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
小的物质单位是原子，一纳米大体相当于4个原子的直径。而这么细的长度单位，实际就是“超细技术”。
我们要研究的是纳米材料，如何应用到电池内部制作“纳米电池”。在纳米尺度下，物质中电子的波性“量子力学性质”和原子的相互作用将受到尺寸大小的影响。如能得到纳米尺度的结构，就可能控制材料的基本性质和熔点、磁性、电容甚至颜色，而不改变物质的化学成分。例如，用超微粒子（即从煤灰里提取出来的玻璃微珠）加进橡胶制作汽车轮胎，其硬度会更高，且不脆裂；因这种无机的超微粒微珠加入橡胶后，将粘在聚合物分子的端点上，而构成新的物质。如要加工电池壳，做出的电池壳体透气性和强度会更好，特别是它能和胶网相联，可大大提高胶体电池使用寿命。
二、纳米硅溶胶的制作方法
纳米硅溶胶是高科技产品。这种新型产品在国际国内的生产方法可分为四种：一、沉淀法；二、冷冻法；三、超滤法；四、离子交换法。
国际七十多年来，一直在摸索提高胶体电解质的质量水平。回忆在五十年代时期，国际国内制作“纳米硅溶胶”采用了原始的“沉淀法”，制作出的产品灌装电池，电池内阻大，自放电大，充电接受能力低，寿命也短。第二阶段在六十年代国际国内改为冷冻法或超滤法，生产出的硅溶胶产品灌装的胶体电池，在电性能上虽有改进和提升，但还是达不到电性能要求。到了七十年代，上海中硅胶体电池研究所采用了自研的设备，应用超滤和离子交换法，共八道自动化生产流水线，终于在九十年代生产出合格的“纳米硅溶胶”。
纳米硅溶胶的问世，给全国铅酸电池厂带来了福音，它被广泛应用于邮电、通讯、汽车、坦克、电动汽车、UPS电源、太阳能电池等领域。一种新型材料的诞生，它可使一个行业达到一种质的飞跃，也使我国的硫酸电池换代，大大降低了国家受硫酸电池污染的困扰。
三、硅溶胶和气相二氧化硅
目前，我国胶体电池应用“硅溶胶”和气硅作为电解质，制作出各种类型的胶体电池。
硅胶和气硅同属硅石制作出来的二氧化硅，但是材料的质量和纯度大不相同。因为，它是两种不同路线制作生产出来的二氧化硅。前者是液硅，后者是粉末状（气硅）。我举个例子：气硅粒径300毫微米，硅溶胶的粒径2~10毫微米，两种材料不是一个等级。最重要的是，蓄电池极板孔率只有16个毫微米，隔板孔率也只有16个毫微米，如果气硅粒径在300个毫微米，怎么会做好胶体电池呢？另者，气硅在灌装小密电池时，配比好再进电池里，硅含量高，灌装有困难，硅含量低，电池电解质会水化分层；电池失水严重。所以，气相二氧化硅制作胶体电池是不合理的，是失败的，制造不出好的，长寿命的胶体电池。
四、硅溶胶新材料的特性
化学上定义分散质粒子介于1~100 nm的分散体系为胶体。固定铅酸蓄电池电解液的胶凝剂通常有硅酸、硅酸盐及有机硅等。对于硅溶胶来说，它是一种彼此连接的三维网络结构，一般要通过两步才能形成胶体。第一步是可逆阶段：以“弱”氢键合通过硅酸根离子（SiO4）作桥梁，把电液中（低pH值）的带正电荷的SiO2粒子联系起来，发生聚集作用；
第二步是不可逆阶段：SiO2粒子间硅氧键（Si—O—Si）桥的形成，发生非常强大的分子间键合。通常完成第二阶段的胶体才可用于蓄电池。五、成胶影响因素
影响成胶的因素有很多，其中最主要的是温度、pH值、盐的浓度与类别、SiO2粒度与含量
1、温度：可以按照阿仑尼乌斯（Arrhenius）关系式，每升高10 ℃
成胶速率成倍增加。
2、PH值：
PH值主要影响表面电荷及ξ（Zeta）电位。二氧化硅的零点电荷大约在pH=2，在高PH值（pH>2）时，因在SiO2粒子表面存在（—SiO—）基团而表面呈负电荷，在低PH值（pH<2）,(甲)硅（烷）醇（—SiOH2—）基团的离子化作用，而使表面带正电荷，在PH值低于2时，电池电液硫酸中的H,对形成硅氧烷键具有催化作用。
