硅溶胶的制备及其影响因素-化工

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硅溶胶涂料配方

硅溶胶涂料配方

硅溶胶涂料配方硅溶胶涂料是一种特殊的涂料,它具有良好的耐热、耐候性能和优异的防水、防腐蚀性能。

硅溶胶涂料的配方是制作硅溶胶涂料的关键,下面将对硅溶胶涂料配方进行详细介绍。

一、硅溶胶涂料配方概述硅溶胶涂料是由有机硅树脂、无机颜料、填充剂和助剂等组成。

其主要原材料为有机硅树脂,其次为无机颜料和填充剂。

助剂包括稀释剂、固化剂等。

二、有机硅树脂有机硅树脂是制作硅溶胶涂料最重要的原材料之一。

有机硅树脂具有高温稳定性、耐候性好等特点。

常见的有机硅树脂包括丙烯醇基聚醚硅烷共聚物(APEG)、甲基丙烯醇基聚醚硅烷共聚物(MAPEG)等。

三、无机颜料无机颜料是制作硅溶胶涂料中的重要成分之一。

无机颜料具有优异的耐候性和色泽稳定性,常用的无机颜料有钛白粉、氧化铁等。

四、填充剂填充剂是硅溶胶涂料中的重要组成部分,它可以增加涂层的厚度,同时也可以增加涂层的硬度和耐磨损性。

常见的填充剂有氧化铝、硅灰石等。

五、助剂助剂是制作硅溶胶涂料中不可或缺的成分。

它们可以改善涂层的流变性能,提高其附着力和耐磨损性。

常用的助剂包括稀释剂、固化剂等。

六、硅溶胶涂料配方示例下面给出一种硅溶胶涂料配方示例:有机硅树脂:20%无机颜料:30%填充剂:50%稀释剂:适量固化剂:适量以上配方仅供参考,实际配方需要根据不同使用环境需求进行调整。

七、总结硅溶胶涂料具有良好的耐热、耐候性能和优异的防水、防腐蚀性能,其配方是制作硅溶胶涂料的关键。

有机硅树脂、无机颜料、填充剂和助剂等是硅溶胶涂料的主要成分,不同的使用环境需要调整不同的配方。

硅溶胶的性质_制备和应用_田华

硅溶胶的性质_制备和应用_田华

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

小粒径硅溶胶的制备及粒径控制技术研究

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。

实验方案

实验方案

正硅酸乙酯制备硅溶胶原理水解反应(C2H5O) 3Si —OC2H5 + H2O——(C2H5O) 3Si —OH + C2H5OH失水缩聚:(C2H5O) 3Si —OH + HO —Si (OC2H5) 3————(C2H5O) 3Si —O —Si (OC2H5) 3 + H2O失醇缩聚:(C2H5O) 3Si —OC2H5 + HO —Si (OC2H5) 3————(C2H5O) 3Si —O —Si (OC2H5) 3 + C2H5OH加入乙醇的目的是:正硅酸乙酯在水中的溶解度非常小,但能溶于乙醇中,因此用乙醇作溶剂,形成三元互溶体系,以有利于水解和缩聚反应的进行。

硅溶胶的制备实验材料正硅酸乙酯,去离子水,无水乙醇(溶剂),催化剂(盐酸,氨水)。

实验仪器电磁搅拌器,酸度计,烧杯,量筒,锥形瓶(待定)实验步骤配方药品用量比正硅酸乙酯 1无水乙醇13.6水10盐酸(或醋酸)调解ph在1.5~1.8原料摩尔配比 TEOS:EtOH:H2O:HCL(0.1M) =1:3.8:6.4:0.085步骤(有待改进):1.向圆底烧瓶中加入乙醇和水,2.然后滴加一定量的正硅酸四乙酯,搅拌90 min1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SiO 2 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 m 2ög , 粒径范围一般在5~100nm , 即处于纳米尺度, 与一般粒径为0. 1~10 L m 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{[SiO 2 ]m n SiO 2- 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m《n。

