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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 SolT 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。
小粒径硅溶胶的制备及粒径控制技术研究小粒径硅溶胶是一种重要的纳米材料，具有广泛的应用前景。
其制备及粒径控制技术研究已成为当前材料科学领域的热点之一。
一、小粒径硅溶胶的制备方法小粒径硅溶胶的制备方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法、气相法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常用的制备方法之一。
该方法的基本步骤为：首先将硅源与溶剂混合，形成溶胶；然后通过加热、蒸发等方式使其凝胶化；最后通过煅烧等方式得到小粒径硅溶胶。
二、小粒径硅溶胶的粒径控制技术小粒径硅溶胶的粒径控制技术是制备小粒径硅溶胶的关键。
目前，常用的粒径控制技术主要有以下几种：1. 溶胶成分控制法：通过调节溶胶中硅源、催化剂、溶剂等成分的比例，可以控制小粒径硅溶胶的粒径大小。
2. 水热法：在水热条件下，通过调节反应时间、温度、pH值等参数，可以控制小粒径硅溶胶的粒径大小。
3. 微乳液法：通过调节微乳液中水相和油相的比例、表面活性剂的种类和浓度等参数，可以控制小粒径硅溶胶的粒径大小。
4. 气相法：通过调节气相反应物的流量、温度、压力等参数，可以控制小粒径硅溶胶的粒径大小。
三、小粒径硅溶胶的应用小粒径硅溶胶具有广泛的应用前景。
其主要应用领域包括：1. 催化剂载体：小粒径硅溶胶具有高比表面积和孔隙度，可以作为催化剂的载体，提高催化剂的活性和选择性。
2. 生物医药：小粒径硅溶胶可以作为药物的载体，具有良好的生物相容性和可控释放性，可以用于制备缓释药物。
3. 纳米复合材料：小粒径硅溶胶可以与其他纳米材料如碳纳米管、金属纳米颗粒等组成纳米复合材料，具有良好的力学性能和光学性能。
4. 环境污染治理：小粒径硅溶胶可以作为吸附剂，用于处理水污染和空气污染等环境问题。
总之，小粒径硅溶胶的制备及粒径控制技术研究是当前材料科学领域的热点之一。
随着技术的不断发展，小粒径硅溶胶的应用前景将会更加广阔。
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。
什么是硅溶胶，其耐温性和化学性有什么特点？硅溶胶是一种无机氧化物，也称为二氧化硅（SiO2）胶，它是由透明玻璃状颗粒组成的无色或微黄色隔热材料。
硅溶胶具有许多优异的物理、化学性能，在各个领域都有广泛的应用，尤其是在高端产品上。
硅溶胶的耐温性硅溶胶的耐温性非常优异，可承受高温长期作用而不膨胀或变形，而且在不同温度下都具有稳定的化学性能。
硅溶胶能够在高温条件下保持其物理和化学性质的原因是因为其晶体结构比较稳定，并且其组成中的硅氧键也很稳定，不易受到高温的影响。
硅溶胶的耐温性是其应用于高温环境的主要优势。
很多行业需要使用耐高温材料，比如航空航天、石油化工、冶金等行业，硅溶胶由于其稳定的化学性质和良好的耐温性受到了广泛的应用。
硅溶胶在这些行业中被用作隔热材料，高温密封材料，制作高温玻璃等方面。
硅溶胶的化学性特点硅溶胶具有很好的化学稳定性，这使得它在大多数化学场合下使用都很安全，不容易被化学品腐蚀或损坏。
硅溶胶在常温情况下对水等一般介质的化学稳定性非常好，不会被水分解或腐蚀。
硅溶胶的化学稳定性除了使其在大多数领域都能够得到应用，还可以用于吸附物质分离和过滤等方面。
硅溶胶的高表面积和多孔性使其在吸附各种气体、液体和溶解物质方面都有较好的效果。
硅溶胶可以去除空气中的污染和异味，保护环境和人体健康。
硅溶胶还广泛应用于制备高纯度化学品、医药生产、食品加工和环保等方面。
总结硅溶胶是一种耐高温、化学性稳定的无机化合物，其表面积和多孔性使其在吸附和分离物质方面具有很好的效果。
硅溶胶在航空航天、石油化工、冶金等行业中得到了广泛的应用，同时也被应用于制备高纯度化学品、医药生产、食品加工和环保等方面。
新型高硬度硅溶胶的制备及其在化学机械抛光中的应用介绍如下：新型高硬度硅溶胶的制备方法一般包括以下步骤：
1.选择适当的硅源，如硅酸钠、硅酸铝钠等，加入适量的蒸馏水
中，搅拌均匀。
2.加入一定量的氨水或硝酸，调节溶液的pH值。
