Silica keo - Hóa học và Tính chất

Nhũ tương keo silica là một chất lỏng, nhũ tương có độ nhớt thấp. Silica dạng keo có nhiều loại, nhưng tất cả các hạt silica dạng keo bao gồm các hạt silica dạng keo có kích thước từ khoảng 2 nm đến khoảng 150 nm

Các hạt có thể có hình cầu hoặc hình dạng hơi không đều và có thể tồn tại dưới dạng các hạt rời rạc hoặc các tập hợp có cấu trúc nhẹ. Chúng cũng có thể tồn tại trong phạm vi kích thước hạt hẹp hơn hoặc rộng hơn, tùy thuộc vào quy trình mà chúng được tạo ra.

Tỷ lệ trọng lượng tối đa của silica trong chất phân tán bị giới hạn dựa trên kích thước hạt trung bình. Các chất phân tán có đường kính trung bình nhỏ hơn có diện tích bề mặt riêng lớn hơn và bị giới hạn ở các chất phân tán có nồng độ thấp. Ngược lại, nhũ tương có đường kính trung bình lớn hơn có diện tích bề mặt riêng tổng thể nhỏ hơn và có thể sử dụng nhũ tương có nồng độ cao hơn.

Sự xuất hiện của nhũ tương silica keo phụ thuộc phần lớn vào kích thước hạt. Sự phân tán của các hạt silicon nhỏ (<10 nm) thường rõ ràng. Sự phân tán kích thước trung bình (10-20 nm) bắt đầu có vẻ mờ đục khi nhiều ánh sáng bị tán xạ hơn. Các chất phân tán chứa các hạt silica keo lớn hơn (>50 nm) thường có màu trắng.

Các chất phân tán silica gel tiêu chuẩn ổn định chống lại sự tạo gel và kết tủa trong khoảng pH từ 8 - 10,5. Những gel silica này được ổn định bằng bazơ (thường là bazơ natri, kali hoặc liti) hoặc được ổn định bằng amoniac. Trong những điều kiện này, các hạt được tích điện âm. Sự phân tán có thể bị mất ổn định bằng cách thêm các loại chất điện phân dư thừa (natri, canxi, clorua, liti, kali). Các hạt silica dạng keo này đạt được sự ổn định điện tích anion bổ sung bằng cách kết hợp nhôm vào lớp bề mặt của các hạt silica để tạo thành các vị trí aluminosilicate.

Một phiên bản silica keo có độ pH thấp cũng có sẵn bằng cách hấp phụ alumina cation lên bề mặt hạt. Điều này tạo ra các hạt cation (thường là clorua) được ổn định với một loại anion. Độ pH của các nhũ tương này ổn định dưới 4. Chuỗi pH thấp cũng có thể thu được bằng cách phân tán khử ion hoàn toàn. Các chuỗi này ổn định dưới pH 3 mà không có sự hiện diện của các ion ổn định.

Ngoài ra, sự ổn định của nhũ tương cũng có thể được cải thiện bằng cách biến đổi bề mặt của silan. Các nhóm silanol có thể là các nhóm silanol bị cô lập, hoặc thậm chí là các nhóm silanediol (nhóm silanediol) hoặc nhóm axit phthalic. Các silan này không chỉ cung cấp các vị trí phản ứng để ghép các hóa chất khác, mà còn ngăn chặn về mặt vật lý sự hình thành các cầu nối siloxan, dẫn đến sự hình thành các khối kết tụ hoặc cấu trúc gel, do đó làm tăng tính ổn định.