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。

硅溶胶主要成分

硅溶胶主要成分

硅溶胶主要成分硅溶胶是一种常见的材料,其主要成分是二氧化硅(SiO2)。

硅溶胶是一种具有多孔结构的材料,可以广泛应用于各个领域。

硅溶胶的主要成分是二氧化硅,也称为二氧化硅凝胶。

它是一种无色、无味、无毒的固体物质,具有很强的吸附性能和高度的稳定性。

硅溶胶的结构由无数微小的孔道组成,这些孔道可以吸附和储存液体或气体。

硅溶胶的制备方法有很多种,常见的方法包括溶胶-凝胶法、水热法和蒸发-沉积法等。

其中,溶胶-凝胶法是最常用的制备方法之一。

这种方法通过将硅源与溶剂混合,并在适当的条件下进行反应,使硅源逐渐凝胶成固体。

随后,固体经过干燥处理,形成硅溶胶。

硅溶胶具有很多独特的性质和应用。

首先,硅溶胶具有较大的比表面积和孔隙体积,因此具有很强的吸附性能。

它可以吸附各种气体和液体,包括水分子、有机物和无机物等。

这使得硅溶胶被广泛应用于吸附剂、催化剂和分离材料等领域。

硅溶胶具有优异的热稳定性和化学稳定性。

它可以在高温下长时间使用而不发生变化,也不易受化学物质的侵蚀。

这使得硅溶胶成为一种理想的催化剂载体和高温材料。

硅溶胶还具有较好的机械强度和导热性能。

它可以制备成各种形状的颗粒、膜和涂层,以满足不同的应用需求。

例如,硅溶胶可以用于制备高效的隔热材料、光学涂层和电子器件等。

硅溶胶在生物医学领域也有广泛的应用。

由于其无毒、生物相容性好的特点,硅溶胶可以用于制备药物载体、生物传感器和组织工程材料等。

它还可以通过调控孔径和表面性质来实现对生物分子的选择吸附和释放。

硅溶胶是一种多孔材料,其主要成分是二氧化硅。

它具有很强的吸附性能、高度的稳定性和多样化的应用。

硅溶胶在吸附剂、催化剂、分离材料、隔热材料、生物医学等领域都有广泛的应用前景。

随着科技的不断发展,硅溶胶的应用领域还将不断拓展和创新。

硅溶胶ph值

硅溶胶ph值

硅溶胶ph值
硅溶胶是一种具有高比表面积和孔隙度的材料,通常用于制备催化剂、吸附剂、分离膜等应用。

硅溶胶的pH值是指其水溶液中的酸碱程度。

在一定温度下,硅溶胶的pH值受溶液中硅酸根离子和氢离子的浓度的影响。

硅溶胶的pH值通常介于1-13之间,取决于其制备条件和后续处理方法。

硅溶胶的酸碱性主要来自于其表面羟基(Si-OH)和硅酸根离子(SiO32-)的贡献,其中表面羟基具有酸性,硅酸根离子具有碱性。

在碱性条件下,硅溶胶表面的羟基会被氢氧根离子(OH-)取代,形成氢氧化硅(SiO2•nH2O),导致pH值升高;在酸性条件下,硅溶胶表面的羟基会被氢离子(H+)取代,形成硅酸(SiO2),导致pH值降低。

硅溶胶的pH值对其性能和应用具有重要影响。

例如,在制备催化剂时,硅溶胶的pH值可以影响其孔隙结构和化学性质,进而影响其催化活性和选择性。

因此,在硅溶胶的制备和应用过程中,需要控制其pH值,以获得期望的性能和应用效果。

硅溶胶

硅溶胶

图2 不同烧结温度下XRD图谱
文献:硅溶胶分散氧化铝浆料的稳定机理及免脱气胶态原位凝固 成型制备莫来石陶瓷研究
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硅溶胶高温下与氧化铝的反应
水解反应诱导凝固成型:
在1300℃时,坯体中己开始形成莫 来石,1350℃时己形成较多的莫来 石,在1500℃时,莫来石化过程全部 完成。
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硅溶胶的简介
硅溶胶的胶团结构用以下化学式表示:
{[SiO2]m ·nSiO32- ·2(n-x)H+}2x- ·2xNa+
胶核
吸附层
扩散层
胶粒
胶团
式中:m,n很大,而且m<<n。
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硅溶胶的基本性质
物理性质: 硅溶胶属于胶体溶液,无臭、无毒。因为硅溶胶中的二氧化硅含有大
这是因为在坯体中形成少量的铝硅 凝胶,这种铝硅凝胶在1100 ℃左右 开始形成莫来石,在1250 ℃左右可 完全转化成莫来石。
图3胶高温下与氧化铝的反应
溶胶-凝胶法制备莫来石: 莫来石的形成过程:
前驱体(γ- A12O3 、无定型SiO2) →Al-Si尖晶石→莫来石
硅溶胶的应用量分数为3100硅溶胶中也含有质量分数为035的碱性氧化物na煤矸石粉砂的主要成分硅溶胶的应用当焙烧温度为1000和200时型壳x射线衍射分析图谱的物相衍射峰重合含量基本一致型壳的基本物相包型壳物相的xrd图谱硅溶胶的应用高温焙烧型壳后发现焙烧温度低于1300时型壳表面形态无明显变化
硅溶胶的物理与化 学性质介绍
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硅溶胶高温下与氧化铝的反应
硅溶胶的表面层由许多硅烷醇基(-SiOH)和羟基(-OH)所覆盖,硅溶胶与 Al2O3 微粉混合时,胶体粒子可吸附在Al2O3颗粒表面,形成单层饱和分布,同时填充 于Al2O3颗粒间隙,硅溶胶凝胶化导致纳米粒子表面硅烷醇基团间发生缩合反应:

