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什么是硅溶胶？硅溶胶都有哪些性质特点？

发布日期： 2019-05-18 10:38:09    阅读量（8914）    作者：王海燕

硅溶胶(silicasol)是二氧化硅胶体微粒在水中均匀扩散形成的胶体溶液，又名硅酸溶液。1915年Schwerin首次以水玻璃为原料，采用电渗析法制备出含二氧化硅质量分数2.4%的硅溶胶，不过由于其浓度太稀，实用意义不大。1941年Bird利用离子交换法制得高浓度的硅溶胶，其后硅溶胶才得以大规模的生产和应用。作为一种用途广泛的无机高分子材料，目前硅溶胶已被广泛用于纤维、织物、纸张、橡胶、涂料、油漆、陶瓷、耐火涂料、地板蜡等行业中，在化学机械抛光、水处理、矿物浮选等工艺中也有重要应用。

1硅溶胶的性质

硅溶胶属于胶体溶液，无臭、无毒，分子式可表示为mSiO2.H2O，外观为乳白色半透明液体。硅溶胶的胶团结构可用下面的化学式表示：

式中：m,n很大，且m<＜n。

硅溶胶的粒子结构和表面状态如图1,2所示。硅溶胶粒子的内部结构为硅氧烷键(-Si-O-Si-)，表面层由许多硅氧醇基(-SiOH)和羟基(-OH)所覆盖，它们同胶体溶液中存在的碱金属离子一起形成扩散双电层，粒子间的静电作用对胶体溶液的稳定起重要作用。

硅溶胶是具有胶体特性、质点近似球体、带负电的溶胶。ξ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。当硅溶胶凝聚成凝胶后，不可能再用加热或加溶剂的方法使之重新成为溶胶，因此是一种不可逆的胶体。

一般来说，比表面愈大，表面能也愈大。硅溶胶体系是表面能很大的不稳定体系，它有自动减少表面能的趋势，很容易由小粒子自发聚集成大颗粒，甚至形成凝胶。影响硅溶胶稳定性的因素很多，如电解质、温度、浓度、pH及粒径等。其中pH值与硅溶胶的稳定性关系如图3所示，可见硅溶胶在碱性范围及部分酸性范围(pH2~4)下较稳定。


硅溶胶的聚合性表现为在碱性条件下粒径变大，数目减少;在酸性溶液中，且有引起絮凝的盐类时，粒子聚集成三维网状结构形成凝胶(图4)。


成品硅溶胶一般分为碱性硅溶胶和酸性硅溶胶，其中碱性硅溶胶较为稳定，使用较多。SiO2质量分数一般为10%~50%，其粒径为5~100nm，比表面积为50~400m2/g。目前国外生产的硅溶胶品种较全，性能较好，如美国杜邦公司的Ludox系列，日本日产化学公司的Snowtex系列等。相形之下，国内生产的硅溶胶品种单一，但近年来也开发研制了一些新产品。

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