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​硅溶胶是如何生产出来的?

2023-01-06 10:58:17

硅溶胶是如何生产出来的?


  按原理可以分为:一种是分散法,顾名思义,是在一定条件下,通过特定手段将二氧化硅固体颗粒还原,分散在溶剂中制备硅溶胶的方法;另一种方法是凝聚法,这种方法主要是依据溶胶的聚合原理,利用含有硅的无机物或有机物的溶液中化学反应生成的SiO2超微粒生长,经成核作用后制得硅溶胶的方法。通常在实际应用的过程中,硅溶胶厂家是将上述两种方法结合起来使用。按照硅溶胶的制备工艺可以分为以下几种:

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  1、单质硅一步溶解法


  这种制备方法存在的主要优点是所用原料纯度高,制得的硅溶胶产品杂质含量极少,同时,SiO2胶粒的粒径、粘度、pH值、密度、纯度等指标也相对于其他方法更容易控制。但是,往往其颗粒大多都是非球形,且形貌无法控制。


  2、电解电渗析法


  这是一种用电化学来制备硅溶胶的方法,先在电渗析槽中加入电解质原料,通过调控电解质溶液的pH、电流密度、温度等电解电渗析反应的条件,Na+会依托电解质溶液迁移到电极的一端,而在电极的另一端会生成单硅酸H4SiO4,并在聚合反应的作用下形成晶核,在整个电解电渗析的过程中,新生成的单硅酸会吸附在晶核表面,形成有一定粒径大小的硅溶胶产品。

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  3、酸中和法


  这种方法与离子交换法比较相似,都是以水玻璃为主要原料,然后用离子交换树脂除去溶液中的钠离子,进而得到稀溶胶,制备出晶种母液。不同之处在于,酸中和法是将稀硫酸、稀盐酸等无机酸作为酸化剂和稀水玻璃直接加入到前面制备的含晶核的稀溶胶中(即酸化反应),在适当的条件下,晶核进一步长大,再经浓缩纯化即可获得硅溶胶产品。上述整个过程需要严格把控混合液中的Na+的浓度、加热温度、溶液的pH和加入时间等工艺条件。


  4、离子交换法


  此种制备方法是目前技术成熟、应用广泛的工艺,它采用水玻璃为主要原料,使其通过强酸型阳离子交换树脂,除去水玻璃中的钠离子和其他阳离子杂质,获得稀聚硅酸溶液。


  一般为了得到更高的纯度,会搭配使用弱碱型阴离子交换树脂,以去除稀硅酸溶液中的氯离子和其他阴离子杂质,获得较高纯度的活性硅酸溶液,这时需加入少量的NaOH或其他碱性试剂作稳定剂,保证pH在8.5~10.5范围内。


  接着,将聚硅酸溶液经晶核的形成和晶粒长大获得母液,而后在粒子增长反应的作用下,即将聚硅酸溶液以一定的速率加入进母液,便得到了单分散、粒径可控的硅溶胶,采用加热浓缩以及离心纯化等手段即可得到高纯度的硅溶胶产品。此方法主要存在的缺点是:需要严格控制反应物浓度,且离子交换树脂的重新利用会产生大量的废水。


  除了以上四种常用的制备方法,硅溶胶的制备方法还有很多,如胶溶法、气相法、分散法等。

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