3.在适当的温度下进行水热处理，使硅源逐渐形成凝胶。
4.对凝胶进行干燥、煅烧等处理，形成高硬度的硅溶胶。
在化学机械抛光中，高硬度硅溶胶可以作为抛光材料使用。
其应用主要包括以下方面：
1.抛光材料：高硬度硅溶胶具有较高的硬度和抗磨损性，能够用
于半导体、光学器件等领域的抛光材料。
2.抛光液：将高硬度硅溶胶与一定比例的抛光液混合使用，可以
获得更高效的抛光效果。
3.抛光垫：将高硬度硅溶胶制成抛光垫，可以更加精细地控制抛
光的压力和速度，提高抛光的精度和效率。
因此，新型高硬度硅溶胶的制备及其在化学机械抛光中的应用具有广泛的应用前景。
硅溶胶工艺流程
《硅溶胶工艺流程》
硅溶胶是一种具有优异的耐热、耐寒、耐老化、耐水等特性的新型无机材料，广泛应用于建筑、汽车制造、电子、化工等领域。
硅溶胶制品的制作工艺流程如下：
1. 原料选材：选择优质的硅溶胶原料，保证产品的质量稳定和性能优良。
2. 混合成型：将硅溶胶原料与其他添加剂按比例混合，经过搅拌、分散等工艺过程，形成均匀的浆料。
3. 成型制备：根据产品的不同形状和规格，采用注塑、浇铸、压延等方式将浆料进行成型制备。
4. 原型固化：经过成型制备后，将原型进行固化处理，使得产品在表面和内部均能得到充分的固化和稳定，确保产品的质量和性能。
5. 烘干处理：对固化的硅溶胶制品进行烘干处理，除去水分和其它挥发物，提高产品的稳定性和耐久性。
6. 表面处理：硅溶胶制品经过烘干后，进行表面处理，如喷涂、涂覆、抛光等工艺，使其外观光滑、清洁。
7. 检测包装：对成品进行严格的质量检测，确保产品符合相关
标准和要求，然后进行包装和运输。
通过上述工艺流程，硅溶胶制品能够保证其质量稳定、性能优良，广泛应用于各个领域，为各行各业提供高品质的产品和解决方案。
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。
硅溶胶详细说明：分子式：mSiO2.nH2O英文名称：Silica sol外观要求：乳白色半透明或透明胶状液体。
执行质量标准：HG/T2521-2008物化性质: 为直径数纳米至百纳米的超微细颗粒分散在水中的乳白色胶体溶液。
加热固化成硅胶。
不燃、不爆、无毒。
在胶体二氧化硅粒子表面的离子为水合型，因水分子覆盖而有亲水性。
与有机物相溶性不好，对于用醇、丙酮等与水任意比例混合成的有机溶剂有相溶性。
溶于氢氟酸和氢氧化钠溶液。
不溶于其它无机酸。
产品详细描述：硅溶胶是无定形二氧化硅胶体粒子在水或有机溶剂中的分散体系，分子式表示为mSiO2•nH2O。
硅溶胶在科研及各工业领域的广泛应用与它的特点有着密切关系，从硅溶胶的性质出发可发现主要性状有：1)由于胶体粒子细微(10-20nm)，有相当大的比表面积，粒子本身无色透明，不影响被覆盖物的颜色；2)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；3)当硅溶胶水分蒸发时，胶体粒子牢固地附着在物体表面，粒子间形成硅氧结合；4)附着在固体表面的二氧化硅粒子可增大摩擦系数，干燥或烧结可形成固态凝胶，因而具有一定的耐久性，既可形成具有比表面积大及均匀细孔的凝胶，又可均匀分散粉料，增加悬浮体的稳定性；5)通过Si—OH基和吸附水可提高润湿性和防止带电的性能；6)可浸入充填到多孔性物质中，使表面平滑；通过均匀混合微粒，可使有机树脂进行机械、光学及电性能方面的改性增强；7)溶胶为液状，能进行均相反应，以硅溶胶代替二氧化硅作原料进行反应，可提高反应速度。
当然根据不同的制备工艺及不同反应条件所制得的硅溶胶性质上是有所差别的。
本工厂从事硅溶胶材料的研究、生产、销售于一体已有十多年的经验，多年来，通过我们的不断研究和实践，主要产品有：碱性硅溶胶、酸性硅溶胶、高纯度抛光级硅溶胶、中性硅溶胶、大粒径硅溶胶、高浓度硅溶胶，钠型纳米硅溶胶、涂料专用硅溶胶等。
本工厂生产的各种系列硅溶胶产品质量可靠稳定，价格合理，用户遍及全国各地及欧洲各国。
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。
硅溶胶用途
硅溶胶是一种由硅酸盐凝胶化而成的材料，具有广泛的用途。
它的独特性能使其在各种领域中扮演着重要的角色。
硅溶胶在工业领域中被广泛应用。
由于其高比表面积和优良的吸附性能，硅溶胶被用作催化剂的载体。
它可以用于制备各种催化剂，如金属催化剂、酸催化剂和酶催化剂等。
硅溶胶还可以用于制备高温防腐涂料，以保护金属表面免受高温氧化和腐蚀的侵害。
