pH值对SiO2分散液体系黏度的影响

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

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

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。

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。