二氧化(hua)矽膠體微(wei)粒的溶液(ye)“矽溶膠”能(néng)幹啥？

　　Silica Sol矽溶(róng)膠是二氧(yang)化矽膠體(tǐ)微粒在水(shui)中均勻分(fen)散形成的(de)👨‍❤️‍👨膠體溶液(ye)，具有許多(duo)優良性質(zhì)和特點，作(zuò)爲一種精(jīng)細化工産(chan)品，現已被(bèi)廣泛應用(yong)于化工、材(cai)料、紡💃🏻織、造(zào)紙、電子等(děng)工業領域(yu)。早在1915年，Schwerin首(shou)次以水玻(bo)璃爲原料(liào)，采用電滲(shen)析法制備(bèi)出含㊙️二氧(yǎng)化矽✨質量(liang)分數2.4%的矽(xi)溶膠，隻是(shi)濃度太低(dī)，并沒有什(shí)麽實際應(ying)用意🤩義，1941年(nian)Bird利用離子(zi)交換法制(zhì)得高🧑🏽‍🤝‍🧑🏻濃度(du)的矽溶膠(jiāo)後，才🚶得以(yǐ)大規模的(de)生産和應(ying)用。本文将(jiang)對“矽溶膠(jiao)”的制備工(gōng)藝及應用(yòng)範疇做簡(jiǎn)單整理。

　　不(bu)同濃度的(de)矽溶膠

　　一(yi)、簡單了解(jiě)一下矽溶(rong)膠

　　矽溶膠(jiāo)外觀爲乳(rǔ)白色半透(tou)明的膠體(ti)溶液，多呈(chéng)穩定的堿(jian)性👉，少數呈(cheng)酸性，矽溶(róng)膠中SiO2的濃(nong)度一般爲(wei)10%~35%，濃度高時(shí)可達50%。矽🌈溶(rong)膠粒子比(bǐ)表面積爲(wèi)50~400m2g，粒徑範圍(wei)一般在5~100nm，處(chù)于納米尺(chǐ)度，與一般(ban)粒徑爲0.1~10um的(de)乳液相比(bi)，其顆粒要(yao)小得多，分(fèn)子式可表(biǎo)示爲mSiO2.H2O，矽溶(rong)膠的膠團(tuán)結👨‍❤️‍👨構用以(yi)下化學式(shi)表示。

　　二、二(èr)氧化矽膠(jiāo)團結構

　　矽(xī)溶膠是具(ju)有膠體特(te)性、質點近(jìn)似球體、帶(dài)負電的❓溶(rong)膠，ζ電位、布(bu)🏒朗運動及(ji)足夠的溶(rong)劑阻隔三(sān)大因素賦(fu)予其聚結(jie)穩定性和(hé)動力學穩(wěn)定性，膠粒(lì)爲介穩相(xiang)，始終存在(zài)自發聚結(jie)🈚的傾向。三(sān)大穩定因(yin)素隻要有(yǒu)一種被削(xuē)弱，它就會(hui)自動聚結(jie)，産生凝膠(jiāo)或聚沉。矽(xi)溶膠粒子(zǐ)的内部結(jié)構🍉爲矽氧(yang)烷鍵(-Si-O-Si-)，表面(mian)層由許多(duo)矽氧醇基(jī)(-SiOH)和羟基(-OH)所(suǒ)覆蓋，它們(men)同膠體溶(rong)液中存🤟在(zai)的堿金屬(shǔ)離子一起(qǐ)形成擴散(sàn)雙電層，粒(lì)子間的靜(jìng)電作用對(dui)膠體溶液(ye)的穩定起(qi)重要作用(yong)。

　　矽溶膠中(zhōng)二氧化矽(xi)的粒子大(dà)小是一重(zhòng)要質量指(zhi)标，它對溶(róng)膠的許多(duō)性能都有(yǒu)重要影響(xiang)。首先，粒子(zǐ)大小影響(xiang)矽溶膠的(de)穩定性，在(zài)等量穩定(dìng)劑條件下(xià)，粒子越大(da)穩定性越(yue)好，粒子越(yue)小膠凝越(yuè)快。因此，爲(wèi)制造高濃(nóng)度和性能(néng)穩定的矽(xi)溶膠，應設(shè)法使粒子(zǐ)尺寸足夠(gou)大。通常粒(li)徑大于20nm，濃(nong)度高于😍40%的(de)矽溶膠通(tong)🔞常被稱作(zuò)大粒徑高(gao)濃度矽溶(róng)膠。