此外，硅溶胶还被广泛应用于电子行业，用于制备电子元件的绝缘材料和封装材料，以提高元件的可靠性和稳定性。
硅溶胶在生物医药领域中有着重要的应用。
硅溶胶可以作为药物缓释系统的载体，用于控制药物的释放速率和提高药物的稳定性。
此外，硅溶胶还可以用于制备生物传感器，用于检测生物分子的存在和浓度。
硅溶胶的高比表面积和孔隙结构使其具有较强的吸附能力，可以用于分离和纯化生物分子。
硅溶胶还在环境保护领域中发挥着重要作用。
硅溶胶可以用于吸附和去除水中的重金属离子、有机污染物和色素等有害物质。
由于其高吸附能力和较大的比表面积，硅溶胶可以有效地提高水质净化效率。
硅溶胶还在日常生活中有一些应用。
例如，硅溶胶可以用于制备防潮剂和湿度计。
由于其强大的吸湿能力，硅溶胶可以吸附空气中的
湿气，保持某些物品的干燥。
此外，硅溶胶还可以用于制备防火材料，提高建筑物的抗火性能。
硅溶胶具有广泛的应用领域，从工业到生物医药，从环境保护到日常生活，都发挥着重要作用。
随着科学技术的不断发展，硅溶胶的应用前景将会更加广阔。
我们相信，在不久的将来，硅溶胶将会在更多领域中展现其独特的应用价值。
硅溶胶工艺技术硅溶胶工艺技术是一种常见的材料制备技术，可广泛应用于化工、医药、电子等多个领域。
它以其独特的性能和优势，受到越来越多行业的重视和应用。
硅溶胶是一种具有极高比表面积的多孔材料，由硅酸盐溶液通过溶胶-凝胶转化制备而成。
在该工艺中，硅酸盐溶液首先通过酸碱中和反应形成胶体溶液，然后通过热处理使其凝胶，最终经过干燥得到硅溶胶。
硅溶胶具有很多优异的性质。
首先，硅溶胶具有高比表面积和孔隙度，表面积可达到几百平方米/克以上，这使得硅溶胶在吸附、催化等方面具有很大的应用潜力。
其次，硅溶胶具有优异的热稳定性和化学稳定性，能够在高温或腐蚀环境下保持稳定的性能。
此外，硅溶胶还具有较好的吸音、保温和抗震性能。
硅溶胶工艺技术的应用非常广泛。
在化工领域，硅溶胶可应用于催化剂、吸附剂和分离膜等方面。
例如，硅溶胶催化剂具有较大比表面积，可提供更多的活性位点，从而提高反应效率和选择性。
在医药领域，硅溶胶可用于制备缓释药物和生物安全材料。
在电子领域，硅溶胶可应用于电池材料、传感器和晶体管等方面。
硅溶胶工艺技术的发展也面临着一些挑战。
首先是硅溶胶的制备工艺需要精确控制温度、时间和pH值等参数，工艺复杂度较高。
其次，硅溶胶的制备过程中需要使用一定数量的有机溶剂和酸碱等化学试剂，环境友好性有待提高。
此外，硅溶胶的应用还受到成本以及材料稳定性和可靠性等因素的限制。
总之，硅溶胶工艺技术作为一种重要的材料制备技术，具有广阔的应用前景。
随着对新材料和高性能材料需求的不断增加，硅溶胶工艺技术的发展也将得到进一步推动。
未来，我们可以对硅溶胶工艺技术进行进一步优化，以获得更高效、环保和可靠的制备方法，为各个领域的发展提供更多的可能性。
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+。
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。
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载硅溶胶的物理与化学性质地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容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<<n。
可以认为硅溶胶的胶核与硅酸钠结构基本相同，它是由m个SiO2分子聚合而成。
在硅酸胶体溶液中H2SiO3是一种弱电解质，在水中能部分离解为H+和SiO2-3：H2SiO32H++SiO2-3，这些SiO2-3被吸附在胶核周围，形成带负电的内吸附层，使胶粒带负电，因而它必然会吸引存在于周围介质中的反离子，如H+、Na+等正离子，构成双电层。
这些反离子在受到粒子表面离子吸引的同时，又由于离子本身的热运动而使其中部分离子离开表面而向溶液外层扩散；而靠近粒子表面的反离子浓度较大，随着与表面距离的增加，反离子的浓度减少，形成扩散层。
由于胶体粒子表面所带负电荷与扩散层中所带正电荷总数相等，最后整个体系呈中性。
（硅溶胶涂料及其表面涂层的质量控制）硅溶胶是具有胶体特性、质点近似球体、带负电的溶胶。
ζ电位、布朗运动及足够的溶剂阻隔三大因素赋予其聚结稳定性和动力学稳定性。
然而，胶粒为介稳相，始终存在自发聚结的倾向。
