硅溶胶在水性涂料中的应用

纳 米 材 料 与 纳 米 技 术 在 涂 料 方 面 的 应 用

专业：应用化学 姓名：黄秀静 班级：B110706 学号：B11070609

纳米材料在涂料中的应用

B11070609 黄秀静

摘要：随着人们生活水平的提高，对于生活质量也有了很大的要求。对于涂料的

质量和安全的问题有了更高的要求，面对这种需求该行业加大了对涂料的开发和研究。纳米材料与技术是当前国际前沿研究课题之一，在很多领域得到了广泛的应用 近年来，用纳米材料与聚合物复合，通过精细控制纳米材料粒子均匀分散在聚合物基体中以制备性能更加优异的新型涂料， 国内外有关这方面的报道在不断增加。并取得了很大的成就。

关键词：纳米材料、涂料、应用、前景

纳米材料是指由超微颗粒(又称纳米粒子)组成的,特征维度尺寸100nm的固体材料。纳米粒子的结构是由数目较少的原子或分子组成的原子群分子群,处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域,纳米粒子表面原子是长程与短程皆无序

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山　东　化　工

SHANDONGCHEMICALINDUSTRY　　　　　　　　　　　　2008年第37卷

专论与综述

硅溶胶的制备与应用

马纯超,郑典模

(南昌大学环境科学与工程学院,江西南昌　330031)

摘要:文章介绍了硅溶胶的主要性质和应用领域,以及国内外硅溶胶领域的发展现状,并阐述了硅溶胶制备的基本方法及其优缺点。离子交换法、单质硅水解法是目前工业化最成熟的工艺。开发新的硅溶胶制备工艺,制造高浓度、高纯度、高稳定性、特殊用途硅溶胶产品是硅溶胶制备研究的发展趋势。关键词:硅溶胶;制备;应用

中图分类号:O648.16;O612.4　　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1008-021X(2008)05-0026-04

ManufactureandApplicationofSilicaSols

MAChun-chao,ZHENDianmo

(CollegeofEnvironmentalScienceand　330031,China)Abstract:Itwassuonofsilicasols,andalsointroduceddevelopmenttheworld.Besides,itwasexpoundedofbasicmethodsofa

纳 米 材 料 与 纳 米 技 术 在 涂 料 方 面 的 应 用

专业：应用化学 姓名：黄秀静 班级：B110706 学号：B11070609

纳米材料在涂料中的应用

B11070609 黄秀静

摘要：随着人们生活水平的提高，对于生活质量也有了很大的要求。对于涂料的

质量和安全的问题有了更高的要求，面对这种需求该行业加大了对涂料的开发和研究。纳米材料与技术是当前国际前沿研究课题之一，在很多领域得到了广泛的应用 近年来，用纳米材料与聚合物复合，通过精细控制纳米材料粒子均匀分散在聚合物基体中以制备性能更加优异的新型涂料， 国内外有关这方面的报道在不断增加。并取得了很大的成就。

关键词：纳米材料、涂料、应用、前景

纳米材料是指由超微颗粒(又称纳米粒子)组成的,特征维度尺寸100nm的固体材料。纳米粒子的结构是由数目较少的原子或分子组成的原子群分子群,处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域,纳米粒子表面原子是长程与短程皆无序

硅溶胶

来源：世界化工网 http://www.myworldchem.com

硅溶胶又称硅酸水溶液，是水化的二氧化硅的威力分散于水中的胶体溶液，是一个热力学不稳定体系。其胶粒一般在1~100nm范围内，工业上用得最多的是粒径为10~20nm，并加有少量稳定剂的水溶液。硅溶胶的体系甚为复杂，形成机理尚未完全弄清。有实用意义的硅溶胶浓度一般是SiO2浓度（W%）≥10%，商品硅溶胶一般是30%~40%。所以这里所指的硅溶胶即是指SiO2浓度（W%）≥10%的高浓度硅溶胶。

从硅溶胶所表现出的PH值不同，硅溶胶又分为碱性硅溶胶和酸性硅溶胶，他们都是重要的而精细化工产品，具有不同的重要用途：如碱性硅溶胶在静谧铸造，外墙涂料等领域应用；酸性硅溶胶在彩色显像管，胶体铅酸蓄电池，及从国内引进的经典植绒技术上应用等。

我国生产硅溶胶开始于50年代，在过去的30多年中，世界发达国家硅溶胶的生产已有了长足的进步，现已能制得系列硅溶胶产品，最高浓度（SiO2）达60%。我国的情况虽也有了较大进步，但在研制和生产中，不论品种，数量和质量，还处于落后状态，应用开发更需要加倍努力。