　　應用在(zai)催化劑載(zǎi)體和高耐(nai)火度要求(qiu)的行業，所(suo)需要的矽(xi)溶膠濃度(du)要達到40%左(zuǒ)右，通過再(zai)濃縮法得(dé)到矽溶膠(jiao)所能達🌏到(dao)的最高濃(nóng)度與其溶(rong)膠顆粒自(zi)身粒徑大(dà)小有關，由(you)于小的粒(lì)子穩定性(xing)🌂較差，所以(yǐ)粒🈲徑小于(yú)15nm的✏️普通矽(xī)溶膠産品(pǐn)濃💯度一般(ban)隻能達到(dào)30%，而粒徑大(dà)于20nm的矽溶(rong)膠産品濃(nong)度則可以(yi)🔅達到40%甚至(zhì)50%以🙇🏻上。

　　三、矽(xī)溶膠制備(bèi)方法

　　自矽(xi)溶膠問世(shi)以來，對其(qí)制備方法(fǎ)的研究非(fei)常活躍💚。就(jiu)原理而言(yán)，矽溶膠有(you)2種制備方(fāng)法：①利用溶(róng)液中化學(xue)反應生成(chéng)的SiO2超♋微粒(lì)生長、成核(hé)，制得矽溶(rong)膠的🌈方法(fǎ)爲凝聚法(fǎ)🐪;②利用機械(xiè)将SiO2微粒在(zài)一定條件(jiàn)下分散于(yú)水中制得(de)矽溶膠的(de)方法✔️爲分(fen)散法。就工(gong)藝而言，可(ke)分爲矽粉(fěn)溶解法、離(li)子交換法(fǎ)、膠💘溶法、分(fen)散法等。

　　1、矽(xi)粉溶解法(fǎ)。采用無機(ji)或有機堿(jian)作催化劑(jì)，以單質♋矽(xi)與純水✉️反(fan)應來制備(bèi)矽溶膠的(de)方法稱爲(wèi)矽粉溶解(jie)法❤️。

 

工藝流(liu)程圖及反(fan)應方程式(shì)

　　工藝簡析(xi)：矽粉在堿(jian)的催化作(zuò)用下，與水(shuǐ)反應，生成(cheng)水合矽酸(suān)💃，水合矽酸(suan)在水介質(zhi)中逐漸聚(jù)合，由單體(tǐ)自行脫水(shuǐ)漸漸聚合(hé)成二元體(tǐ)、三元體乃(nǎi)至多元體(tǐ)，即成爲🐇水(shuǐ)合矽✏️酸的(de)水溶液，就(jiu)是矽溶膠(jiāo)。工藝過程(cheng)中的矽粉(fěn)的活化主(zhǔ)🈚要是爲了(le)除去矽粉(fěn)表面形成(chéng)的惰性膜(mó)，較好的方(fāng)法是先用(yong)質量分數(shù)爲48%的氫氟(fú)酸洗滌，然(rán)後依次用(yong)純水、醇、醚(mi)沖洗，最後(hòu)在氮氣保(bao)護下幹燥(zao)。

　　該法的優(you)點是矽溶(rong)膠成品中(zhōng)雜質含量(liàng)少，二氧化(hua)矽的膠粒(li)粒形、粒徑(jing)、黏度、pH值、密(mì)度、純度等(deng)易控制，膠(jiao)粒外形圓(yuan)整均勻，結(jié)構緻🍓密，矽(xi)溶膠的穩(wěn)定性較好(hǎo)。

　　2、離子交換(huan)法。離子交(jiao)換法又稱(cheng)粒子增長(zhang)法，用水玻(bō)🚶璃爲原料(liao)。一般步驟(zhou)爲：陽離子(zǐ)交換反應(yīng)制備活性(xìng)矽酸溶液(ye)→調節活性(xìng)矽酸溶液(yè)pH值→陳化制(zhì)備晶種→向(xiàng)🐕含晶種🌈的(de)母液中添(tian)加活性矽(xi)酸溶液促(cù)使晶種生(sheng)長→最後純(chun)化濃縮制(zhì)備得矽溶(rong)🌈膠産品。

　　每(měi)個步驟對(duì)最終矽溶(róng)膠産品均(jun1)有直接的(de)影響。制㊙️備(bei)均🐪勻性🍉良(liang)好的晶種(zhong)是制得優(yōu)質矽溶膠(jiao)的基礎，晶(jing)種生長階(jiē)段要嚴格(ge)控制矽酸(suan)溶液加入(ru)量使體系(xi)中矽酸濃(nong)度始終處(chu)于最低🔅成(chéng)核濃🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度和(hé)飽和濃❗度(du)之間，防止(zhǐ)産生新🌐的(de)晶核，實🏃現(xian)單純的粒(lì)徑增長。

