第２３卷总第４６期２００２年１２月西北民族学院学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔＭｉｎｏｒｉｔｉｅｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ

Ｓｃｉｅｎｃｅ）

Ｖ０１．２３．Ｎｏ．４Ｄｅｃ．，２００２

硅溶胶的应用研究乌兰（西北民族学院化学系，甘肃兰州７３００３０）

［摘要］硅溶胶是二氧化硅胶体粒子在水中均匀扩散形成的胶体溶液，是一种用途广泛的新型化工原料．随着制造技术的进步和对胶体二氧化硅粒子表面性质的深入研究，硅溶胶在科研及各工业领域的应用范围日益扩大．［关键词］硅溶胶；应用；进展［中图分类号］０６１３．７［文献标识码］Ａ［文章编号］１００９—２１０２（２００２）０４—００１９—０２矿驴矿护、护＿。护扩矿扩矿矿驴矿扩扩驴扩扩＿８驴矿扩矿矿矿扩驴扩矿矿扩ｑ。妒扩扩扩矿护矿矿矿ｑ尹

硅溶胶是二氧化硅胶体粒子在水中均匀扩散形成的胶体溶液，是一种用途广泛的新型化工原料．自英国人首先应用于工业方面以来，随着其制造技术的进步和对胶体二氧化硅粒子表面性质的深入研究，硅溶胶在科研及各工业领域的应用范围目益扩大．特别是近几年来无机高分子建筑涂料的兴起，更为硅溶胶的大量应用开辟了广阔的市场．

１硅溶胶的特点硅溶胶在科研及各工业领域的广泛应用与它的特点有着密切关系．从硅溶胶的性质出发可发现以下特点：［１｜１）无需固化剂，自身可牢固地附着在固体表面并形成坚固的膜，同时成膜温度很低．２）附着在固体表面的二氧化硅粒子可增大摩擦系数．３）通过干燥或烧结可形成固态凝胶，因而具有一定的耐久性．４）既可形成具有表面积大及均匀细孑Ｌ的凝胶，又可均匀分散粉料，增加悬浮体的稳定性．５＞通过ＳｉＯＨ基和吸附水可提高润湿性和防止带电的性能．６）可浸入充填到多空性物质中，使表面平滑．７）通过均匀混合微粒，可使有机树脂进行机械、光学及电性能方面的改性增强．８）溶胶系液状能进行均相反应．以硅溶胶代替二氧化硅作原料进行反应，可提高反应速度．

２硅溶胶的应用由于硅溶胶的上述特点，硅溶胶已被广泛应用于精密铸造、纺织、造纸、材料、涂料、抗静电剂、催化剂等方面．２．１铸造业【２１陶瓷薄壳型（熔模）精密铸造法，就是由于使用了硅溶胶才蓬勃发展起来的．用硅溶胶代替硅酸酯可降低成本，改善操作条件．用小粒子直径硅溶胶制造的薄壳强度大、光洁度好，可大大提高铸件质量和尺寸的精密度．在作为Ｃ０２型涂模剂中添加硅溶胶，可提高展性，增加砂型强度．２．２纺织工业…硅溶胶用于纺织工业后，显示了难得的经济效果．硅溶胶与油剂并用，对羊毛进行喷雾或浸渍处理，改善了羊毛的可纺性，减少了断头，防止了飞花，提高了成品率．如果在经纱上浆中使用硅溶胶，则