3、盐的浓度与类别：
SiO2碱反应生成硅酸与硫酸盐，盐的浓度高，会减少ξ（Zeta）电位，会降低相邻球型SiO2粒子间相互排斥作用的势能。因此这就增大了凝胶的强度。盐的离子可作为SiO2粒子间的桥梁，减少成胶的难度（即容易成胶），在铅酸电池电液（低pH值）里形成带正电荷的SiO2粒子的硫酸盐离子胶体。但必须注意硫酸盐的浓度范围应控制在1.0 wt%～2.5 wt%,这样对电池在深度放电后的恢复有帮助。另外，在完全放电状态下可以长期放置，硫酸盐可以降低PbSO4的溶解度（即所谓“同名离子”效应）。
4、硫酸盐类别（比如Na、Li、K……）对胶体影响较大，一般认为Li(锂水玻璃)成胶后析出液体少，胶稳定性好，强度约3㎜陷入深度，K次之，Na较差。
5、SiO2粒度与含量：
较高的SiO2含量，孔径与孔体积都降低，通常SiO2含量影响胶体结构，SiO2浓度越低，就越可能得到最合适的孔率。但还需要一定SiO2浓度去发展与保持一种稳定的胶体结构，其中也与配位数有关，配位数与SiO2总含量有关。
6、SiO2粒子大小：
一般选用7～40nm，粒子大小对孔结构发挥着主要的影响，即大颗粒给出大孔，小颗粒给出小孔。还必须注意低表面积的粗粒子会引起胶体强度降低。因此最重要的是用合适粗细度的SiO2粒子，才能有合适的硅胶粒子。
六、国内外成胶法
通常用3类原料来制备蓄电池用胶体：
即（A）水玻璃；（B）气相法生产的SiO2；（C）胶态SiO2溶胶。
七、胶体的研制
我们以液态SiO2溶胶为原料经八道工序全密封自动化流程生产胶体，产品命名为“LN型”系列，该产品执行Q/XP001-06标准。
液态SiO2溶胶的胶体结构形式与气相法SiO2的胶体结构不同，通常这种胶体取决于SiO2总浓度有关的一定配位数，即球型SiO2三维“聚集束”。
液态SiO2胶在5MH2SO4成胶过程，遵循通常的胶体碰撞（Col l：Sion）原理，即粒子首先是聚集，然后随时间的推移，形成硅氧（烷）键，在电池电液（低p H值）的硫酸溶液中，溶胶带正电荷，在彼此相邻的二氧化硅粒子之间的硫酸根离子（SiO4）起一种“桥”的作用，促进硅氧烷键的聚集反应，随着时间的推移，发生凝聚作用（聚集的发展与长大）这便是粒子间的“细颈”的形成，它是通过SiO2溶解与再沉淀作用的重排过程。
八、主要技术指标
我们研制成功的LN-1型硫酸凝胶剂已达到纳米级别，是在七十年代国际胶体化学取得该产品的初步成果的基础上，研制成功的核心技术W3B稳定剂，克服了水化分层等缺陷，提高了胶体的触变性能。在蓄电池活性物质的寿命期内，胶体不水解、不龟裂，形成的毛细网状结构具有内阻小的特点。由于W3B稳定剂配方中化学成分的辅助作用，使蓄电池获得了容量突破，放电稳定，放电态搁置时间长等，给我国铅酸电池制作VRLA胶体蓄电池开创了条件。
高质量的胶体蓄电池用纳米电解剂（凝胶剂）的问世，可以一改铅酸蓄电池寿命低，维护不方便，污染环境，伤害人体衣物等缺点。同时，可以保持原有价格低廉的优势（因寿命循环次数可以提高30 %～
50 %），为社会节约数目可观的费用。
九、LN胶体蓄电池的电性能及变化
用研制出来的LN型凝固剂配制成胶体电解液，然后灌注于制备好的铅蓄电池内，制成胶体蓄电池，以下称之为LN胶体蓄电池。对这些LN胶体蓄电池进行试验，得出以下结果。
1、容量
额定容量的比较，在五十年代初，胶体电池的额定容量比液体电池的低10%~15%，因为它用含高杂质的水玻璃生产的胶体电解液，其内阻也大于硫酸水溶液的内阻。而到九十年代LN型凝胶剂采用了纳米技术，产品内加入某些添加剂使产品中的分子团3223与323粒子非常均匀，使电解液的内阻较小，而且电池也永不水化分层。所以，采用LN
型凝胶剂配制的电解液的AGM胶体电池的额定容量无损失，并且容量保持性大大提高。