　　3、電(dian)解電滲析(xi)法。電解電(dian)滲析法制(zhi)備矽溶膠(jiao)是一種電(dian)化學方法(fa)。在電解電(diàn)滲析槽中(zhōng)加入電解(jiě)質，調節✔️電(dian)解質溶液(ye)的pH值，控制(zhì)電解電滲(shen)析反應的(de)電流密度(du)、溫度等反(fǎn)應👈條件，在(zai)裝備有合(he)适的電極(jí)(如析氫電(diàn)極、氧陰極(ji))的電解電(diàn)滲析槽🈲中(zhōng)反應後🥰可(ke)制取矽溶(róng)膠成品。該(gai)法制備矽(xī)溶❌膠的操(cao)作條件可(ke)控制，便于(yú)優化矽溶(róng)☎️膠成品的(de)質量，是有(yǒu)開發價值(zhi)的電化學(xué)方法。

　　4、膠溶(róng)法。膠溶法(fa)制備矽溶(rong)膠是先用(yong)酸中和水(shui)玻璃溶液(ye)形成凝📱膠(jiao)，所得凝膠(jiao)經過濾，水(shui)洗，然後加(jiā)稀堿✊溶液(yè)，在加壓加(jiā)熱條件下(xia)解膠即得(dé)溶膠。該法(fǎ)制得的矽(xi)溶膠粒徑(jìng)分布較寬(kuan)，純度較低(dī)。

　　5、酸中和法(fǎ)。酸中和法(fa)一般采用(yong)稀水玻璃(lí)(Na2O.xSiO2)作爲起始(shǐ)🌈原料❌，稀硫(liú)酸等無機(jī)酸作爲酸(suan)化劑。根據(jù)酸用量的(de)🐆不同🔞，可制(zhì)備酸性或(huò)堿性❤️矽溶(róng)膠。具體工(gōng)藝步驟包(bāo)括離子交(jiao)換去除鈉(na)離子、制備(bèi)晶核、酸中(zhōng)和反應、晶(jīng)粒增長。酸(suan)✌️中和法制(zhì)🌐得的矽溶(rong)膠一般雜(za)質離子含(hán)量較高，穩(wen)定🙇🏻性較差(chà)。

　　6、分散法。分(fen)散法是利(lì)用機械方(fang)法将二氧(yǎng)化矽微粒(lì)分散在溶(róng)劑中制備(bèi)矽溶膠的(de)物理方法(fa)。有報道“利(lì)💛用合适的(de)分散工藝(yì)和添加劑(jì)，可将氣相(xiang)二氧化矽(xī)粉末分散(sàn)在水溶液(ye)中👈制得穩(wěn)定時間高(gāo)達1年，黏度(dù)低達1mPa·s的高(gāo)性能矽溶(rong)膠。”

　　四、矽溶(rong)膠的基本(ben)特性及應(yīng)用

　　性質決(jue)定用途，先(xian)來瞅瞅矽(xi)溶膠的特(tè)性：①具有較(jiào)大的吸附(fu)🈲性，矽溶膠(jiao)中無數膠(jiao)團産生的(de)無數網絡(luò)結😍構空隙(xi)，在一定條(tiao)件下能夠(gou)對無機物(wù)及有機物(wù)具有一定(dìng)的吸附作(zuò)用;②具有較(jiao)大的比表(biǎo)面積;③矽溶(róng)膠具有較(jiao)好的粘結(jié)性，自身風(fēng)幹💋即産生(shēng)一定的粘(zhan)結👣強度，但(dan)強度👄較小(xiǎo)，如果将矽(xī)溶膠加入(rù)到某種纖(xian)維或粒狀(zhuang)材料中，然(rán)後幹燥固(gu)化即可成(cheng)爲堅固的(de)凝膠結構(gou)，會産生較(jiào)大的粘結(jié)性;④ 良好的(de)耐溫性;⑤矽(xi)溶膠具有(yǒu)高度的分(fen)散㊙️性、較好(hǎo)的耐磨性(xing)和良好的(de)透光性等(děng)，因此可以(yi)做良好的(de)分散劑、防(fáng)腐劑、絮凝(níng)劑、冷卻劑(jì)等等。下面(miàn)對矽溶膠(jiāo)部分經典(diǎn)應❄️用簡單(dan)整理。

　　1、催化(huà)劑載體

　　矽(xi)溶膠具有(yǒu)較大的比(bǐ)表面積，制(zhi)得的矽膠(jiāo)粒子均勻(yún)，孔徑和♉分(fèn)布容易控(kong)制，是制備(bei)催化劑載(zǎi)體的最佳(jiā)原料。氧化(hua)矽是第二(èr)大的催載(zai)體原料(一(yī)哥是氧化(hua)鋁)。