1. 硅溶胶的性质

硅溶胶具有许多优良的特性，例如具有较大的比表面积，较高的吸附性与粘

硅溶胶

来源：世界化工网 http://www.myworldchem.com

硅溶胶又称硅酸水溶液，是水化的二氧化硅的威力分散于水中的胶体溶液，是一个热力学不稳定体系。其胶粒一般在1~100nm范围内，工业上用得最多的是粒径为10~20nm，并加有少量稳定剂的水溶液。硅溶胶的体系甚为复杂，形成机理尚未完全弄清。有实用意义的硅溶胶浓度一般是SiO2浓度（W%）≥10%，商品硅溶胶一般是30%~40%。所以这里所指的硅溶胶即是指SiO2浓度（W%）≥10%的高浓度硅溶胶。

从硅溶胶所表现出的PH值不同，硅溶胶又分为碱性硅溶胶和酸性硅溶胶，他们都是重要的而精细化工产品，具有不同的重要用途：如碱性硅溶胶在静谧铸造，外墙涂料等领域应用；酸性硅溶胶在彩色显像管，胶体铅酸蓄电池，及从国内引进的经典植绒技术上应用等。

我国生产硅溶胶开始于50年代，在过去的30多年中，世界发达国家硅溶胶的生产已有了长足的进步，现已能制得系列硅溶胶产品，最高浓度（SiO2）达60%。我国的情况虽也有了较大进步，但在研制和生产中，不论品种，数量和质量，还处于落后状态，应用开发更需要加倍努力。

1. 硅溶胶的性质

硅溶胶具有许多优良的特性，例如具有较大的比表面积，较高的吸附性与粘

1 硅溶胶概述

1.1硅溶胶定义及介绍 1.1.1硅溶胶简介

中文名称：硅溶胶；英文名称：silica sol ；分子式：mSiO2·nH2O。硅溶胶是二氧化硅的胶体微粒分散于水中的胶体溶液，又名硅酸溶胶，或二氧化硅水溶胶。外观多呈乳白色或淡青透明的溶液状。多呈稳定的碱性，少数呈酸性。硅溶胶中SiO2的浓度一般为10%～35%，浓度高时可达50%。硅溶胶粒子比表面积为50～400 m2／g，粒径范围一般在5～100nm，即处于纳米尺度，与一般粒径为0.1～10μm的乳液相比，其颗粒要小得多。 硅溶胶的胶团结构用以下化学式表示

（1）物理性质：硅溶胶属胶体溶液，无臭、无毒。因为在硅溶胶当中的二氧化硅含有大量的水及羟基，因此硅溶胶的表达式为SiO2.nH2O。硅溶胶没有什么毒性，可以普遍的应用于有人的地方。因为硅溶胶的胶体粒子非常的小，有着相当大的表面积。另外，它没有什么味道，不会被人轻易的发现。胶体粒子的是无色透明的，因此不会影响覆盖物的本色。粘度较低，水能渗透的地方都能渗透，因此和其它物质混合时分散性和渗透性都非常好。

（2）化学性质：硅溶胶当中存在着许多的二氧化硅，因此，不能应用于那些能与二氧化硅反应的地方，如它能与氢氧化钙发生反应，生产硅

第3 9卷第 3期 21 0 0年 3月

辽

宁

化

工

Lio n e ia n usr a nig Ch m c lI d ty

V 13 N . o . 9, o 3 Ma c 2 1 r h, 0 0

大粒径高浓度硅溶胶的制备及其应用范渊卿，陈连喜，白向鸽(汉理工大学，湖北武汉 40 7 武 30 0)

摘

要：大粒径、 高浓度硅溶胶具有优良的性能，泛应用于电子工业、广陶瓷工业、涂料工业等。

概述了大粒径、高浓度硅溶胶的研究概况、粒径生长原理、浓缩机理、制备、稳定性影响因素及在工业中的应用。

关

键

词：大粒径高浓度硅溶胶；性质；应用文献标识码： A 文章编号： 10 0 3 (0 0 0 0 8— 6 0 4— 9 5 2 1 )3— 2 1 0

中图分类号： T 3 . Q4 3 5

硅溶胶…为二氧化硅聚集颗粒在水中形成

的分散体系，其良好的分散性、结性，泛应因粘广用在铸造、纸、料等行业。其分子式可表示为造涂[ i: H O] mSO n 。根据不同 p值范围，分为 H可酸性及碱性两种硅溶胶。以下为 2种硅溶胶的胶团结构式： 酸性硅溶胶的胶团结构式为：l ( i 2 H3 i3) ([ SO m n SO+一一H c一] n 1 ) 1}C一