2、低温放电
硫酸电解液在低温状态下，粘度急剧变化，内阻显著增大，而AGM 胶体电池由于胶体具有较大热容量，低温起动性能反而比液体电池的好。如-18oC放电时，胶体电池比液体电池容量提高5%，-30oC放电时，大约可提高10~15%，因此，可看出AGM胶体电池低温性能优于液体电池放电性能。而且LN型凝胶剂采用了纳米技术和新型添加剂，所配制出来的胶体电解液的内阻较小，生产出来的蓄电池的低温放电性能就更好。
3、失水性
在液体电解液中，在充电过程中，正极到70%充电状态时，氧即开始析出，负极到90%充电状态时，氢才开始析出，这说明了氧先于氢从液体中析出，为此设计了“氧循环”的铅蓄电池，其原理是新生（O）扩散
到负极与绒状Pb反应，称之为阴极吸收。实现氧循环的关键是氧以气相迁移，自由扩散和保持过量的负极活性物质。胶体电解液在运行中产生裂缝，为氧的扩散提供了通道，促进了氧的再化合，所以LN胶体蓄电池在充/放电循环中，气体析出少，以致失水减少，一般失水量为液体电池的50%。
4、搁置寿命
鉴于LN型胶体电解液采用纳米技术，在极板表面均匀形成的是‘PbSiO3’的晶核，而不是难溶的‘PbSO4’，因此胶体蓄电池有良好的抗极板硫酸盐化及减少板栅腐蚀的能力。不论哪类铅酸蓄电池只要采用LN型硫酸凝固剂，经初充电完毕后，存放于库，一年后电池仍性能良好，用国际IC标准放电检测仍合格，装机可立即启动。
5、使用寿命
由于LN型胶体电解液具有超强的渗透能力，AGM隔板由于高渗透性胶体的加入，隔板的强度大大增加，提高了隔板的湿回弹性，确保了电池的紧装配性，因此延长了极板铅膏软化脱落时间，从而延长了电池的使用寿命。经实验证明：LN胶体电池寿命比液体电池寿命延长1倍以上。
6、充电效率
LN胶体电池的电动势稍高（但通过设计可克服），在定电压情况下，因其电解液无分层现象，以致充电末期电流下降稍快（但从有效使用曲线看，时间较长），而充电时间短（可大电流及快速充电），一般
少约30%的时间。充电效率液体电池为75%，LN胶体电池为90%以上，所以，符合国家节能减排要求。
结束语：
随着中国经济的发展，燃油汽车拥有量剧增，汽车尾气排放成为城市大气污染的主要来源之一，为此中国政府将环境保护作为实施可持续发展战略的重要内容，国家于1996年启动电动汽车重大科技产业化工程项目，包括概念车的研制，电动车关键部件攻关（电池、电池管理系统等）。研发电动车电池的种类很多，有铅酸电池、镉镍电池、氢镍电池、钠-氯化镍电池、锂离子电池、酸铁锂电池、燃料电池等。
根据中国电动车发展计划，期望将公交车、出租车作为电动车使用的首要地位，因此需要发展价格低廉的低速电动汽车电池，1991年国家将电动车铅酸电池的研究开发列为重点项目，目前存在的最大问题是电池均匀一致性差，但随着胶体VRLA铅蓄电池的问世，不但基本克服了一致性差的弊病，而且循环使用寿命可延长30～50%、低温放电性能大幅改善、搁置寿命延长了4～5倍、耐气候温度变化100℃以上、耐过充过放等特性突破，更好地满足了商业化要求。可以预见到，在不久的日子里，各种中小类型漂亮的电动汽车很快会进入各个家庭，万民受益，人人开心……
上海中硅胶体电池研究所
2016-08-08
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。
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 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。