　　案例：美(mei)國Sohio化學公(gong)司氨氧化(huà)法制備丙(bing)烯腈所用(yòng)的催化劑(jì)C41，就是将催(cuī)化劑活性(xìng)組分與矽(xī)溶膠混合(hé)，經💋噴霧幹(gàn)燥後制得(de)的，其活性(xìng)分布均勻(yún)，能使丙烯(xi)腈産率提(ti)高30%~40%。

　　2、半導體(ti)基片抛光(guāng)

　　20世紀60年代(dài)以前，半導(dao)體基片抛(pāo)光還大都(dōu)沿用微米(mi)級磨料❗機(ji)械☎️抛光，得(dé)到的機械(xie)抛光表面(miàn)存在嚴重(zhong)🥵損傷。1965年Walsh和(hé)Herzog提出SiO2溶膠(jiao)和凝膠抛(pao)光後，以SiO2漿(jiang)料爲代表(biao)的化學👅機(ji)械抛光工(gōng)藝🐆就逐漸(jiàn)代替了以(yi)上舊方法(fǎ)。

　　而二氧化(huà)矽水溶膠(jiao)則是目前(qián)最具代表(biǎo)性的CMP用抛(pao)光漿🏃🏻料研(yan)磨微粒。目(mù)前主要采(cai)用分散法(fa)，即将納米(mi)SiO2粉末利用(yong)🐆機械手段(duan)分散于水(shui)溶液中以(yi)獲得SiO2 CMP漿料(liào)。研究證明(ming)，在相同的(de)抛光條件(jian)下，磨料的(de)顆粒大小(xiǎo)、形狀和單(dān)分散性等(děng)是影響抛(pao)🌏光表面質(zhì)量的重要(yào)因素。目前(qián)，在矽晶片(piàn)化學機械(xiè)抛光中普(pǔ)遍使用粒(lì)徑50～80nm左右的(de)球形二氧(yǎng)化矽磨料(liao)。将粒子的(de)矽溶膠做(zuo)單晶矽抛(pao)光劑，不僅(jin)效果好，而(er)且抛光速(su)度快。

　　3、紡織(zhi)工業

　　可以(yi)用做紡織(zhī)上漿助劑(ji)，減少斷頭(tou)率;在織物(wu)染色中使(shi)用，因㊙️具有(yǒu)粘結性，可(kě)以形成優(yōu)良的保護(hù)液，增加染(ran)色的🌈附着(zhe)力等等。

　　案(an)例：矽溶膠(jiāo)與油劑并(bìng)用，對羊毛(mao)進行噴霧(wu)或浸漬🌈處(chu)理，改善🐕了(le)羊毛的可(ke)紡性，減少(shǎo)了斷頭，防(fang)止了飛👈花(huā)，提高了成(cheng)品🌏率。

　　4、造紙(zhǐ)工業

　　作爲(wèi)感光紙的(de)處理劑，玻(bo)璃紙的防(fáng)粘劑，其他(ta)辦公🌐用👉紙(zhi)經處理後(hou)，可以提高(gao)打印效果(guo)，使顯色更(geng)加鮮明。

　　案(an)例：把粉碎(suì)過的金屬(shǔ)矽粉直接(jie)與加熱到(dao)一定溫度(du)的矽酸鈉(na)或矽酸鉀(jia)反應制備(bèi)出的高濃(nóng)度、低粘度(dù)矽溶膠♍施(shī)于包裝水(shui)泥🏃的牛皮(pi)紙或紙闆(pan)的表面，可(ke)以防㊙️止其(qi)堆💘集時的(de)滑落，并👣可(kě)改善紙品(pǐn)的耐濕💰性(xing)和強度;玻(bō)璃紙的缺(quē)點之一是(shi)溫度升高(gāo)時發粘🈚，如(ru)果用矽溶(rong)膠和甘油(you)、單硬脂肪(fáng)酸等組成(cheng)的蠟狀物(wù)質處理，則(zé)可克服這(zhè)個缺點❄️。

　　5、陶(táo)瓷纖維高(gao)溫粘接劑(ji)

　　把矽酸鋁(lǚ)纖維用矽(xi)溶膠浸漬(zì)，加促凝劑(ji)，用做保溫(wen)絕🐆熱材料(liao);做高溫爐(lú)的耐火磚(zhuān)的表面粘(zhan)結劑，粘結(jie)強度高，耐(nai)高溫(1000℃以上(shàng))，節約能源(yuan)，對爐子改(gǎi)造既節約(yue)，又方便🌂。

