硅溶膠廣泛用于制備催化劑載體、苯乙烯聚合懸浮劑、耐火粘結劑、土壤固化劑、水泥改性劑等。目前硅溶膠的主要生產方法有溶解法、離子交換法、膠溶法、分散法等。幾種方法各有利弊。
1.硅溶解法:以無機或有機堿為催化劑,通過單質硅與純水反應制備硅溶膠的方法,稱為硅溶解法。該方法的優(yōu)點是硅溶膠產品中雜質含量少,膠體顆粒形狀、粒度、粘度、p H值、密度、純度易于控制,膠體顆粒形狀圓潤均勻,結構致密,硅溶膠穩(wěn)定性較好。
2.離子交換法:離子交換法是目前研究 多、 成熟的技術,通常分為以下兩步:①活性硅酸的制備;②膠體粒子的生長和濃度。這種方法要注意,因為成品中有少量雜質,需要提純。離心分離是去除雜質的有效方法。
3.電解電滲析:電解電滲析制備硅溶膠是一種電化學方法。向電解電滲析槽中加入電解質,調節(jié)電解質溶液的酸堿度,控制電解電滲析反應的電流密度和溫度等反應條件,在裝有合適電極(如析氫電極和氧陰極)的電解電滲析槽中反應后可制得硅溶膠產品。該方法的主要優(yōu)點是制備硅溶膠的操作條件可控,便于優(yōu)化硅溶膠產品質量,是一種具有開發(fā)價值的電化學方法。
4.膠體溶液:膠體溶液是通過用酸中和水玻璃溶液形成凝膠,過濾凝膠,用水洗滌,加入稀堿溶液,加壓加熱脫膠得到溶膠。主要優(yōu)缺點:該方法制備的硅溶膠粒徑分布寬,純度低。
5.酸中和法:在酸中和法中,稀釋硅酸鈉(Na2O。xSiO2)一般用作起始原料,稀硫酸和其他無機酸用作酸化劑[13]。酸性或堿性硅溶膠可以根據酸的量來制備。具體工藝步驟包括離子交換去除鈉離子、制備晶核、酸中和反應和晶粒生長。主要缺點:酸中和法制備的硅溶膠一般雜質離子含量高,穩(wěn)定性差。
6.分散法:分散法是將二氧化硅顆粒機械分散在水中制備硅溶膠的物理方法。具體步驟如下:稱取一定量的去離子水,加入干燥干凈的塑料杯中,固定在高速分散機上。啟動高速分散機,不斷向杯中加入一定量的氣相二氧化硅粉末,并用塑料薄膜覆蓋杯子,防止水分蒸發(fā)和二氧化硅粉末飛揚。加入二氧化硅粉末后,加入一定量的去離子水,調節(jié)高速分散速度,保持1.5h,制得二氧化硅水分散體。將二氧化硅水分散體陳化過夜后,高速分散2小時,然后加入添加劑溶液,然后高速分散2小時,用300目篩過濾后得到性能良好的硅溶膠。主要優(yōu)缺點:潘和林等人采用合適的分散工藝和添加劑,將氣相S i O 2粉體分散在水溶液中,制備出穩(wěn)定性可達1年、粘度低至0.01Pa.s的高性能硅溶膠,其各項性能指標均符合要求。
一般來說,這些方法在國內都是用來生產硅溶膠的。其實每種方法都有優(yōu)缺點,關鍵看你的準備方向和應用。