三大稳定因素只要有一种被削弱，它就会自动聚结，产生凝胶或聚沉。
1 硅溶胶概述1.1硅溶胶定义及介绍1.1.1硅溶胶简介中文名称：硅溶胶；英文名称：silica sol ；分子式：mSiO2·nH2O。
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。
外观多呈乳白色或淡青透明的溶液状。
多呈稳定的碱性，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50～400 m2／g，粒径范围一般在5～100nm，即处于纳米尺度，与一般粒径为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（1）物理性质：硅溶胶属胶体溶液，无臭、无毒。
因为在硅溶胶当中的二氧化硅含有大量的水及羟基，因此硅溶胶的表达式为SiO2.nH2O。
硅溶胶没有什么毒性，可以普遍的应用于有人的地方。
因为硅溶胶的胶体粒子非常的小，有着相当大的表面积。
另外，它没有什么味道，不会被人轻易的发现。
胶体粒子的是无色透明的，因此不会影响覆盖物的本色。
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。
（2）化学性质：硅溶胶当中存在着许多的二氧化硅，因此，不能应用于那些能与二氧化硅反应的地方，如它能与氢氧化钙发生反应，生产硅酸钙，从而使产品变质了。
因此在存储的时候要有所注意，不能存储在那些能与二氧化硅反应的材料中。
当硅溶胶水分子被蒸发后，胶体粒子能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。
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。
1.1.2硅溶胶性能（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。
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 SolT 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分浸入充填到固体物,特别是多孔性物质中,并使其表面平滑;2)硅溶胶具有良好的粘接性,通过干燥或烧结,可形成坚固的膜,不仅成膜温度较低,而且一旦成膜就不会再溶解在水中和变质;3)硅溶胶粒子表面的硅醇羟基和吸附水可提高润湿性,通过金属离子取代硅溶胶中的部分硅原子可控制硅溶胶的带电性;4)硅溶胶具有优良的反应性,并能在均相进行,通过与有机树脂的均匀混合,可改进其机械、光学及电性能。
2 硅溶胶的制备硅溶胶的制备可以采用不同的工艺路线,水溶性硅酸盐、Si C l 4、(RO )4Si 或元素Si 等均可作为硅的来源,其制备过程可用图1表示。
图1 硅溶胶的形成硅溶胶的制备方法主要有以下几种:2.1 单质硅一步溶解法单质硅一步溶解法的制备原理是:硅粉在碱的催化作用下,与水反应,生成水合硅酸,水合硅酸在水介质中逐渐聚合,由单体自行脱水渐渐聚合成二元体、三元体乃至多元体,成为水合硅酸的水溶液,即硅溶胶。
该方法的优点是硅溶胶成品中杂质含量少,二氧化硅的胶粒粒形、粒径、粘度、pH 值、密度、纯度均易控制,胶粒外形圆整均匀,结构致密,硅溶胶的稳定性较好。
其反应方程式为:m Si +(2m +n )H 2ON aOH 65～90℃m Si O 2+(2m +n )H 2↑单质硅一步溶解法制备硅溶胶的工艺流程为[4]:硅粉的活化主要是为了除去硅粉表面形成的惰性膜,较好的方法是先用质量分数为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。
2.2 离子交换法离子交换法又称为粒子增长法。
这种方法采用水玻璃为原料,经过离子交换反应,晶种的制备,粒子增长反应,浓缩,纯化等过程制备出硅溶胶产品。
离子交换法的具体过程为:(1)离子交换反应首先将水玻璃用蒸馏水稀释,按一定流速通过阳离子交换树脂层,使水玻璃中N a +与阳离子交换树脂上的H +进行离子交换,并随时取样检查。
此时,水玻璃中的N a +已被去除,H +与水玻璃中的SO 2-3离子化合成具有活性的聚硅酸溶液稀液流出。
离子交换反应式为[5]:2R SO 3-H +N a 2n Si O 2 2R Si O 3N a ++(n Si O 2+H 2O ) 阳柱 硅溶胶再把从阳离子交换树脂流出的聚硅酸溶液稀液通过阴离子树脂交换柱,去除液体中的阴离子(C l -),使体系达到更加稳定的状态。