［收稿日期］２００２—１０—３０［作者简介］乌兰（１９７３一）。女（蒙古族），内蒙古兴安盟人，讲师，从事高分子产品的合成及应用研究．一１９—

　万方数据可使浆料分散良好，提高浆料附着力，易于落浆还可缩短干燥时间，减少湿度变化的影响及钢筘磨损，特别对减少断头有显著作用．织物纤维的精加工中常需要进行树脂处理，目的使纤维制品能防皱，更具风采，且耐洗涤和磨损；倘若把硅溶胶并用于树脂处理中，则可防止合成纤维的滑移，使制品更加挺括，增强耐洗涤和磨损的能力．合成纤维登山绳轻巧便利，但易于伸长，又易滑动，若使用硅溶胶，可增加单纤维间的摩擦，提高强度，减少伸长．在单纤维摩擦系数低的合成纤维中，若用硅溶胶改质则可大大增加回弹性和体积膨大的感觉．硅溶胶还可消除合成纤维特有的光泽，既不会降低强度，又能够防止脱毛．尼龙渔网的结点粘接剂常用变性松香或各种树脂，但多发生网眼强度和长时间后变色的问题．如果在硅酸钠稀溶液中加入乙醇、硫酸钠、硫酸，使溶液的二氧化硅含量为９．３％、乙醇含量为５１．８％、硫酸钠为０．２６％、ｐＨ为３．２，将此液用砂床过滤以除去大颗粒，再先后用阳、阴离子交换树脂处理，得到含盐０．０４１％（有钠离子及硫酸根离子组成）的醇基硅溶胶，然后在蒸馏釜内置氧化钠与二氧化硅的克分子比为１：３．２５．ｐＨ为１０．ｇ的硅酸钠溶液，加热至９５℃，将上述醇基硅溶胶在搅拌情况下加入釜内，同时在常压下升温到１００℃。蒸出适量水分，得到含二氧化硅５０％的硅溶胶则可克服以上缺点．２．３造纸工业【４Ｊ硅溶胶也可广泛地使用于造纸工业中．涂布重氮型感光液的照相纸，如果以硅溶胶为主

成份进行前处理，或者将硅溶胶与感光液混合使用，则可使纸面平滑，影象鲜明，增大其暴光范围．另外，把粉碎过的金属硅粉直接与加热到一定温度的硅酸钠或硅酸钾反应制备出的高浓度、低粘度硅溶胶施于包装水泥的牛皮纸或纸板的表面，可以防止其堆集时的滑落，并可改善纸品的耐湿性和强度．玻璃纸的缺点之一是温度升高时发粘，如果用硅溶胶和甘油、单硬脂酸等组成的蜡状物质处理，则可克服这个缺点．２．４材料工业在材料工业中，硅溶胶作为新材料以其卓越的耐火、耐酸性而引人注目．将硫酸与含２４％的二氧化硅的硅酸反应制得的硅溶胶处理陶瓷耐酸容器后，其不会被浸漏，且可增加承受压力．硅溶胶还可作为耐酸水泥和各种绝热保温材料的粘接剂．而若将其与耐火材料粉末混合涂布钢锭模、铁模等耐热、耐腐蚀容器的表面，则可大大减少模具的损耗，并使其脱模良好．２．５建筑工业硅溶胶用于外墙建筑涂料，可与有机乳液充分混合，更加发挥有机、无机混合型涂料的优点．在涂料中加入硅溶胶，可形成耐污染和防尘性强的皮膜，有利于被涂物的保护，这是因为胶体二氧化硅有防止带电的性能．利用这个特点：现已将硅溶胶实际应用于文物古迹的保护整修工作中．另外在地板蜡中混合适当比例的硅溶胶，既不损伤地板蜡的一些基本性质，又能使地板不至太滑．此外，在电子工业方面，硅溶胶以其优良的分散粉料和粘接性能也被广泛使用，如黑白显像管、彩色显像管的制造都离不开它．

３结论由于硅溶胶具有较好的耐久性、耐污染性和成膜温度低及无需固化剂等特点，在国外被广泛应用于耐火材料、粘结剂、吸附剂、分散剂、催化剂载体等方面．但目前我国从事硅溶胶生产的厂家不足十家且产品单一、产量少，与国外同类生产厂家相比，存在较大差距．导致这种差距的原因有许多，但笔者认为关键是以下两个方面造成的：一方面是控制何种条件使硅溶胶的储存期达到较长时间，使其稳定性增高；另一方面是硅溶胶中还含有微营养元素，常常给藻类、细菌，及其它微生物提供了生长环境．藻类的生长影响了硅溶胶的质量，给生产和应用带来了十分不利的因素．而国内对藻类在硅溶胶中的生长规律和灭藻剂的选择研究还非常有限【５。．因此，无论从当前或长远看，要想拓展硅溶胶产品在实际工业领域或生活领域中的应用，还应在基础理论和实验的深入研究等方面多下功夫．参考文献：［１］彭弟基等．硅溶胶的制备和应用［Ｊ］．无机盐工业，１９８２，（５）：３９—４１．［２］张德林．硅溶胶制壳工艺的试验研究［Ｊ］．四川无机科技，１９８２，（２）：４４—４７．［３］美国专利［Ｐ］．３０２９１５１；３１１３１１２．［４］中国专利［Ｐ］．８６１００５０３．［５］杨宇翔．硅溶胶中藻类的生长与灭藻剂选择的研究［Ｊ］．南京大学学报，１９８９，（３）．一２０—

