第3 9卷第 3期 21 0 0年 3月

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V 13 N . o . 9, o 3 Ma c 2 1 r h, 0 0

大粒径高浓度硅溶胶的制备及其应用范渊卿，陈连喜，白向鸽(汉理工大学，湖北武汉 40 7 武 30 0)

摘

要：大粒径、 高浓度硅溶胶具有优良的性能，泛应用于电子工业、广陶瓷工业、涂料工业等。

概述了大粒径、高浓度硅溶胶的研究概况、粒径生长原理、浓缩机理、制备、稳定性影响因素及在工业中的应用。

关

键

词：大粒径高浓度硅溶胶；性质；应用文献标识码： A 文章编号： 10 0 3 (0 0 0 0 8— 6 0 4— 9 5 2 1 )3— 2 1 0

中图分类号： T 3 . Q4 3 5

硅溶胶…为二氧化硅聚集颗粒在水中形成

的分散体系，其良好的分散性、结性，泛应因粘广用在铸造、纸、料等行业。其分子式可表示为造涂[ i: H O] mSO n 。根据不同 p值范围，分为 H可酸性及碱性两种硅溶胶。以下为 2种硅溶胶的胶团结构式： 酸性硅溶胶的胶团结构式为：l ( i 2 H3 i3) ([ SO m n SO+一一H c一] n 1 ) 1}C一

1国内外研究状况15 9 1年美国杜邦公司 B c t d和 S y e eho l nd r以

水玻璃为原料，离子交换法制得 SO含量为用 i, 3%,径为 1 0粒 0—1 m的硅溶胶，具有很高的 5n其稳定性。此后硅溶胶才得以大规模的生产和应用。

国外 2 0世纪 5 0年代已经开始研究大粒径高浓度硅溶胶，本世纪末合成大粒径、浓度的硅到高溶胶工艺已经成熟。

碱性硅溶胶的胶团结构式为：}(i m S; ) (— ) } xa[S 2 ni一 2n H]一2N O O

硅溶胶胶粒大小一般为 8~10 n其形状 0 m,

例如 U 4 5 172等早期专利报道，高温 S3 60 l 在( 3 2 0℃ )高压 ( 3 P ),理碱性的 10~ 4、 3~ 0 k a下处小粒径硅溶胶，备大粒径、浓度硅溶胶。制高 U 3 4 1 5专利中将一定浓度的稀水玻璃通过 S40 7离子交换树脂，得活性

硅酸，活性硅酸调节制将

近似为球状，中 SO其 i含量一般在 2%~3%。 0 5目前工业上粒径>2 m、 i,含量超过 3%的 0 n SO 0

硅溶胶，即称为大粒径、高浓度硅溶胶。大粒径、高浓度硅溶胶与普通硅溶胶相比具有更加优良的性质：

p H约 9~1,热反应 4~5h合成了粒径为 2 0加， 8

( )大粒径、 1高浓度硅溶胶粘接性能更好，通过干燥或烧结，可形成坚固的膜，易出现龟裂；不 ( )大粒径、 2高浓度硅溶胶由于粒径大，氧二化硅粒子更能增加其附着在固体表面的摩擦系数；

n S, m、i浓度高达 5%的硅溶胶。U 5 663专 O 0 S9 49利中 Be a rk u等介绍了 4~%的稀水玻璃通% 8过离子交换得到小粒径的活性硅酸溶胶 (常<通

5n,H值为 2—3加热活性硅酸一段时间， m) p,然后加入碱液，节 p调 H值为 8~l,持续滴加硅 0并酸溶胶，制备了平均直径为 2 7 m,i度 7~ 2n SO浓超过 3%的硅溶胶，发明了连续法常压制备大 0其粒径、浓度硅溶胶的方法。U 4 05 5 5中采高 S347 A_收稿日期： 2 0 .22 0 91 .8

( )更有利于浸人填充到多孔性物质中， 3使表面更加平滑； ( )由于粒径大、 4浓度高，容易形成均匀细很孔凝胶，有利于将粉料分散均匀，能增加悬浮体更的稳定性。

作者简介：范渊卿 (9 2一)女， 18,硕士。

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用离子交换法，制得 8~1 m的母液，过高温 5n通

高压，制备粒径> 8n硅溶胶中 S 8 m, i浓度提高 O到 6%现在国外一些跨国公司的大颗粒、浓度 0高的硅溶胶产品，胶粒粒径为 5 m, 0n浓度约 3%一 5 6%以上的大粒径、 0高浓度硅溶胶已经批量生产，近年来也大量进入国内市场。

2 1 1聚合机理 . .南京大学戴安邦教授等¨

提出了硅酸聚

合机理，被称为水溶液中硅酸的聚合机理。它也可以解释硅酸分子的线性聚合。 戴安邦教授提出，不同 p在 H值范围内，硅酸聚合作用按照酸和碱性两种

聚合机理进行。他认为水玻璃体系不是简单的硅酸根离子 ( i ) SO一

我国硅溶胶的研制和生产始于 2纪 5 0世 0年代，国内的一些科研单位 (兰州化工研究院、如中

和 N存在的体系，是硅酸根离子、硅酸根 a而偏

国科学院上海应用物理研究所、海石油化工研上

(: O一H S 4和 N H S]、。i- i 0 ) a共同存在的体系。将水玻璃通过离子交换树脂后，去除 N,酸根离 a硅子和偏硅酸根离子与 H逐步结合。Hs 2i H 0 3 i4 S H O 4 i4 S H 0 5i2 S

究所、清华大学等)也特别重视对硅溶胶的开发和生产，不少科研工作者对大粒径硅溶胶的制备进行了研究，在一定程度上得到了大粒径、高浓度硅溶胶。

如专利 C 8 14 4A¨采用硅粉与水玻璃 N 60 14 6 直接反应得到了 2 0—3 m的二氧化硅；利 0i l专 C 15 54以水玻璃为原料， N 5 Al 1 1采用恒液面蒸发和多次循环稀释超滤工艺最终将二氧化硅的粒径

溶液呈碱性时，主要是硅酸分子与硅酸负离子进行氧联反应。OH 0H

lH4 i s 04+H3 i s 0—叶 0H

I0H

H0一 S - O s一 0H+ 0H一 i - i

提高到了 4 0~5 m,i, 0n SO含量达到 4%~ 0; 5 5%黄福明，荞龙等也制备了粒径为 4 m的硅袁 5n

随着反应的进行，硅酸由单聚体聚合生成原硅酸二聚体，酸二聚体进一步反应生成硅酸三硅聚体、四聚体及多聚体。多硅酸进一步聚合，果如

溶胶。张建新、玉玲等以胶粒平均粒径 2刘 8n l液制备出粒径 5 m硅溶胶，此基础上， l母 T 7n在

适当控制反应条件，粒径逐步增大，生成大 …… 此处隐藏：10435字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……