Коллоидные кремнеземы представляют собой суспензии мелких аморфных , непористых и обычно сферических частиц кремнезема в жидкой фазе.
Поверхность коллоидного кремнезема в контакте с водой покрыта силоксановыми связями (Si – O – Si≡) и силанольными группами (Si – OH). Это делает коллоидный диоксид кремния очень гидрофильным и способным образовывать многочисленные водородные связи .
Производство
Коллоидные кремнеземы чаще всего получают в многостадийном процессе, в котором щелочно-силикатный раствор частично нейтрализуется, что приводит к образованию зародышей кремнезема . Субъединицы коллоидных частиц диоксида кремния обычно находятся в диапазоне от 1 до 5 нм. Соединяются ли эти субъединицы вместе или нет, зависит от условий полимеризации. Первоначальное подкисление жидкого стекла ( силиката натрия ) дает Si (OH) 4 .
Если pH снижается ниже 7 или добавляется соль, то единицы имеют тенденцию сливаться в цепочки. Эти продукты часто называют силикагелями . Если pH поддерживается слегка щелочным от нейтрального, то субъединицы остаются разделенными, и они постепенно растут. Эти продукты часто называют осажденным кремнеземом или золями кремнезема. Ионы водорода с поверхности коллоидного кремнезема имеют тенденцию к диссоциации в водном растворе, давая высокий отрицательный заряд. Известно, что замещение некоторых атомов Si на Al увеличивает отрицательный коллоидный заряд, особенно когда он оценивается при pH ниже нейтральной точки. Из-за очень маленького размера площадь поверхности коллоидного кремнезема очень велика.
Коллоидную суспензию стабилизируют путем регулирования рН , а затем концентрировали, как правило , путем выпаривания. Максимально достижимая концентрация зависит от размера частиц. Например, частицы размером 50 нм могут быть сконцентрированы до более чем 50 мас.% Твердых веществ, в то время как частицы размером 10 нм могут быть сконцентрированы только до приблизительно 30 мас.% Твердых веществ, прежде чем суспензия станет слишком нестабильной.
Приложения
- В бумажном производстве коллоидный диоксид кремния используется в качестве дренажного средства. Это увеличивает количество катионного крахмала, который может удерживаться в бумаге. Катионный крахмал добавляется в качестве проклеивающего агента для увеличения прочности бумаги в сухом состоянии.
- Наномедицина [1]
- Связующие при высоких температурах
- Литье по выплавляемым моделям - используется в формах
- Абразив - для полировки кремниевых пластин
- Бескопирочная бумага
- Катализаторы
- Поглотитель влаги
- Увеличивает насыпную и утряпочную плотность порошков и гранул [ необходима ссылка ]
- Он используется в качестве агента для придания сыпучести порошку, например, при таблетировании, за счет уменьшения угла естественного откоса сыпучего порошка.
- Стабилизирующие и упрочняющие одеяла из огнеупорного керамического волокна ( фиберфракс )
- Покрытия стойкие к истиранию
- Повышенное трение - используется для покрытия вощеных полов, текстильных волокон и железнодорожных путей для улучшения сцепления.
- Антизагрязнение - 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 вина и сока рафинирования агента .
- Абсорбент
- Коллоидный кремнезем используется в уплотнителях бетона и полированном бетоне .
- При производстве квантовых точек небольшие полупроводники, используемые в различных научных исследованиях.
- используется в качестве ингредиента во многих «Керамических покрытиях»
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Чапа, Кристиан; Пиньон, Ана Лаура; Гарсия, Перла Эльвия (28 марта 2018 г.). «Синтез наночастиц диоксида кремния контролируемого размера из метасиликата натрия и влияние добавления ПЭГ в распределении размеров» . Материалы . 11 (4): 510. Bibcode : 2018Mate ... 11..510. . DOI : 10,3390 / ma11040510 . PMC 5951356 . PMID 29597254 .