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硅溶胶的特点及各种物质对其稳定性的影响_常见问题_博乐电竞全站_电玩城最新下载
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硅溶胶的特点及各种物质对其稳定性的影响
来源:博乐电竞   上传时间:2024-11-26 22:35:02

  胶体二氧化硅与乙醇、醋酸酯等有机溶剂可以混溶,混合的极限产生凝固化,当PH值变化时,胶体二氧化硅的相溶性也发生明显的变化(水溶性的面漆、纸张涂饰剂类的)

  胶体二氧化硅通常与阴离子及非离子的表面活性剂相溶,表面活性剂、分散剂、流平剂中如含不纯物时(电解质)会造成凝胶化,不能使用。

  在胶体二氧化硅中加入多价金属离子类的盐即可凝胶,是因为盐类放出离子,与胶态二氧化硅的表面电荷结合以保持稳定性,表面电荷平衡,可引起粒子的集合而凝胶化,凝胶化的程度与使用的电解质种类、浓度、温度等有关,一价离子盐类反应缓慢,高价离子类在PH值9以上反应迅速,在PH值9以下,(明矾和硫酸镁)影响也就减小。电解质使胶态二氧化硅胶化的影响这一特点,有时还能利用它来提高固化速度(水泥),所以有了这种性能无论将PH值降低到5-7或提高到11以上,甚至基本上不改变PH值,都能降低硅溶胶稳定性,使其发生凝聚。

  粘度是硅溶胶的一项重要指标,硅溶胶的粘度与它的二氧化硅含量相关,但主要和制造工艺条件、稳定剂、PH值等因素相关,不同用途的硅溶胶对粘度的要求也不一样,作为粘结剂和底层材料使用的硅溶胶需要有一定的粘度以利于粘结(3-6厘泊)。

  胶粒直径和比表面积是硅溶胶又一重要指标,硅溶胶质量的高低,反映其内在的质量,取决于胶粒直径的大小和较窄的粒度分布,胶体颗粒的直径愈小,单位体积硅溶胶颗粒数愈多,总的表面积就愈大,比表面积比就愈大,粘结强度和吸附能力较强,在弹性材料中使用硅溶胶,也要求小颗粒,高比表面,以便大幅度的提升乳膜的弹性模量,减少裂缝,改善抗水性,抗腐蚀性(10-20纳米,比表面积为200M2/g)。

  硅溶胶是微兰透明的溶液,胶体颗粒为球型,直径6-50纳米(注:粒子小渗透力强,附着力好), 适用于复合涂料和功能性涂料用的多为10-20纳米,胶粒的基本成分为SiO2,其内部是以Si-O-Si键相联系而形成的立体网状结构。在胶体颗粒和水 (溶剂)相接触的界面上形成Si- oH(硅醇)的水化膜,这水化膜在膜体颗粒表面结合得很牢,称为结构水,在提高温度和降低压力时,它任旧存在,必须在700 oC左右才能最终去除。在Si-O-Si骨架内部还含有相当数量的水,成膜不会脱落起泡。其主要有大量负电荷的羟基,在电场力的作用下保持相对稳定性,当粒子间受到碰撞或含电解质多而遭到破坏时, 则粒子间相互聚集而成凝胶。若经干燥脱水,则以硅氧烷的方式聚集起来,形成一个透明薄层,而不再溶于水(注:地下隧道等比较潮湿的地方硅溶胶涂料还是能固化成膜,不会脱落起泡)硅溶胶溶液中少量作为稳定剂存在的Na离子,配位于SioH(硅醇)的末端,除了Na离子以外,,氨NH离子也可作稳定剂(调PH值可考虑用这些)。

  胶体二氧化硅与PH值和电荷一致的树脂(含羧基要少)相互混溶一般是可以的,使用乳液时应避免与乳化剂引起胶凝化。

  硅溶胶的胶凝过程本质上就是一个干燥的过程,当水份不断减少,浓度逐渐增加时,质点的布朗运动使胶体颗粒碰撞的机会增多,在两个颗粒接触的表面上发生了硅基的缩聚反应,进而转化为硅凝胶,这样的一个过程是不可逆的,在水中不会自动分解溶解,就是在热水中煮泡也不可能会发生煮烂的现象,脱水愈充分,胶体颗粒间的硅醚键联系就愈完全,硅凝胶结构则愈致密,完整。强度也愈高。(以上四点是设计涂料组成物时一定要注意的)

  因各种制备的条件的差异,溶液中胶体颗粒的结构致密程度不同,质点的聚集状态也不一样,这对溶胶粘度有特别大的影响, 有整体大颗粒的,结构致密,有许多小质点形成的类似海绵状的,结构疏松多孔,有介于两者之间的,通常用于硅溶胶复合涂料的为最后一种。

  此外,溶胶的粘度在某些特定的程度上与PH值有关,因为PH值不同时&的电位大小不同,从而改变了溶剂化程度,PH值8-10范围内硅溶胶是稳定的(我公司生产的硅溶胶如果不冰冻可存放10年)。溶胶PH值增加时,胶团溶剂化作用加强,运动时磨擦阻力增大,使粘度也加大,PH值大于10.5后,溶液形成碱金属,当硅溶胶PH值降低,由于胶粒带电量弱,溶剂化作用降低,故酸性硅溶胶的粘度较低,在PH值5-6的时候,硅溶胶最容易凝胶化(几个小时), PH值2-3是介稳区(亚稳区),所以用于涂料的硅溶胶PH值为8.5-9.5,那么涂料PH值也应保持在8.5-9.5才为最稳定。

  把胶体二氧化硅干燥,经过含水凝胶到干燥成凝胶,在150oC时,二氧化硅凝胶吸附的水脱去,400-700oC之间,硅醇脱水有少量重量损失并吸热,到此温度为止,都认为是粒子表面性质的变化,到800oC时,为玻璃化转移点(Tg)这是由于二氧化硅粒子间的表面缺陷发生机械强度的变化,约到1200oC,向着方晶石的晶体转化点(T c)变化,出现放热高峰,熔点约1700oC,当然玻璃化温度和结晶化温度及熔点,随胶体二氧化硅的稳定剂氧化钠的用量而变化(我公司Na2o≤0.3%)。

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