Dòng axit Silica keo/Silica Sol là hệ phân tán hạt silica quy mô nano với độ phân tán và độ ổn định cao. Nó được sử dụng rộng rãi trong đúc chính xác, chất mang xúc tác, chất phủ, sản phẩm gốm sứ và sản xuất giấy. Độ phân tán của silica sol ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tác dụng của nó trong ứng dụng, vì vậy điều quan trọng là phải hiểu yếu tố nào ảnh hưởng đến khả năng phân tán của nó.

1. Kích thước hạt và phân bố kích thước hạt
Kích thước hạt của các hạt silica keo là một yếu tố quan trọng quyết định khả năng phân tán của nó. Nói chung, các hạt silica trong silica sol càng nhỏ thì diện tích bề mặt riêng của nó càng lớn và năng lượng bề mặt của nó càng cao, do đó khả năng phân tán của nó càng tốt. Các hạt nhỏ và đồng đều có thể dễ dàng tách ra khỏi nhau hơn trong dung dịch và duy trì trạng thái phân tán tốt. Nếu sự phân bố kích thước hạt không đồng đều, các hạt lớn hơn có xu hướng kết tụ lại, dẫn đến giảm khả năng phân tán.
Các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạt như sau.
Phương pháp điều chế: Silica sol thường được điều chế bằng phương pháp sol-gel. Kích thước hạt của các hạt có thể được điều chỉnh bằng cách kiểm soát các điều kiện của phản ứng thủy phân, chẳng hạn như nhiệt độ, giá trị pH và thời gian phản ứng.
Chất ổn định hạt: Trong quá trình chuẩn bị, việc bổ sung một lượng chất ổn định thích hợp giúp kiểm soát sự phát triển và kết tụ của các hạt, từ đó thu được kích thước hạt đồng đều.

2. Giá trị pH
Độ phân tán của silica sol có liên quan chặt chẽ đến giá trị pH của dung dịch. Các loại silica sol có tính axit có khả năng phân tán tốt ở giá trị pH thấp hơn. Độ pH của dung dịch ảnh hưởng đến sự phân bố điện tích trên bề mặt các hạt silica, từ đó ảnh hưởng đến lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt.
Trong điều kiện axit (pH 2-4): Bề mặt silica sol tích điện dương, gây ra lực đẩy giữa các hạt và ngăn cản sự kết tụ của các hạt nên khả năng phân tán tốt.
Trong điều kiện trung tính hoặc kiềm: Khi giá trị pH tăng, điện tích trên bề mặt hạt giảm, lực đẩy tĩnh điện yếu đi và các hạt có nhiều khả năng kết tụ lại dẫn đến độ phân tán giảm. Vì vậy, các loại silica sol có tính axit thường ổn định hơn trong môi trường axit.

3. Cường độ ion
Cường độ ion là một yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến khả năng phân tán của silica sol. Nồng độ ion trong dung dịch ảnh hưởng tới tác dụng che chắn điện tích trên bề mặt hạt keo. Khi nồng độ ion trong dung dịch tăng lên, điện tích trên bề mặt của các hạt bị trung hòa một phần, lực đẩy tĩnh điện bị suy yếu và các hạt có nhiều khả năng kết tụ lại, dẫn đến khả năng phân tán kém.
Cường độ ion thấp: Ở cường độ ion thấp, lực đẩy tĩnh điện trên bề mặt của các hạt silica sol rất mạnh, các hạt không dễ tiếp xúc với nhau và duy trì khả năng phân tán tốt.
Cường độ ion cao: Trong các dung dịch có cường độ ion cao, hiệu ứng che chắn ion được tăng cường, lực đẩy tĩnh điện bị suy yếu, các hạt có nhiều khả năng kết tụ hơn và độ phân tán kém. Vì vậy, khi sử dụng silica sol cần kiểm soát nồng độ ion trong dung dịch để tránh hiện tượng giảm độ phân tán do cường độ ion quá cao.

4. Nhiệt độ
Nhiệt độ cũng có ảnh hưởng nhất định đến khả năng phân tán của silica sol. Sự thay đổi nhiệt độ sẽ làm thay đổi trạng thái chuyển động của các hạt trong silica sol và độ nhớt của dung dịch, do đó ảnh hưởng đến khả năng phân tán của nó.
Nhiệt độ thấp: Ở nhiệt độ thấp, động năng của các hạt trong silica sol thấp, độ nhớt của dung dịch cao, các hạt chuyển động chậm và độ phân tán kém. Nhiệt độ thấp trong thời gian dài có thể gây ra sự kết tụ và kết tủa hạt.
Nhiệt độ cao: Nhiệt độ cao sẽ làm tăng động năng của các hạt và tính lưu động của dung dịch, khả năng phân tán có thể được cải thiện trong thời gian ngắn, nhưng nếu nhiệt độ quá cao sẽ khiến các hạt keo kết tụ lại, do đó làm giảm khả năng phân tán. . Vì vậy, việc kiểm soát khoảng nhiệt độ thích hợp sẽ giúp duy trì tính ổn định và khả năng phân tán của silica sol.

5. Chất biến tính bề mặt
Trong quá trình điều chế và sử dụng silica sol, chất biến tính bề mặt hoặc chất phân tán thường được thêm vào để tăng cường khả năng phân tán của nó. Các chất phụ gia này có thể tạo thành một lớp bảo vệ trên bề mặt các hạt để ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp và kết tụ giữa các hạt.
Biến đổi bề mặt: Thông qua xử lý biến đổi hóa học, các nhóm chức năng cụ thể như nhóm hydroxyl và carboxyl có thể được đưa vào bề mặt của các hạt silica để tăng cường lực đẩy giữa các hạt, từ đó cải thiện khả năng phân tán.
Chất phân tán: Chất phân tán có thể làm giảm lực tương tác giữa các hạt một cách hiệu quả và cải thiện khả năng phân tán của silica sol trong dung dịch, đặc biệt là trong các dung dịch có nồng độ cao hoặc môi trường phức tạp. Vai trò của chất phân tán đặc biệt quan trọng.

6. Nồng độ
Nồng độ silica sol cũng là yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng phân tán. Ở nồng độ thấp, sự tương tác giữa các hạt keo yếu, có đủ không gian giữa các hạt để phân tán và khả năng phân tán tốt. Tuy nhiên, ở nồng độ cao, khoảng cách giữa các hạt trở nên nhỏ hơn, tần số va chạm giữa các hạt tăng lên và dễ gây ra sự kết tụ dẫn đến khả năng phân tán giảm. Do đó, trong các ứng dụng thực tế, nồng độ silica sol cần được kiểm soát theo môi trường sử dụng cụ thể để đảm bảo khả năng phân tán tốt.