耐火材料硅溶胶

耐火材料硅溶胶

耐火材料硅溶胶
硅溶胶是一种由三氧化二硅(SiO2)分散在溶剂中形成的胶
状物质。

它具有良好的耐火性能,并且在高温条件下能够保持稳定的化学和物理性质。

硅溶胶通过化学或物理方法制备而成。

其中最常用的方法是通过将硅酸盐材料与碱性溶液反应,形成硅酸胶,然后通过烘干或冷冻干燥的方式制得硅溶胶。

此外,还可以通过溶胶-凝胶法、溶胶-氨解胶法或乳化法等方法制备硅溶胶。

硅溶胶具有以下优点:
1. 耐火性能好:硅溶胶能够承受高温,具有良好的耐火性能,可用于各种需要耐高温材料的场合。

2. 良好的化学稳定性:硅溶胶在高温条件下不易发生化学反应,具有较高的化学稳定性。

3. 极小的比表面积:硅溶胶具有极小的比表面积,能够提供更多的活性表面,有助于与其他材料进行更好的结合。

4. 良好的孔隙性能:硅溶胶具有较高的孔隙率和孔隙分布,有助于储存和传导热量。

硅溶胶在耐火材料领域具有广泛的应用,常见的应用包括:
1. 火炉内衬:硅溶胶可以制备成块状或涂覆在火炉内衬上,用于提高火炉的耐高温性能。

2. 隔热材料:硅溶胶可以制备成隔热材料,用于保护和隔离高温设备或构件。

3. 火焰喷涂:硅溶胶可以与其他耐火材料混合使用,用于火焰喷涂,提高材料的耐火性能。

4. 硅胶陶瓷:硅溶胶可以用于制备硅胶陶瓷材料,具有较高的耐火性能和热稳定性。

总之,硅溶胶是一种优良的耐火材料,具有广泛的应用前景,并且在高温条件下能够保持优异的性能。

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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 method0 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。

硅溶胶含有大量的水合胶体,这些胶体呈化学惰性,因此硅溶胶无臭、无味、无化学腐蚀;硅溶胶的胶团为纳米级别,具有较大的比表面积和吸附能力,使得硅溶胶具有较好的粘结性、亲水性和憎油性。

与此同时,硅溶胶还具有较好的分散性以及良好的透光性。

这一系列优异的性能使得硅溶胶得到人们的关注并广泛应用于涂料、粘结剂、耐火绝热材料、纺织、冶金精铸、制药等行业[2-4]。

1 溶胶—凝胶法制备硅溶胶溶胶-凝胶法以金属醇盐或其化合物为原料,在酸性或碱性催化剂的作用下,进行水解缩聚反应,使溶液由溶胶变为凝胶。

其制备过程是醇盐的水解与聚合同时反应的物理化学过程。

实验室利用溶胶-凝胶法制备硅溶胶一般是以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,乙醇为溶剂,酸或碱为催化剂,DMF( N-N—二甲基甲酰胺)为添加剂,去离子水,按一定比例混合,在一定温度下搅拌制得硅溶胶[5]。

