改性硅溶胶文献综述.doc

改性硅溶胶的研究及应用

摘要：本文介绍了硅溶胶的结构与性能，并从制备方法、性能与应用领域等方面综述了改性硅溶胶的研究进展，对改性硅溶胶的发展前景进行了展望。

关键词:改性硅溶胶，制备工艺，应用

CurrentResearchandApplicationsofmodifiedSilicasol

Abstract:Thearticlereviewedthestructureandpropertyofsilicasol,summarizedtheprogressofthemodifiedsilicasolresearchintheaspectsofpreparationmethods,propertiesandcurrentapplication.Andthearticlealsolooksforwardtothedevelopmentprospectofthemodifiedsilicasol.

Keywords:modifiedsilicasol,preparation,application

前言

硅溶胶是纳米级二氧化硅颗粒在水中或其他溶剂中的分散液，它在化工行业中也被称为硅酸溶胶。硅溶胶中的二氧化硅以胶团形态均匀分散在水或有机溶剂中，外观颜色一般为淡青透明或者乳白色。其表面含有大量的羟基；内部是一种多孔型的结构，在纺织、涂料、造纸、印染等方面可能具有巨大的应用前景。

1硅溶胶的结构与性能

1.1硅溶胶的结构

硅溶胶胶团具有特殊的双电层结构[1]，从而赋予其特殊的性质。其胶团结构如图1所示，分子式为mSiO2·nH2O。硅溶胶的基本组成为无定型SiO2，胶核内部结构为-Si-O-Si-链接而成的立体网状结构，表面结合的大量羟基形成极性硅羟基（-Si-OH），故胶核表面呈负电位。在负电位作用下，胶核表面将吸附水化氢离子H3O+及极性水分子，并使极性水分子产生取向，形成吸附层。其中取向的水分子为H3O+的载体，并且n（H2O）n（H3O+）。吸附层与胶核紧密结合组成胶粒，并随胶核运动；胶粒带有负电位ζ[4]，水化氢离子H3O+受到静电作用和热运动而扩散，形成扩散层。扩散层并不随胶粒一起运动，而是与胶粒一起组成溶胶胶团。胶粒所带负电量与扩散层反离子的正电量相等，从而使胶团呈电中性。吸附层和扩散层组成了硅溶胶的双电层结构。

图1

1.2硅溶胶的稳定性

硅溶胶在pH=8.5~10时相对最稳定，碱性硅溶胶的化学式如图2所示。

图2

胶核表面结合了大量的羟基形成硅羟基，同时还结合了溶液中部分游离羟基，并且连同胶体溶液中的碱金属反离子共同形成了扩散双电层。胶粒表面带同种电荷，彼此间的静电排斥对硅溶胶的稳定性起到了决定性的作用。

溶液的pH、粒径和电解质浓度等都胶稳定性有影响。解决硅溶胶的稳定性是其对溶胶稳定性有影响。解决硅溶胶的稳定性是其生产与应用过程的重点与难点。通常，ζ电位、布朗运动及溶剂阻隔的协同作用，可使硅溶胶具备聚集运动及溶剂阻隔的协同作用，可使硅溶胶具备聚集稳定性和动力学稳定性。这3个稳定性因素中有1个因素发生改变，则溶胶的稳定性就会发生较大的变因素发生改变，则溶胶的稳定性就会发生较大的变化。现阶段溶胶稳定性机制的研究还未成熟，通常采用聚沉作用、DLVO理论及空间稳定理论来解释其稳定机制[3]。

1.3硅溶胶的理化性能

基于硅溶胶独特的组成和结构特点，硅溶胶通常具有下列多种特性。

（1）较强的吸附性：因聚合产生的网络结构包含大量的孔隙，对溶液中的其他物质具有一定的吸附作用。

（2）良好的绝缘性：电阻一般为8×105Ω。

（3）较好的粘接性能：无需固化剂，自身风干即可产生粘接强度，并能牢固黏附在固体表面，而且成膜温度较低，故其可用作电视机显像管中荧光粉的胶粘剂。

（4）良好的分散性：分散均匀、黏度低，将其浸入固体物质或多孔性物质中，能使其质地细腻，表面平滑。

（5）良好的反应性：硅溶胶比表面积大，溶胶表面的大量羟基使其具有优良的反应性。

（6）良好的耐磨性：硅溶胶涂覆在固体表面，干燥后形成的纳米SiO2颗粒会使摩擦因数增大。

（7）润湿性和抗静电性：胶粒表面的吸附水和硅羟基赋予其较好的湿润性和抗静电性能。

此外，硅溶胶还具有较好的透光性、良好的亲水憎油性等性能，并且还可与其他材料复合使用产生优异的性能。由于硅溶胶具有上述优良特性，并且对环境没有危害，故其已广泛应用于化工、精铸、造纸、纺织、制药和电子等领域[4-6]。

2改性硅溶胶的研究和分类

传统硅溶胶虽然有很多优异的性质并得到广泛应用，但是也有稳定性差、疏水性欠佳、涂膜易开裂、干燥慢等缺点。随着硅溶胶研究和应用的不断深入