当阴柱流出液中的阴离子(C l -)浓度达到一定数值时,需要N aOH 溶液进行树脂再生;而当阳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HC l 中的H +离子取代R SO 3N a +树脂上的N a +,而使树脂再生。
这样就得到了高纯的弱酸性聚硅酸溶胶。
R 2N H 2吸收C l -R 2N +N aOH 再生H +3C l- 阳柱R 2SO 3H +H +C l -R SO -3+C l-经离子交换后生成的聚硅溶液浓度很低、稳定性很差,其pH =2～3,需加入少量的稳定剂如N aOH 溶液。
加稳定剂必须定量快速的一次性加完。
并迅速搅拌,以尽快超越中性区使溶胶很快达到pH =8.5～10.5,即溶液呈稳定状态的区域。
(2)晶种的制备将上述制得的添加稳定剂后的聚硅酸溶液进行结晶。
由结晶学原理可知,要形成一个新的溶胶相,就必须经过2个阶段,即晶核的形成和晶体的长大,2个过程共同影响胶粒的大小。
由此得到的含有胶粒的溶液就称为母液。
(3)粒子增长反应就是晶体的长大,即将聚硅酸溶液按一定速度加入母液中。
此步骤关键在于加入聚硅酸溶液的速度,过快或是过慢均不利于形成粒径大小适宜、分布均匀且保证胶粒是逐渐长大的硅溶胶。
(4)浓缩结晶所得的聚硅酸溶胶中所含二氧化硅的量较低,可采取加热蒸发浓缩、超滤机浓缩、真空减压浓缩等方法进行浓缩。
浓缩过程中,要不断取样化验,9待达到浓度要求时即可制得硅溶胶。
(5)纯化上述所制产品含有少量杂质,可用离心分离法除去杂质,制得较纯的硅溶胶产品。
2.3 直接酸中和法直接酸中和法一般采用稀水玻璃作为起始原料,经过离子交换除去钠离子,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[6]。
(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Si O2 N a2O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,在稀溶胶中逐渐形成数毫微米大小的晶核,与离子交换法中的粒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,即可制得硅溶胶成品。
2.4 电解电渗析法电解电渗析法制备硅溶胶是一种电化学方法。
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,在装备有合适的电极(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。
本法中电解质的加入使胶粒增长为非自发过程。
随着钠离子的迁移,单硅酸不断生成。
由于是在一定温度下操作,故升温过程中会发生单硅酸H4Si O4的聚合反应,使小粒子的粒径得以长大[7]。
以这些小粒子作为成核剂,在电解电渗析过程中,生成的单硅酸会附着在这些小粒子上,与胶粒表面的硅羟基发生聚合,使胶粒的粒径得以增长。
碱性条件下胶粒表面硅羟基部分解离:≡Si O H+OH-≡Si O-+H2O电解电渗析产生的H4Si O4部分解离:H4Si O4H3Si O4+H+胶粒表面硅羟基与H4Si O4反应:≡Si O H+H3Si O-4k1k3≡Si-O-Si(OH)3+OH-≡Si O-+H4Si O4k1k3Si-O-Si(OH)3+OH-式中,k1,k2和k3分别为反应速率常数。
2.5 胶溶法胶溶法制备硅溶胶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。
具体方法如下:(1)制备凝胶:在酸性条件下,将酸性试剂(如硫酸)与原料水玻璃反应,常温下静置数小时,水玻璃在酸性试剂的作用下产生凝胶,凝胶可与溶液分离。
该步骤也可在碱性条件下进行[8]。
(2)加入溶解液:将凝胶与适量的溶解液混合。
溶解液可用碱性溶液(如含N H+4溶液)及脱盐水配制而成,溶解液的碱性有利于凝胶溶解。
(3)溶胶过程:将加入凝胶的溶解液置于高压釜中加热。
高压釜中产生较高内压,釜内混合液中的凝胶逐渐溶解,数小时后可制得硅溶胶成品。
该制法得到的硅溶胶粒径分布较宽,纯度较低。
2.6 分散法分散法是利用机械将Si O2微粒分散在水中制备硅溶胶的物理方法。
