硅溶胶的性质_制法及应用_殷馨.pdfVIP

化学推进剂与高分子材料 2005年第3卷第6期 Chemical Propellants Polymeric Materials · 27 · 硅溶胶的性质、制法及应用 1 2 殷馨 ，戴媛静 （1.华东理工大学，上海 200237；2.深圳清华大学研究院，广东深圳 518057） 摘 要:硅溶胶(silica sol)是二氧化硅胶体微粒在水中均匀扩散形成的胶体溶液，具有许多优良性质和 特点，作为一种精细化工产品，被广泛应用于化工、材料、纺织、造纸、电子等工业。概括介绍硅溶胶的 种类、特性、制造工艺及其主要应用，并对其制造及应用前景进行了展望。 关键词:硅溶胶；特性；制备；应用 中图分类号:TQ424.26文献标识码: A文章编号:1672-2191(2005)06-0027-06 硅溶胶(silica sol)是二氧化硅胶体微粒在水中均 表面层由许多硅氧醇基(-SiOH)和羟基(-OH)所覆 匀扩散形成的胶体溶液，又名硅酸溶液。1915年 盖，它们同胶体溶液中存在的碱金属离子一起形成 [1] 扩散双电层，粒子间的静电作用对胶体溶液的稳定 Schwerin首次以水玻璃为原料，采用电渗析法制 备出含二氧化硅质量分数2.4%的硅溶胶，不过由 起重要作用。 [2] 于其浓度太稀，实用意义不大。1941年Bird利用 离子交换法制得高浓度的硅溶胶，其后硅溶胶才得 以大规模的生产和应用。作为一种用途广泛的无机 高分子材料，目前硅溶胶已被广泛用于纤维、织 物、纸张、橡胶、涂料、油漆、陶瓷、耐火涂 料、地板蜡等行业中，在化学机械抛光、水处理、 矿物浮选等工艺中也有重要应用。 我国早在1958年就开始了硅溶胶的研制和生 产，如南京大学配位化学研究所、天津化工研究 院、兰州化学工业公司化工研究院、青岛海洋化工 图1 硅溶胶的粒子结构 厂等都从事了相关的研究和开发，但品种和产量都 与国外有很大差距，尤其是酸、碱性硅溶胶的比例 不合理，直到20世纪80年代才有了较大进步。 文中概括介绍了硅溶胶的种类、特性、制造 工艺及其主要应用，并对其前景进行了展望。 1硅溶胶的性质 硅溶胶属于胶体溶液，无臭、无毒，分子式 图2 硅溶胶的粒子表面状态 . 可表示为mSiOHO，外观为乳白色半透明液体。 2 2 Fig.2 Particle surface state of silica sol [3] 硅溶胶的胶团结构可用下面的化学式表示 ： 硅溶胶是具有胶体特性、质点近似球体、带 负电的溶胶。ζ电位、布朗运动及足够的溶剂阻隔 三大因素赋予其聚结稳定性和动力学稳定性。然 而，胶粒为介稳相，始终存在自发聚结的倾向。三 大稳定因素只要有一种被削弱，它就会自动聚结， 式中：m,n很大，且mn。 产生凝胶或聚沉。当硅溶胶凝聚成凝胶后，不可能 硅溶胶的粒子结构和表面状态如图1,2所示。 再用加热或加溶剂的方法使之重新成为溶胶，因此 硅溶胶粒子的内部结构为硅氧烷键(-Si-O-Si-)， 是一种不可逆的胶体。 收稿日期:2005-04-14 作者简介:殷馨(1978-)