～0.69 ＜0.03 2、工艺装备： 脱蜡槽、水洗槽、化蜡桶、搅蜡机、100目过滤网 3、工艺参数： 1）热水温度：100℃ 2）加热温度：100℃ 3）沸腾时间：1h 4）搅拌时间：直至模料的白点消失 5）关掉蒸汽后静置沉淀时间：1.5～2h 6）在蜡桶中静置时间：≥4h 7）静置后冷却时间：2h
特种硅溶胶与特种耐火材料
铸造用硅溶胶 ●使用性能要求 ?优良的常温稳定性?与耐火材料良好的兼 容性 ?较快的干燥速度?较高的湿强度 ?适中的高温强度?较低的残留强度●性能指标要求?SiO2%: 15~50 ?粒经（nm）: 5~100?pH:3-7 或9-10.5?Na2O%：0.3~0.8?粘度（25℃）：5-16?比重：1.1~1.4
快干（加强型）硅溶胶 ●普通硅溶胶通过物理或化学方法改性、使其更适合 精密铸造使用的硅溶胶 ●特点 ?湿强度高，是普通硅溶胶的1.3~2倍 ?高温强度与普通硅溶胶相当 ?残留强度低 ?透气性好 ?层间干燥时间短 ?对干燥环境的要求较低 ?浆料寿命与普通硅溶胶相当或更长 ?快干胶的粉液比较高、浆料的流动性、流平性较好 ?更适合机械手操作
快干（加强型）硅溶胶的类型 类型一：化学改性 ?改性与快干机理 加入铝、锡、铅、锌等金属离子，改变胶体水化层，促进凝胶 硅溶胶呈酸性、中性、或碱性 典型代表：LUDUX 酸性系列SK、CL、HSA ?优点 a. 酸性胶对pH值不敏感(Ph 4-7)，浆料维护少 b. 高聚物的加入使裂壳倾向小 c. NaO%含量低 e. 与锆粉形成的浆料稳定性更好 ?缺点 a. 成本高 b. 粘度高、流变性较差。形成浆料的涂附性、渗透性差，与耐火粉料的附着性均比碱 性快干硅溶胶差，涂层厚 c. 浆料老化后与正价金属离子反应，影响铸件表面质量。 d. 干燥时间较碱性快干硅溶胶长。 e. 对干燥环境要求较碱性快干硅溶胶严格，与普通胶类似。
快干（加强型）硅溶胶的类型 类型二；物理改性 ?改性与快干机理 加入高聚物改变胶体结构，促凝胶；同时高聚物又是有机粘结剂，有效改善硅溶胶的综合使用性能；或加入特种纤维改善硅溶胶的性能，碱性硅溶胶，稳定性好典型代表：REMOSAL系列LPBV、SPBV ?优点 a. 湿强度较高，减少型壳涂层，因制壳和脱蜡引起的裂壳现象较少 b. 浆料的流变性及涂附性较酸性胶有明显的优势，粉液比高，涂料成本低 c. 浆料的渗透性、脱水性能较酸性胶优良，浆料与耐火骨料的粘接、附着更好，型 壳涂层更薄，湿强度更高。 d. 更好地改善型壳的透气性。 e. 型壳残留强度低 f. 对干燥环境的要求相对较低，有利于生产工艺和产品质量的稳定。 g. 干燥更快,一般层间干燥时间平均2h~3h。 ?缺点 a. 浆料对pH值敏感，需定时对浆料进行维护（加入氨水）保持pH值大于9.4。 b. 不能高速搅拌。