Коллоидный кремнезем

Коллоидные кремнеземы представляют собой суспензии мелких аморфных , непористых и обычно сферических частиц кремнезема в жидкой фазе. Его можно производить методом Штёбера из тетраэтилортосиликата (ТЭОС).

Характеристики

Обычно их суспендируют в водной фазе, стабилизированной электростатически. Коллоидные диоксиды кремния имеют плотность частиц в диапазоне от 2,1 до 2,3 г/см. ³ .

Большинство коллоидных диоксидов кремния получают в виде монодисперсных суспензий с размером частиц примерно от 30 до 100 нм в диаметре. Полидисперсные суспензии также могут быть синтезированы и имеют примерно такие же пределы размера частиц. Частицы меньшего размера трудно стабилизировать, тогда как частицы размером намного больше 150 нанометров подвержены седиментации.

Производство

Коллоидные кремнеземы чаще всего получают в ходе многостадийного процесса, при котором щелочно-силикатный раствор частично нейтрализуется, что приводит к образованию зародышей кремнезема . Субъединицы частиц коллоидного кремнезема обычно имеют размер от 1 до 5 нм. Соединяются ли эти субъединицы или нет, зависит от условий полимеризации. Первоначальное подкисление раствора жидкого стекла ( силиката натрия ) дает Si(OH) ₄ .

Если pH снизить ниже 7 или добавить соль, то звенья имеют тенденцию сливаться в цепочки. Эти продукты часто называют силикагелями . Если pH поддерживается слегка щелочным или нейтральным, то субъединицы остаются разделенными и постепенно растут. Эти продукты часто называют осажденным кремнеземом или золями кремнезема. Ионы водорода с поверхности коллоидного кремнезема имеют тенденцию диссоциировать в водном растворе, образуя высокий отрицательный заряд. замещение некоторых атомов Si на Al Известно, что увеличивает отрицательный коллоидный заряд, особенно когда его оценивают при pH ниже нейтральной точки. Из-за очень маленького размера площадь поверхности коллоидного кремнезема очень велика.

Коллоидную суспензию стабилизируют путем регулирования pH, а затем концентрируют, обычно путем выпаривания. Максимальная достижимая концентрация зависит от размера частиц. Например, частицы размером 50 нм могут быть сконцентрированы до более чем 50 мас.% твердых частиц, тогда как частицы размером 10 нм могут быть сконцентрированы только до приблизительно 30 мас.% твердых веществ, прежде чем суспензия станет слишком нестабильной.

Приложения

• В производстве бумаги коллоидный кремнезем используется в качестве дренажного средства. Это увеличивает количество катионного крахмала , который может сохраниться в бумаге. Катионный крахмал добавляется в качестве проклеивающего вещества для повышения прочности бумаги в сухом состоянии.
• Высокотемпературные связующие
• Литье по выплавляемым моделям - используется в качестве неорганического связующего в формах.
• Абразив . - для полировки кремниевых пластин
• Безуглеродная бумага
• В качестве связующего или источника кремнезема в катализаторах.
• осушитель
• В качестве смазки при производстве фармацевтических капсул и таблеток.
• Стабилизирующие и придающие жесткость маты из огнеупорного керамического волокна
• Устойчивые к истиранию покрытия
• Увеличивающее трение - используется для покрытия вощеных полов, текстильных волокон , картона и железнодорожных путей для улучшения сцепления.
• Средство против загрязнения – заполняет микропоры , предотвращая попадание грязи и других частиц в ткань.
• Поверхностно-активное вещество – используется для флокуляции , коагуляции , диспергирования , стабилизации и т. д.
  • Жидкий диоксид кремния (коллоидный диоксид кремния) используется в качестве осветлителя вин и соков .
• Абсорбент
• Коллоидный кремнезем используется в уплотнителях бетона и полированном бетоне .
• При производстве квантовых точек — небольших полупроводников, используемых в различных научных исследованиях.
• Снижение пористости и повышенная защита от щелочно-кремнеземной реакции (ASR).

См. также

• Диоксид кремния