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硅溶胶的性能和用途

作者:李博士日期:2021-05-20浏览:400
导读:本文主要介绍了硅溶胶的性能和用途,选型时需要结合不同的工艺,确定硅溶胶与所用行业的匹配性,选出合适的产品。

硅溶胶的性能

硅溶胶是胶体二氧化硅纳米颗粒均匀分散在水中的分散体,胶粒平均粒径为5nm~150nm。硅溶胶的外观由胶体氧化硅的颗粒大小和浓度决定。在同样浓度下,小粒径的硅溶胶(< 10nm)更加清澈,中等粒径的硅溶胶(10-50nm)开始呈现不透明的外观,大粒径硅溶胶(50nm-150nm)通常呈现乳白色。

硅溶胶中二氧化硅的固含量一般在20-40%之间,高固含的硅溶胶可以做到55%甚至更高浓度。硅溶胶的稳定性跟其固含量有一定关系,一般浓度越高稳定性越难控制。硅溶胶的胶团结构如下图所示,它的化学式为mSiO2·nH2O。

硅溶胶胶团结构示意图

硅溶胶胶团示意图

一般情况下硅溶胶稳定的pH范围在8-10,在其制备过程中通常用碱(通常为NaOH氢氧化钠、KOH氢氧化钾)或NH3·H2O氨水做稳定剂。在这些稳定剂作用下,氧化硅粒子被带负电荷。可通过添加过量的电解质(钠、钙、氯化物、锂、钾)破坏胶体氧化硅的稳定性。通过将铝参入氧化硅颗粒的表面层形成铝硅酸盐位点,可以得到另一种形式的阴离子电荷稳定性胶体。   

硅溶胶具有较大的比表面和活性,又具有超微细粒子性和二氧化硅的耐热性、耐水性、耐候性、不燃性和无毒性。硅溶胶与水溶性有机树脂相溶性好,形成有机—无机复合体,因此,硅溶胶广泛被用于工业各个部门。

硅溶胶的用途

硅溶胶在很多地方都有应用:可以用来增强无机水性涂料的性能,同时也可以用作水泥固化剂来提高水泥耐久性和强度,还可以用在催化剂载体、CMP抛光液材料、防火玻璃材料、精密铸造行业等。如何选择合适的硅溶胶是一项挑战,包括如何选择硅溶胶颗粒的形态(球型、非球型、蠕虫型等)、粒径和表面离子种类等。

1. 铸造和钢铁行业

用作粘合剂的成分,用作外壳精密铸造工艺,使用失蜡法进行精密铸造和艺术铸造,钢板涂层,用作防腐涂料的组成部分。

2. 耐火材料行业

防火玻璃防火液,纳米硅防火液主要成分;陶瓷和耐火材料(如陶瓷纤维、玻璃纤维等)的粘合剂;陶瓷材料和模塑料的粘合剂,纯无机胶粘剂体系的组成部分。

3. 牙科

牙膏的主要组成部分。

4. 化工行业

碱金属硅酸盐的改性;防腐涂料的成分;用作催化剂载体和催化剂颗粒的粘结剂,在催化剂行业中,硅溶胶的优点非常突出,不仅不会有一些副产物产生,还能提供少量的比表面积、孔容以及活性等。此外,硅溶胶中的SiO2固含量较高,其选择性也会很好。涂层系统;耐刮擦性和抗粘连性;改善耐水性和耐热性。

5. 造纸业

在造纸行业里,硅溶胶可以做涂层使用,能改善纸张的耐磨性,并且具有防滑特性,可用作纸制品(如纸袋,纸板等)的防滑处理。硅溶胶涂层还可以提高纸张的耐热性能,还可以使纸张颜色鲜亮,增加其在打印、防滑以及稳定等方面的性能。

6. 塑料行业

用于塑料表面的耐刮擦表面处理;改性粘结剂体系,例如用于镀膜。

7. 纺织行业

在纺织行业里面,硅溶胶作用巨大,可增加纤维的耐磨、耐洗能力,延长使用期限;硅溶胶可大幅改善纺织制品的合格率;硅溶胶还可以明显改善浆料的附着力。总之,硅溶胶在纺织行业里面的应用非常广泛。

硅溶胶的性能和用途

以上是关于硅溶胶的性能和用途所做的总结,由于硅溶胶具有很多特性,因此具体在选型时,需要结合不同的工艺,确定硅溶胶与所用行业的匹配性,选出合适的硅溶胶产品。

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