硅溶膠的物理與化學(xué)性質(zhì)

1、精選硅溶膠的物理與化學(xué)性質(zhì)硅溶膠是二氧化硅膠體微粒在水中均勻集中形成的膠體溶液，又叫做硅酸溶液，或二氧化硅水溶液，是一種用途廣泛的新型化工原料。硅溶膠的外觀(guān)為乳白色半透亮的膠體溶液，多成穩(wěn)定的堿性，少數(shù)呈酸性。硅溶膠中SiO2的濃度一般為10%35%，濃度高時(shí)可達(dá)50%。硅溶膠粒子比表面積為50400m2/g，粒徑范圍一般在5100nm，即處于納米尺度，與一般晶粒為0.110m的乳液相比，其顆粒要小得多。硅溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)用以下化學(xué)式表示：式中：m，n很大，而且m<<n?？梢哉J(rèn)為硅溶膠的膠核與硅酸鈉結(jié)構(gòu)基本相同，它是由m個(gè)SiO2分子聚合而成。在硅酸膠體溶液中H2SiO3是一種弱電解

2、質(zhì)，在水中能部分別解為H+和SiO2-3：H2SiO32H+SiO2-3，這些SiO2-3被吸附在膠核四周，形成帶負(fù)電的內(nèi)吸附層，使膠粒帶負(fù)電，因而它必定會(huì)吸引存在于四周介質(zhì)中的反離子，如H+、Na+等正離子，構(gòu)成雙電層。這些反離子在受到粒子表面離子吸引的同時(shí)，又由于離子本身的熱運(yùn)動(dòng)而使其中部分別子離開(kāi)表面而向溶液外層集中；而靠近粒子表面的反離子濃度較大，隨著與表面距離的增加，反離子的濃度削減，形成集中層。由于膠體粒子表面所帶負(fù)電荷與集中層中所帶正電荷總數(shù)相等，最終整個(gè)體系呈中性。（硅溶膠涂料及其表面涂層的質(zhì)量把握）硅溶膠是具有膠體特性、質(zhì)點(diǎn)近似球體、帶負(fù)電的溶膠。電位、布朗運(yùn)動(dòng)及足夠的溶劑阻

3、隔三大因素賜予其聚結(jié)穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。然而，膠粒為介穩(wěn)相，始終存在自發(fā)聚結(jié)的傾向。三大穩(wěn)定因素只要有一種被減弱，它就會(huì)自動(dòng)聚結(jié)，產(chǎn)生凝膠或聚沉。當(dāng)硅溶膠分散成凝膠后，不行能再用加熱或加溶劑的方法使之重新成為溶膠，因此是一種不行逆的膠體。一般來(lái)說(shuō)，比表面愈大，表面能也愈大。硅溶膠體系是表面能很大的不穩(wěn)定體系，它有自動(dòng)削減表面能的趨勢(shì)，很簡(jiǎn)潔由小粒子自發(fā)聚集成大顆粒，甚至形成凝膠。影響硅溶膠穩(wěn)定性的因素很多，如電解質(zhì)、溫度、濃度、PH及粒徑等。1、硅溶膠的性質(zhì)：（1） 物理性質(zhì)：硅溶膠屬于膠體溶液，無(wú)臭、無(wú)毒。由于硅溶膠中的二氧化硅含有大量的水及羥基，因此硅溶膠的表達(dá)式為SiO2·n

4、H2O。硅溶膠沒(méi)有什么毒性，可以普遍的應(yīng)用于有人的地方。由于硅溶膠的膠體粒子格外的小，有著相當(dāng)大的表面積。另外，它沒(méi)有什么味道，不會(huì)被人輕易的發(fā)覺(jué)。膠體粒子是無(wú)色透亮的，因此不會(huì)影響掩蓋物的本色。粘度較低，水能滲透的地方都能滲透，因此，和其他物質(zhì)混合時(shí)，分散性和滲透性都格外好。（2） 化學(xué)性質(zhì)：當(dāng)加熱到110時(shí)，硅溶膠中的自由水已經(jīng)完全失去，當(dāng)加熱到140220時(shí)，硅溶膠脫附物理吸附水。當(dāng)溫度上升到400700時(shí)，硅溶膠中二氧化硅粒子表面硅醇間縮聚失水，即脫出化學(xué)吸附水。此時(shí)，硅溶膠中的SiO2粒子并未發(fā)生變化。在SiO2玻璃化溫度（800）時(shí)，SiO2粒子發(fā)生表面融熔粘連，機(jī)械強(qiáng)度發(fā)生變化。