纳米硅溶胶的用途 我厂年生产优质酸性，碱性硅溶胶2000吨公司网址：https://www.doczj.com/doc/423149531.html, 【硅溶胶产品简介】硅溶胶是无定形二氧化硅在水中的分散体系，其分子式可表示为mSiO2?nH2O。外观多呈乳白色或淡青透明的溶液状。国际上从四十年代开始生产工业用硅溶胶，我国从1958开始硅溶胶的生产与应用。但长期以来，产品品种、质量、数量、用途同发达国家相比都有很大差距。90年代始，这种情况已有了大幅度改观，特别是硅溶胶应用领域的不断拓宽，带动了整个硅溶胶工业的发展。本公司生产的硅溶胶是采用国外新工艺硅粉法制备的，并严格按照HG/T25-1993标准检测。二氧化硅粒径均匀，杂质含量低，能满足各领域对硅溶胶的要求。随着应用领域的扩大，我公司不断改进生产工艺，提高检测技术，以满足用户对硅溶胶品类和数量日益增长的需要。【硅溶胶的性能】1、硅溶胶具有较大的吸附性：硅溶胶中无数胶团聚产生的无数网络结构孔隙，在一定的条件下能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：比表面积一般为250～300/g。3、硅溶胶具有较好的粘结性：因其胶团尺寸既均匀又具有10～20m/u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/C㎡左右）。4、硅溶胶具有良好的耐温性：一般可耐1600℃左右。5、硅溶胶具有自身一般绝缘电阻为8×105Ω，但加入石墨等导电材料中，又会具有一定的导电性。6、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，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。硅溶胶具有较强的憎油性。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。硅溶胶在很大的pH值范围内是稳定的，在特定的条件下，单独能形成连续的粘附的硬薄膜（如1微米）。在使用中受pH值的影响较少。所以应从实际出发，对于给定的硅溶胶在实际使用条件下，经验的确定使用时的pH值。小颗粒的硅溶胶对酸、碱、盐（强电解质）反应比较敏感性状] 硅溶胶属胶体溶液，无臭、无毒，分子式可表示为mSiO2.nH2O. 1、粘度较低，水能渗透的地方都能渗透，因此和其他物质混合时分散性和渗透性都非常好 2、由于胶体粒子微细（10-20nm), 有相当大的比表面积，粒子本身无色透明，不影响被覆盖物的本身。3 、当硅溶胶水分蒸发时，胶体粒子牢固的附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合，是很好的粘合剂。[用途] 1、用于各种耐火材料粘合剂，具有粘结力强、耐高温（1500—1600℃）等特点2、用于涂料工业，能使涂料牢固，又有抗污防尘、耐老化、防火等功能 3、用于薄壳精密铸造，可使壳型强度大、铸造光洁度高。用其造型比水玻璃造型质量好，代替硅酸乙酯造型可降低成本和改善操作条件。 4、硅溶胶有较高的比表面积，可用于催化剂制造及催化剂载体。 5、用于造纸工业，可作为玻璃纸防粘剂、照相用纸前处理剂、水泥袋防滑剂等 6、用作纺织工业上浆剂，它与油剂并用处理羊毛、兔毛，可以改善羊毛、兔毛的可纺性，减少断头，防止飞花，提高成品率，增加经济效益。 7、用作矽钢片处理剂、显像管管分散剂、地板蜡抗滑等。硅溶胶（酸性碱性)
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
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
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