　　6、泡(pao)沫橡膠增(zeng)強

　　在幹橡(xiang)膠中加入(rù)5%的矽溶膠(jiāo)，就可以使(shǐ)多孔泡沫(mo)橡✍️膠增強(qiang)20%，對一🈲定體(ti)積的橡膠(jiāo)而言，因爲(wei)彈性提高(gao)，可以節✔️省(shěng)20%的橡膠。

　　7、用(yong)在固體蓄(xu)電池的電(dian)解液

　　普通(tong)鉛酸蓄電(diàn)池使用壽(shòu)命短，使用(yong)矽溶膠可(kě)以配置成(cheng)♌膠體蓄🐉電(diàn)池的凝膠(jiao)電解液，就(jiu)大大提高(gāo)了蓄電池(chí)的使用壽(shòu)命;同時，普(pu)通電解液(ye)硫酸，在機(ji)動車急轉(zhuǎn)彎時容易(yi)溢出，但固(gu)體蓄電池(chí)電👅解液的(de)使用就很(hěn)好的解決(jue)了這個問(wèn)題，有🛀🏻效的(de)防止了硫(liu)酸的滲漏(lòu)和溢出，避(bi)免了污染(rǎn)🤞環境。

　　8、應用(yong)于精密鑄(zhù)造業

　　陶瓷(cí)薄殼型(熔(róng)模)精密鑄(zhu)造法，就是(shi)由于使用(yong)了矽溶膠(jiāo)才發展起(qǐ)來的。用矽(xī)溶膠代替(tì)矽酸酯可(ke)降低✔️成本(běn)，改善操作(zuo)條件🐕。用小(xiao)粒子直徑(jìng)矽溶膠制(zhì)造的薄殼(ke)強度大、光(guang)潔度好，可(kě)大大提高(gao)鑄件質量(liàng)和尺寸的(de)精密度。

　　更(geng)多其他應(ying)用

　　矽溶膠(jiao)可以作爲(wèi)啤酒、蘋果(guo)汁、葡萄酒(jiu)、米酒、醬油(you)的澄清劑(jì)，不影響色(se)、香、味，對人(rén)體無毒害(hai);用矽溶膠(jiao)處理的裝(zhuāng)潢物品，可(ke)使其抗🌈污(wu)染性提高(gao)二倍，可見(jian)矽✔️溶膠也(yě)是壁布表(biǎo)面的📧有效(xiào)防污劑;用(yòng)😘矽溶膠制(zhì)取的防滑(hua)地闆蠟，在(zài)工業和民(min)用中已負(fù)盛名，細小(xiǎo)的二氧化(huà)矽粒子粘(zhān)附在地闆(pǎn)表面的蠟(la)膜上，防滑(huá)效果好，且(qiě)不影‼️響㊙️光(guāng)澤度。矽溶(rong)膠能夠使(shi)塗料牢固(gu)，具有耐水(shui)，耐火，耐污(wu)，耐高溫🐅，塗(tu)膜硬度大(da)，色澤鮮豔(yan)，不褪色等(deng)優點，還可(ke)以應用于(yú)耐酸、耐堿(jian)、防☎️火塗料(liào)和遠紅外(wài)線輻射塗(tú)料。

　　同泰化(hua)學納米二(èr)氧化矽産(chǎn)品介紹：

　　同(tóng)泰化學代(dài)理諾力昂(áng)Levasil納米二氧(yǎng)化矽産品(pin)，包含了數(shu)十種産品(pin)，廣泛用于(yú)塗料、造紙(zhǐ)、抛光、蓄電(diàn)池、精密鑄(zhù)造、催化載(zai)體、食品、耐(nài)火材料、紡(fǎng)織纖維處(chù)理、塑料薄(báo)膜塗層、清(qing)洗劑、顔料(liao)分散和土(tǔ)木工程等(deng)多個方面(miàn)。諾力昂公(gōng)司的水性(xìng)納米二氧(yang)化矽分散(sàn)液采用先(xiān)進的自動(dòng)化生産線(xiàn)和過程控(kong)制系統，在(zài)原材料檢(jian)測、生産過(guò)程監測和(hé)成品質量(liàng)控制等多(duo)個方面嚴(yán)格把關，産(chan)品質量穩(wen)定可靠。我(wo)們有能力(li)爲客戶提(tí)供高品質(zhi)的産品和(hé)服務，與客(kè)戶發展長(zhang)期戰略合(he)作夥伴關(guān)系。

　　産品及(jí)技術咨詢(xun)電話/Product Enquiry： +86-755-2722 5202 +86-157 9588 8262（吳經(jing)理）。