5、在1200時(shí)，晶體開(kāi)頭消滅。1200時(shí)達(dá)到SiO2的結(jié)晶化溫度。硅溶膠當(dāng)中存在著很多的二氧化硅，因此，不能應(yīng)用于那些能與二氧化硅反應(yīng)的地方，如它能與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生硅酸鈣，從而使產(chǎn)品變質(zhì)。因此在存儲(chǔ)的時(shí)候要有所留意，不能存儲(chǔ)在那些能與二氧化硅發(fā)生反應(yīng)的材料中。當(dāng)硅溶膠水分子被蒸發(fā)后，膠體粒子能堅(jiān)固的附著在物體表面，粒子間形成硅氧結(jié)合，是很好的粘合劑。由于硅溶膠具有較均勻的粒徑范圍、較大的比表面積和較豐富的表面硅醇羥基，因此表現(xiàn)出很高的化學(xué)活性。硅溶膠的膠粒之間可以相互作用發(fā)生脫水縮合成網(wǎng)狀，也可以與有些物體表面作用變成無(wú)機(jī)硅膜，因而在很多工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。2、硅溶膠的特點(diǎn)及性能：（1）

6、硅溶膠具有較大的吸附性：硅溶膠中很多膠粒團(tuán)聚產(chǎn)生的很多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)孔隙，在肯定的條件下能對(duì)無(wú)機(jī)物及有機(jī)物產(chǎn)生肯定的吸附作用。（2） 硅溶膠具有較好的粘結(jié)性：自身風(fēng)干即產(chǎn)生肯定的粘結(jié)強(qiáng)度，但強(qiáng)度較小，如將硅溶膠加入到某種纖維或粒狀材料中，然后干燥固化即可成堅(jiān)硬的膜，不僅成膜溫度較低，而且一旦成膜就不會(huì)再溶解在水中和變質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生較大的粘結(jié)性（一般46.7kg/cm2）。（3） 硅溶膠具有良好的耐溫性：一般可耐1600左右。（4） 硅溶膠具有較好的親水性和憎油性：可以用蒸餾水稀釋至任意濃度，而且隨稀釋度的增加，穩(wěn)定性增加，但加入有機(jī)物或多種金屬粒子中，又可產(chǎn)生憎水性。硅溶膠具有較強(qiáng)的憎油性。此外，硅溶膠

7、具有高度的分散性，較好的耐磨性和良好的透光性等。因此，可作為良好的分散劑，防腐劑，冷卻劑和特殊的光學(xué)材料等。（5） 硅溶膠在很大的PH范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，在特定的條件下，單獨(dú)能形成連續(xù)的粘附的硬薄膜（如1m）。在使用中受PH值的影響較小。（6） 硅溶膠粒子表面的硅醇羥基和吸附水可提高潤(rùn)濕性，通過(guò)金屬離子取代硅溶膠中的部分硅原子，可把握硅溶膠的帶電性。（7） 硅溶膠具有優(yōu)良的反應(yīng)性,并能在均相進(jìn)行，通過(guò)與有機(jī)樹(shù)脂的均勻混合，可改進(jìn)其機(jī)械、光學(xué)及電性能。3、硅溶膠的應(yīng)用： 硅溶膠具有很多優(yōu)良的性質(zhì)和特點(diǎn)，作為一種精細(xì)化工產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于精密鑄造、紡織、造紙、涂料、抗靜電劑和催化劑等領(lǐng)域。（1） 應(yīng)用

8、于精密鑄造業(yè)：代替硅酸乙脂使用，無(wú)毒性；不僅可以降低成本，用于制作零件，尺寸精確度高，鑄件光滑度好，可使殼型強(qiáng)度大，造型比使用水玻璃質(zhì)量好；用于鑄模的耐高溫涂料，可以使涂層具有較好的耐熱性，削減高溫下熔融金屬與模具的損耗，并有助于脫模。  （2） 應(yīng)用于涂料行業(yè)，能夠使涂料堅(jiān)固，具有耐水、耐火、耐污、耐高溫、涂膜強(qiáng)度大、色澤明麗、不褪色等優(yōu)點(diǎn)。還可以應(yīng)用于耐酸、耐堿、防火涂料和遠(yuǎn)紅外線(xiàn)輻射涂料。  （3） 應(yīng)用于耐火材料的粘結(jié)劑：具有粘結(jié)強(qiáng)度高、耐高溫（15001600）等優(yōu)點(diǎn)。  （4） 應(yīng)用于紡織業(yè)：可以用做紡織上漿助劑，削減斷頭率；在織物染色中使用，因具有粘結(jié)性，可以形成優(yōu)良的愛(ài)護(hù)液，增加染色的附著力等等。  （5） 應(yīng)用于造紙業(yè)：作為感光紙的處理劑、玻璃紙的防粘劑，其他辦公紙經(jīng)過(guò)處理后，可以提高打印效果，使顯色更加鮮亮。  （6） 應(yīng)用于催化劑：在催化劑的生產(chǎn)中，在肯定的條件下，作為載體來(lái)加速催化速度，以提高生產(chǎn)效率。  （7） 石油方面的應(yīng)用：在芳烴類(lèi)生產(chǎn)中以硅膠