编辑本段基本信息 英文名称：Silica solution LUDOX硅溶胶在饮料中的应用 硅溶胶属胶体溶液，无臭、无毒。硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的SiO2含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为SiO2.nH2O。 硅溶胶的离子交换工艺为美国的NALCO公司在上世纪40年代开发，后由美国杜邦公司等在五，六十年代完善，目前为最成熟也是最为广泛使用的工艺。该工艺对水玻璃、离子交换树脂等材料以及操作工艺有一定的要求，而这些正是国产品的弱势。相对来说，硅粉一步水解法的工艺比较简单，目前在国内被广泛使用。然而，用该法制备的硅溶胶通常颗粒大小在10-20纳米左右，颗粒间的界面不清晰，形貌为非球形且无法控制，颗粒间的界面不清晰，故通常只是被大量使用在铸造等行业，而在精密抛光，催化剂等许多要求更高的领域则无大建树。与国际知名硅溶胶品牌相比，目前国产硅溶胶的主要缺点为杂质含量高、颗粒大小无严格控制、颗粒比表面不受严格检测、二氧化硅的浓度低、酸性或中性条件下稳定性差、使用周期短、或多或少带点颜色、品种少等等。目前国际知名硅溶胶品牌有杜邦以及格雷斯的LUDOX系列。 编辑本段发展 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
硅溶胶 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580nm（一般乳液颗粒为800-1000nm）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。 编辑本段性状 硅溶胶属胶体溶液，无臭、无毒，分子式可表示为 mSiO2nH2O. 1.由于胶体粒子微细(10 - 20nm)，有相当大的比表面积，粒子本身无色透明，不影响被覆盖物的本色。 2. 粘度较低，水能渗透的地方都能渗透，因此和其它物质混合时分散性和渗透性都非常好。 3. 当硅溶胶水份蒸发时，胶体粒子牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合，是很好的粘合剂。 编辑本段用途 1. 用作各种耐火材料粘结剂，具有粘结力强、耐高温(1500-1600°C), 等特点。 2.用于涂料工业，能使涂料牢固，又能抗污防尘、耐老化、防火等功能。 3.用于薄壳精密铸造，可使壳型强度大、铸造光洁度高。用其造型比水玻璃造型质量好，代替硅酸乙酯造型可降低成本和改善操作条件。 4.硅溶胶有较高的比表面积，可用于催化剂制造及催化剂载体。 5.用于造纸工业，可作为玻璃纸防粘剂、照相用纸前处理剂、水泥袋防滑剂等。
1.产品名称：碱性硅溶胶(颜色透明或微透明) 碱性硅溶胶由于其良好的耐高温性、成膜性、凝胶性、荷电性以及大比表面积、无毒、无味、无嗅等特点，可被广泛应用于各行各业。下面所列的仅为其几个主要的应用领域： 精密铸造 由于硅溶胶良好的粘结性、低收缩性以及它在高温下玻璃相转换较为完善的特点，它被作为型壳粘结剂大量应用于精密铸造行业。 耐火材料 以硅溶胶为主要原料的硅酸盐耐火纤维，由于其卓越的节能性和抗高温性，被作为保温绝热材料广泛应用于工业炉窑等热、工设备上。 大分子材料 有机硅溶胶，实际上就是纳米二氧化硅在有机溶剂中的分散体系，所以，它们可以被广泛应用于有机大分子材料的改性。 涂料 用硅溶胶与耐火粉末混合配制的铸造涂料，在浇铸钢锭时，可较好防止钢水熔附和平板磨损。小粒径硅溶胶由于在等量硅溶胶中，其胶粒个数和接触点的急剧增加，使其具有了超强的粘结性能，增加了其涂膜强度和涂覆性。 规格质量： 储存、运输和清除： 1、本品只能密闭于清洁、干燥的塑料桶内，并保存在通风、干燥处，储存温度5-40℃。