　万方数据硅溶胶的应用研究作者：乌兰， WU Lan作者单位：西北民族学院,化学系,甘肃,兰州,730030刊名：西北民族学院学报（自然科学版）

英文刊名：JOURNAL OF NORTHWEST MINORITIES UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：2002，23(4)被引用次数：12次

1.彭弟基 硅溶胶的制备和应用 1982(05)2.张德林 硅溶胶制壳工艺的试验研究 1982(02)3.查看详情4.查看详情5.饧宇翔 硅溶胶中藻类的生长与灭藻剂选择的研究 1989

1.学位论文 马金霞 改性微粒硅溶胶的研制及应用机理研究 2004 首次在中国研究开发了适合于造纸使用的铝改性微粒硅溶胶与硼改性微粒硅溶胶,其助留助滤效果优于进口硅溶胶NP882,其中硼改性微粒硅溶胶的助留助滤效果优于铝改性微粒硅溶胶.改性前硅溶胶的最佳制备条件为:用碱量8％,熟化温度T<,12>,熟化时间90min.铝盐改性的最佳条件为:改性程度A<,3>,改性温度为T<,24>,反应时间为1小时左右.硼改性最佳B/Si摩尔比在0.08-0.1之间.选用超滤浓缩硼改性硅溶胶,其最佳条件为:室温下、截留分子量为1万的膜、操作压力为3.5kPa,硼改性硅溶胶浓度可浓缩到15％-16％左右.用阴离子及非离子的表面活性剂提高高浓度硅溶胶的稳定性,其中0.01％用量的DBS分散效果最佳,对硅溶胶的性能几乎没有影响,有利于实现产品商品化.系统研究了阳离子聚合物/改性硅溶胶微粒体系的特征应用工艺及其电化学性能,发现阳离子淀粉/改性硅溶胶微粒助留体系的抗剪切能力比阳离子淀粉一元助留体系的强,其中阳离子淀粉/硼改性硅溶胶微粒体系抗剪切能力比阳离子淀粉/铝改性硅溶胶微粒体系的强.改性硅溶胶微粒体系适用于废纸浆和草浆等细小组分含量高的浆料,对木浆和废纸浆的助留助滤效果的影响中,阳离子淀粉+CPAM/改性硅溶胶助留助滤体系助留助滤效果比阳离子淀粉/改性硅溶胶助留助滤体系和CPAM/改性硅溶胶助留助滤体系好;对草浆助留助滤效果的影响中,阳离子淀粉/改性硅溶胶微粒体系有良好的助留助滤效果.其中硼改性微粒硅溶胶的助留助滤效果优于铝改性微粒硅溶胶.阳离子淀粉/改性硅溶胶微粒助留助滤体系在pH值4-8时较为适用,在松香施胶体系中硫酸铝用量≤3％(较低)时也可适用;其体系抗电解质干扰能力强,白水中电解质含量低于100mM时,其体系可以采用封闭循环用水,减少水资源污染和浪费.用IR谱、<'29>Si-NMR、<'11>B-NMR和<'27>Al-NMR谱以及透射电镜对铝改性硅溶胶与硼改性硅溶胶进行了结构形态与特征的分析研究,首次提出了铝改性粒硅溶胶与硼改性硅溶胶微粒硅溶胶的结构和形态特征.通过几种絮聚模型-DDJ动态滤水仪法、结合激光粒度仪研究絮团大小的变化以及纸张匀度的比较,探讨了阳离子聚合物/改性硅溶胶微粒体系的絮聚过程与机理,为絮聚机理研究提供了一种新的思路和较简便的方法.阳离子聚合物/改性硅溶胶微粒体系的絮聚机理是,先加入阳离子聚合物,纤维与细小组分絮聚成大的絮聚体,受到高剪切力作用,初始絮聚体被打散成小碎块,为带负电荷的改性硅溶胶微粒暴露出更多的链圈和链尾.改性硅溶胶微粒就在这些吸附于不同纸料粒子上的链圈和链尾之间,靠静电中和以及与聚合物中非带电段的配合吸附作用,改性硅溶胶微粒粒径小只能使近距离的细小碎块桥联作用而发生重新絮聚,形成较初始絮聚体更小、更均一、致密的絮团网络.结果可以大幅度提高了细小纤维和填料的留着率,改善了纸料的滤水性,同时,又可获得良好的纸页匀度.