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pH值对SiO2分散液体系黏度的影响

作者:杨幼然 等日期:2021-07-10浏览:96
导读:为了降低SiO2分散液的黏度,同时又不导致体系稳定性下降,向分散液中加入少量的KOH调节体系的pH值,从而改变颗粒的亲水性能及其之间的电荷位阻效应。

为了降低SiO2分散液的黏度,同时又不导致体系稳定性下降,向分散液中加入少量的KOH调节体系的pH值,从而改变颗粒的亲水性能及其之间的电荷位阻效应。

通过对7#、8#、9#、10#这四组分散液pH值的调整,结果如图3所示。

图3 pH值对体系黏度的影响

图3 pH值对体系黏度的影响

研究发现:随着体系pH值的增加,分散液的黏度先迅速降低,当到达最低值时,再缓慢升高。

以7#分散液为例,随着体系pH值从4.6上升到9,分散液的黏度从(3 977±16.5)mPa·s迅速降低到(941±11.5)mPa·s,但pH值超过9时,体系黏度缓慢上升到(1 489±23.5)mPa·s。

通过调节体系的pH值,7#分散液(固含量35%)的黏度从(3 977±16.5) mPa·s迅速降低到(941±11.5)mPa·s,继续向其中添加7# SiO2颗粒,当其固含量达到40%时,分散液黏度仅为(1 100±18.5) mPa·s,体系黏度仅增加不到70 mPa·s;但继续添加SiO2颗粒时,体系黏度迅速增加,如图4所示。

图4 7#分散液体系固含量与黏度的关系图

图4 7#分散液体系固含量与黏度的关系图

当固含量为42%时,体系黏度超过7 500mPa·s,达到(7 865±57.5)mPa·s,即使调节体系的pH值也无法降低分散液的黏度。

这主要是由于体系中加入KOH后,纳米二氧化硅颗粒表面的Si-OH基团与氢氧根发生反应,生成Si-O-K和H2O,降低了颗粒的亲水性能,同时生成的H2O又可以稀释分散液,从而快速降低体系的黏度,但随着KOH用量的增加,多余的KOH开始和一部分SiO2反应,生成微量水溶性的低模数的K2O·nSiO2(n为2~23),体系的黏度降低的速度减慢;继续添加KOH溶液,当体系增的pH值超过10时,KOH与SiO2反应生成K2O·nSiO2的量越来越多,体系的黏度也就逐渐增加。

通过调整1#、2#、7#、8#、9#、10#、11#、12#这八组分散液体系的pH值,可以进一步提高体系的固含量,如表2所示。

表2 优化后SiO 分散液的性能指标

从表2可以看出,当1#分散液pH为10时,固含量可以提高到25%,黏度与未优化前相比有了大幅度的降低,但依然超过10 000 mPa·s,整体呈现泥浆状态,无法制备出液态的SiO2分散液;11#体系固含可达到35%,黏度为4 200~5 600 mPa·s,整体呈现蜂蜜状态,如果继续添加SiO2颗粒,体系黏度也将迅速增加,无法制备出高固含的SiO2分散液;9#体系固含量高达40%,黏度为1 400~2 200mPa·s,整体呈现较稠的牛奶状态;7#体系固含也可达到40%,但黏度仅为1 100~1 500 mPa·s,整体呈现比较稀的牛奶状态。

文章来源:杨幼然, 杨磊, 穆元春. 基于原位反应法制备新型复合防火玻璃技术的研究[J]. 玻璃, 2020(9): 1-7

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