2、本品为无毒，非危险品，可按非危险品运输规则办理。 3、接触、贮藏过本品的容器，应尽快清洗，以防止二氧化硅存积，如有存积，用5%-10%的氢氧钠溶液在50-60℃加热清洗可以除去。 2.产品名称：中性硅溶胶（透明性比碱性差、微泛白相） 此类产品主要被用于高档涂料、造纸等对产品PH值特别敏感的行业， 涂料 用硅溶胶与耐火粉末混合配制的铸造涂料，在浇铸钢锭时，可较好防止钢水熔附和平板磨损。小粒径硅溶胶由于在等量硅溶胶中，其胶粒个数和接触点的急剧增加，使其具有了超强的粘结性能，增加了其涂膜强度和涂覆性。 造纸工业 用硅溶胶和单硬脂甘油酯混和液处理，就可以可以防止薄膜间的粘结与卷进。在非碳复写纸制造中，用硅溶胶代替粘土、滑石粉和二氧化碳粉涂层，可使其色泽更加鲜明。 3. 产品名称：酸性硅溶胶（颜色泛蓝白色） 此产品以氢离子为稳定剂，主要可用作蓄电池电解液、饮料澄清剂、植绒处理剂等。下面所列的仅为其几个主要的应用领域： 电池行业 将硅溶胶加入蓄电池的电解液中，生成具有导电性能的凝胶型胶体电解液，可防止电解液的泄漏，减少污染、延长蓄电池使用寿命。硅溶胶还被广泛应用于电池隔板的生产，以增加隔板的强度和使用寿命。
碱性硅溶胶 简介：碱性硅溶胶是由大小不等的二氧化硅粒子在水中未定存在的胶体溶液，其PH值在9~10的范围内，称之为碱性硅溶胶。其分子式为mSiO2.nH2O 物化数据：二氧化硅（SīO2）：含量% 15 ~ 40 氧化钠（NaO）：含量% 0.2 ~ 0.4 PH值：9 ~ 10 粘性（25℃）：mPaS 2 ~ 2.5 密度（25℃）：g/cm：1.1 ~ 1.3 平均粒径(nm) ：8 ~ 20 特点：因其胶体粒子直径为纳米级（10~20nm），所以具有较大的表面积，粒子本身无色透明，不影响被覆盖物的本色。粘度低，分散性和渗透性好。当硅溶胶水分蒸发时，胶体粒子可以牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧键结合，是很好的粘合剂和添加剂。 特性： 1、较大的吸附性 2、较大的比表面积 3、粘结性 4、耐温性 5、高度的分散性 6、较好的亲水性和憎油性 溶胶中胶体粒子在一定条件下可相互连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体，无论液体量多少，均将这种失去了流动性的分散体系称作凝胶。新鲜的凝胶叫湿凝胶，也称冻胶。当凝胶中液体全部失去也称为凝胶，是干凝胶，干凝胶的结构空隙里面充满的是气体。凝胶结构空隙中充满的液体为水时称作水凝胶。 凝胶有一定的几何外形，具有固体的力学性质，如有强度、弹性和屈服值等。
但从内部结构看，它不同于通常的固体，它由固－液两相组成，也具有液体的某些性质，例如离子在新鲜的水凝胶中的扩散速度接近于在水溶液中的扩散速度。这说明新鲜的水凝胶中，分散相和分散介质都是连续相，这是凝胶的结构特征。 毛细现象：连续的分散相构成了凝胶的固体骨架，连续的分散介质形成了凝胶的流体部分，构成胶体的颗粒尺寸使得凝胶具有毛细管的微观结构。毛细现象是指液体在细管状物体内侧，由于液体和管壁之间的附着力与液体本身内聚力的差异、在垂直细管内上升或下降的现象，而这两种力之间的作用就是毛细管力的作用。新鲜凝胶的毛细管结构中充满了液体分散介质，随着凝胶干燥的进行，凝胶将从液固两相转变为液固气三相，最终液相将全部被气相取代，成为干凝胶。可见型壳具有透气性是由凝胶的毛细管微观结构决定的；同时可见干燥过程是凝胶形成过程中的一个非常关键和重要的环节，和凝胶干燥速度相关的因素都会最终影响凝胶毛细管的微观结构。 溶胶胶凝：一定浓度的溶胶在合适的条件下形成凝胶的过程称为胶凝。硅溶胶胶凝过程中，干燥前期胶粒以氢键形成毛细管网络结构，干燥后期羟基脱水使氢键不断地形成硅氧共价键，胶粒三维增长，但因各个方向上的交联速度不同，交联密度会有所不同，最终形成非均相的，具有复杂微区的，树状高分子结构的凝胶。 硅溶胶的结构和性能： 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