正硅酸乙酯在不同的水解条件下进行水解和缩合,得到的产物有所不同。

完全水解时生成二氧化硅和乙醇,不完全水解的情况下则有中间产物存在[5-12]。

硅溶胶反应过程:(1)水解正硅酸乙酯(TEOS)在水中的水解反应如式(1)所示[14-16]:(C2H5O)3Si-O C2H5+H2O→(C2H5O)3 Si-OH+C2H5OH(1)根据催化剂的不同,水解反应又可分为亲电性取代和亲核性取代,当酸作催化剂时发生亲电性取代,水解速率与H+成正比,具体取代过程如下:在酸的催化条件下,H+首先进攻正硅酸乙酯分子中的一个OR基团并使之质子化,造成电子云向该OR集团偏移,使硅原子核的另一侧面空隙加大并呈亲电子性,因此,负电性较强的阴离子得以进攻硅离子,使TEOS水解。

碱为催化剂时发生亲核性取代,其水解速率与OH-浓度成正比,具体过程如下:OH-直接对硅原子发动亲核进攻,并导致电子云向另一侧的OR基团偏移,致使该基团的Si-O键削弱而断裂,完成水解反应[17]。

(2)聚合聚合分为脱水和脱醇两步反应:脱水缩聚,如式(2)所示。

(C2H5O)3Si-OH+HO-Si(OC2H5)3→(C2H5O)3Si-O-Si(OC2H5)3+H2O (2)脱醇缩聚,如式(3)所示。

(C2H5O)3Si-O-C2H5+HO-Si(OC2H5)3→(C2H5O)3Si-O-Si(OC2H5)3+ C2H5OH(3)水解缩聚反应进行之后所得到的溶胶只是初步形成了网络结构,网络交联不完善,存在不稳定性,需在室温下静置一段时间后放入70℃的去离子水中进行老化[18]。

2 稳定性影响因素硅溶胶是一种胶体,它具有胶体溶液的一切性质,包括不稳定性。

通常以硅溶胶在一定温度下不凝胶、稳定存在的时间长短为指标来评判硅溶胶稳定性的好坏。

凝胶时间是指溶胶从配制完成到倾斜45°不流动所需要的时间[19-20]。

溶胶的稳定性决定于促使溶胶粒子相互聚结的粒子间相互吸引的能量和阻碍其相互聚结的相互排斥的能量这两方面的总效应。

凝胶时,体系失去聚结稳定性,但宏观上胶粒仍分布于三维空间,此时硅溶胶胶粒依靠硅氧烷形成的化学键(Si-O-Si)相结合,连成极稳定的空间网络结构[21-22]。

研究表明,影响硅溶胶稳定性的因素主要有温度、pH值、去离子水用量、乙醇用量、添加剂、催化剂种类、二氧化硅粒径等。

2.1 温度大量实验研究表明,随着反应温度的升高,溶胶的稳定性降低。

这是由于温度升高,物质的布朗运动加剧,增加了物质间相互碰撞的几率,水解和缩聚反应加快,温度升高有利于水解反应的进行,使溶胶体系含有更多的交联点,加速了粒子在溶胶体系中的熟化,与此同时,温度的升高,使溶剂挥发加快,缩聚反应产生的聚合物含量增大,促使进一步的凝胶过程进行,因而稳定性降低。

有研究表明,在30℃及以下的温度制备硅溶胶较为合适,平均凝胶时间随着温度升高而缩短,并且当温度超过30℃时,溶胶稳定时间缩短速率明显变快,稳定性变差[23-24]。

2.2 pH值正硅酸乙酯可在酸或碱的催化剂作用下发生水解和缩聚反应,根据催化剂的不同,溶胶分为酸性硅溶胶和碱性硅溶胶。

硅溶胶的稳定性与pH的关系如下图,在酸性环境中,在2<pH<4范围内,存在一个亚稳区,为酸性硅溶胶的制备提供给了可能;在碱性环境中,随着pH的增大,硅溶胶的稳定性逐渐增加,pH 为6.3时,溶胶稳定性最差。

根据胶体化学双电层理论,硅溶胶吸附层和紧密层的电位差决定着胶体的稳定性,随体系pH的变化,溶液中H+的浓度也在发生变化,溶液呈酸性或碱性时,溶胶粒子表面的强电荷使得粒子间产生静电斥力,溶胶具有较高的稳定性,但当pH约为6.3时,紧密层吸附层内的电性被完全饱和,电位降到最低,达到了等电点,胶粒双电层消失,因此硅溶胶在该体系中极不稳定[25-26]。

有文献报道,在酸性硅溶胶中,不同酸对二氧化硅溶胶稳定性的影响大小依次为HACH2SO4HClHNO3HF[24]。

赵庆祥[27]通过实验发现,在酸性硅溶胶中,随pH值的增大,溶胶的稳定性先逐渐增加,随后保持稳定,最后再增加。

这是因为,催化剂的增加是为了增加正硅酸乙酯的水解,当氢离子较多时,正硅酸乙酯都得到了充分的水解,使得每个原硅酸分子都可作为成核物质进行缩合,从而使溶胶稳定性增加。

