二氧化硅粒径对酸性硅溶胶稳定性的影响

关键词 : 酸性硅溶胶 ; 粒径 ; 稳定性 ; 二氧化硅

 　  硅溶胶系无定性二氧化硅聚集颗粒在水中均匀分散形成的胶体溶液。 根据 pH 值范围可分为酸性硅溶胶和碱性硅溶胶。 由于硅溶胶中二氧化硅粒子具有较大的反应活性 , 经过表面改性又能与有机聚合物混溶 , 因此被广泛用于有机及无机材料粘结剂中。酸性硅溶胶处于亚稳状态 , 在放置过程中会逐渐发生胶凝 , 尤其是高浓度的酸性硅溶胶的凝胶趋势更为明显 , 成为制约国内企业生产高浓度酸性硅溶胶的主要影响因素。国内有不少科研工作者对酸性硅溶胶的制备及其稳定性影响因素进行了研究 在一定程度上获得了酸性硅溶胶产品。 但所制备的酸性硅溶胶大都浓度偏低、 稳定期短。 希望通过对二氧化硅粒径大小对酸性硅溶胶稳定性及其粘度的影响作了研究 , 以进一步获得影响硅溶胶稳定性的因素 , 这对生产高浓度、 高稳定性的酸性硅溶胶具有现实意义。

       大量文献和实验资料（如需实验过程请联系我司索取，在此因篇幅原因不做详述）告诉我们，当pH＜2.0的区域内 , 溶胶稳定性随 pH 的升高略有上升 ; 在 2< pH < 4, 酸性硅溶胶具有一个较为宽阔的亚稳定区域 ; pH 在 5 ～6 时 , 硅溶胶的稳定性迅速下降。该区域是溶胶的零电点所在 , 按照胶体化学溶胶双电层稳定理论 , 该区域内胶粒带电荷总数为零 , 该范围内的溶胶极不稳定。 在跃过零电点后 , 胶体表面又重新负上了电荷 , 因而又重新获得了高的稳定性。故此我厂酸性硅溶胶的PH基本控制在2.0-4.0之间。

      不同粒径下酸性硅溶胶的稳定性相差很大 , 而且随 pH 的变化趋势也不一样。 具有较大粒径的硅溶胶 , 稳定性相对很高 , 但同时受体系pH 的影响也较为明显。 而小粒径的酸性硅溶胶虽然其稳定性受 pH 变化的影响较小 , 但其稳定性明显偏低。一定浓度酸性硅溶胶的稳定性与二氧化硅粒径大小的关系呈现明显的斜“ S ”形。 在小粒径下 , 硅溶胶的稳定性相对很低 , 而随着粒径的增加 , 稳定性迅速增强 , 在粒径为 10 ～ 20 nm时 , 硅溶胶稳定性近似与粒径大小成正比，我厂通用酸性硅溶胶SW-1430粒径就在这个范围内。

       一般条件下 , 酸性硅溶胶体系的粘度随浓度的增加而增大 , 粘度低 , 溶胶稳定性好 ; 粘度高 , 稳定性差。 因此 , 要提高酸性硅溶胶的稳定性 , 就要降低溶胶体系的粘度。二氧化硅粒径较小的硅溶胶的粘度随浓度增加变化较为明显 , 粒径大的硅溶胶粘度随浓度的增加变化趋于平缓。 显然 , 增加粒子粒径可降低胶体体系在高浓度下的粘度如SW-3030  SW-10040就是通过增加粒径来达到降低黏度增强稳定性的效果。

       从上面的研究结果表明 , 增加二氧化硅粒子的粒径 , 能对高浓度酸性硅溶胶的稳定性、 粘度起到明显的改善作用。 因此 , 可以通过提高二氧化硅粒子粒径 , 来制备高浓度、 高稳定性、 低粘度的酸性硅溶胶。