硅溶胶的物理与化学 性质
精品资料 硅溶胶的物理与化学性质硅溶胶是二氧化硅胶体微粒在水中均匀扩散形成的胶体溶液，又叫做硅酸溶液，或二氧化硅水溶液，是一种用途广泛的新型化工原料。硅溶胶的外观为乳白色半透明的胶体溶液，多成稳定的碱性，少数呈酸性。硅溶胶中SiO2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5~100nm，即处于纳米尺度，与一般晶粒为 0.1~10μm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： 式中：m ，n很大，而且m< 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， 高纯硅溶胶成分标准物质稳定性研究 (2009-12-07 14:13:10) 注：本文原发表于《功能材料》2005年9月，如需PDF原文，请留下邮箱，注明所需文章即可。 王少明，赵华，王爱萍，荀其宁，云俊鲜 摘要：考察了高纯硅溶胶成分标准物质研制过程中影响稳定性的因素。根据高纯硅溶胶的物理化学性质，研究了影响高纯硅溶胶稳定的pH值、粒度分布、电解质等主要因素。提出了保持高纯硅溶胶稳定的措施，解决了高纯硅溶胶成分标准物质的稳定性问题，使标准物质稳定保存1年以上。 关键词：高纯硅溶胶；标准物质；稳定性；粒度分布；电解质 硅溶胶也称胶体二氧化硅，是无定性二氧化硅胶体粒子在水溶液中的稳定分散系，其分子式可表示为：m SiO2 ·H2O，它是由硅酸分子聚合成的带电荷分子团簇，单体之间通过扩散快速聚合成交联的SiO2颗粒结构。在单体浓度很高时，聚合速度很快并形成SiO2凝胶；当单体浓度较低时，可形成SiO2颗粒的悬浮体系即胶体。高纯硅溶胶可用于复合材料的填充、增密，大大地提高材料的耐高温性，并具有透波性好、抗激光辐射等特点。主要用于电子制造业、国防科技工业等行业。国外在航天飞行器和中远程导弹导引头的三向石英天线窗中已有应用。由于自身特性的原因，高纯硅溶胶稳定周期一般比较短，要将其作为标准物质使用，必须解决稳定性的问题。 要保证高纯硅溶胶成分标准物质的稳定性，首先要解决高纯硅溶胶物料的稳定性。笔者采用工业水玻璃（硅酸钠）为原料制备高纯硅溶胶，通过添加中性盐制备高纯硅溶胶成分标准物质。在此基础上，研究了影响高纯硅溶胶稳定性的pH 值、粒度分布、电解质、温度、SiO2浓度等主要因素。提出了保持高纯硅溶胶稳定性的措施，使高纯硅溶胶能稳定地保存1 a以上，满足了标准物质使用、储存、运输的技术要求。在16个月内对标准物质特性成分量进行了考察，考察结果表明满足标准物质稳定性的要求。 1 高纯硅溶胶成分标准物质的制备 选用适当粘度和浓度的硅酸钠溶液，将其稀释过滤后的清液依次顺流通过再生、淋洗合格的阳离子树脂床和阴离子树脂床，依次除去硅酸钠溶液中的金属离子和酸根离子，形成硅酸溶液。由于硅酸溶液不稳定，应立即加入稳定剂使其在较长时间内保持分子团簇状态。在反应釜中调节并保持pH值基本恒定的情况下边加热边加入硅酸溶液，使二氧化硅粒子长大，制得氨型前置硅溶胶。将制备的氨型前置硅溶胶，再经强酸性阳离子树脂交换床进行提纯。控制钠、钾、钙、镁元素的含量在10 μg/g以下，收集二氧化硅含量在21% ～25%范围内的高纯硅溶胶。 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：硅溶胶结构与性能
硅溶胶稳定性问题
硅溶胶
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