高建东等[28]对碱性催化剂作用下的水解缩合进行了研究,发现碱性催化剂下进行的水解缩合,反应剧烈且随着反应的进行,体系越来越向酸性方向进行,使得溶胶体系的稳定性降低,其所得溶胶液无法得到有效存储。

2.3 水用量在制备二氧化硅溶胶的过程中,水既以溶剂的形式存在,又以反应物的形式存在。

用水量对溶胶性能的影响主要通过水与TEOS的摩尔比n来定性判断,水量较少时,一般当摩尔比m≤7时,水主要作为反应物与正硅酸乙酯发生水解,体系的粘度较大,平均凝胶时间较短,溶胶的稳定性较差;增加用水量,摩尔比m>7时水解更为充分,有相当一部分水以溶剂的形式存在,溶胶体系的粘度下降,溶胶离子之间距离增大,使缩聚反应几率变小;用水量继续增大,对溶胶的稳定性影响变小[27-29]。

2.4 乙醇用量在以正硅酸乙酯为原料制备硅溶胶的试验中,正硅酸乙酯在水中的溶解度不大,而在乙醇中的溶解度则要大的多,乙醇既可以溶于水,又可溶解正硅酸乙酯的性质使得整个反应可以在均匀的液相中进行。

一般研究乙醇用量对硅溶胶性能的影响是通过乙醇与TEOS的摩尔比m来定性判断的,随着摩尔比m的增加,硅溶胶的凝胶时间逐渐延长,稳定性增加。

根据扩散双电层理论,溶胶的介电常数与双电层厚度成正比,随着乙醇用量的增加,胶粒的介电常数增大,双电层厚度增加,溶胶稳定性增加;同时,由于乙醇是正硅酸乙酯的水解产物,可抑制水解反应的正向进行,最后,乙醇的加入使得溶液得到稀释,水解产物之间碰撞几率变小,降低了缩聚反应速率,几种作用综合,最终使溶胶的稳定性增加[30-31]。

2.5 添加剂在制备二氧化硅溶胶的试验中,常用的添加剂为N,N 一二甲基甲酰胺(DMF),随着DMF的增加,溶胶的稳定性增加,这是因为,溶胶中的氢离子可以和DMF发生氢键作用,氢键的形成使得进入紧密层的氢离子减少,从而导致胶团的电势增加,溶胶发生凝聚的势垒也相应增加,进而导致溶胶的稳定性升高。

不仅如此,DMF的加入还可以抑制醇盐的水解,提高凝胶的缩聚速率,提高凝胶固含量。

同时,DMF的加入也使得溶液得到稀释,提高溶胶稳定性[29-32]。

2.6 SiO2粒径二氧化硅粒径是影响硅溶胶稳定性的一个重要因素,二氧化硅胶粒的大小和分布是硅溶胶质量高低的重要指标,影响着产品的浓度、稳定性。

硅溶胶粒子直径在一定范围内,粒径越均匀,粒径分布范围越小,硅溶胶的稳定性越好。

许念强认为在酸性硅溶胶体系中,溶胶的粒径与稳定性呈“S”型,如下图:二氧化硅胶粒粒径较小时,溶胶的稳定性比较低,随着粒径的增大,平均凝胶时间延长,稳定性提高,在粒径为10~20nm之间时,硅溶胶的稳定性与胶粒大小近似成正比。

这是由于粒径的增大使得硅溶胶表面的羟基集团活性降低,胶粒比表面积降低,吸附分子的能力也相应的减弱,从而使凝胶过程变缓[31]。

2.7 电解质电解质对溶胶的稳定性也有一定的影响,由硅溶胶的胶团结构可知,在酸性条件下,进入紧密层的为H+,碱性条件下进入紧密层的为金属离子。

电解质中含有的离子可以吸附在溶胶胶团分散层,使分散层变薄,当电解质含量超过一定限度后,分散层为厚度零,胶粒凝结化,稳定性降低[31]。

许念强[26]等认为,在电解质盐浓度一定时,硅溶胶的稳定性随二氧化硅粒径的增大增大而减弱,当二氧化硅粒径较小时,电解质盐的浓度对稳定性产生较大影响。

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