1国内外研

第3 9卷第 3期 21 0 0年 3月

辽

宁

化

工

Lio n e ia n usr a nig Ch m c lI d ty

V 13 N . o . 9, o 3 Ma c 2 1 r h, 0 0

大粒径高浓度硅溶胶的制备及其应用范渊卿，陈连喜，白向鸽(汉理工大学，湖北武汉 40 7 武 30 0)

摘

要：大粒径、 高浓度硅溶胶具有优良的性能，泛应用于电子工业、广陶瓷工业、涂料工业等。

概述了大粒径、高浓度硅溶胶的研究概况、粒径生长原理、浓缩机理、制备、稳定性影响因素及在工业中的应用。

关

键

词：大粒径高浓度硅溶胶；性质；应用文献标识码： A 文章编号： 10 0 3 (0 0 0 0 8— 6 0 4— 9 5 2 1 )3— 2 1 0

中图分类号： T 3 . Q4 3 5

硅溶胶…为二氧化硅聚集颗粒在水中形成

的分散体系，其良好的分散性、结性，泛应因粘广用在铸造、纸、料等行业。其分子式可表示为造涂[ i: H O] mSO n 。根据不同 p值范围，分为 H可酸性及碱性两种硅溶胶。以下为 2种硅溶胶的胶团结构式： 酸性硅溶胶的胶团结构式为：l ( i 2 H3 i3) ([ SO m n SO+一一H c一] n 1 ) 1}C一

1国内外研

硅溶胶的物理与化学性质

硅溶胶是二氧化硅胶体微粒在水中均匀扩散形成的胶体溶液，又叫做硅酸溶液，或二氧化硅水溶液，是一种用途广泛的新型化工原料。硅溶胶的外观为乳白色半透明的胶体溶液，多成稳定的碱性，少数呈酸性。硅溶胶中SiO2的浓度一般为10%~35%，浓度高时可达50%。硅溶胶粒子比表面积为50~400m2/g，粒径范围一般在5~100nm，即处于纳米尺度，与一般晶粒为0.1~10μm的乳液相比，其颗粒要小得多。

硅溶胶的胶团结构用以下化学式表示：

式中：m，n很大，而且m<

可以认为硅溶胶的胶核与硅酸钠结构基本相同，它是由m个SiO2分子聚合而成。在硅酸胶体溶液中H2SiO3是一种弱电解质，在水中能部分离解为H+和SiO2-3：H2SiO32H++SiO2-3，这些SiO2-3被吸附在胶核周围，形成带负电的内吸附层，使胶粒带负电，因而它必然会吸引存在于周围介质中的反离子，如H+、Na+等正离子，构成双电层。这些反离子在受到粒子表面离子吸引的同时，又由于离子本身的热运动而使其中部分离子离开表面而向溶液外层扩散；而靠近粒子表面的反离子浓度较大，随着与表面距离的增加，反离子的浓度减少，形成扩散层。由于胶体粒子表面所带负电荷与扩散层中所带正电荷总数相等，

发v发v

精密铸造硅溶胶模壳的制造工艺

张 清，陈玉平

（无锡职业技术学院，江苏 无锡 214121）

摘 要：介绍用石蜡-硬脂酸低温模料，生产铸件的熔模和用精密铸造硅溶胶，作为制壳粘结剂，制造铸件的模壳的工艺要求。主要研究熔模制造工艺、硅溶胶模壳工艺和焙烧工艺。五年多来的生产实践充分证明精密铸造硅溶胶模壳制造工艺是成熟的，为生产合格模壳和精密铸件提供了技术保障。

关键词：熔模铸造；熔模；熔模面层涂料；粘结剂；硅溶胶；模壳；焙烧

用石蜡-硬脂酸低温模料，制造涡轮叶轮、喷嘴环等盘类精密铸件的熔模（习称腊模）；用精密铸造硅溶胶，作为制壳粘结剂，制造涡轮叶轮、喷嘴环等铸件模壳。主要研究熔模制造工艺、硅溶胶模壳工艺和焙烧工艺，从而为生产合格模壳和精密铸件提供技术保障。 1 熔模制造工艺

1.1 模料的成分及性能应满足原材料检验要求

熔化蜡料，各种化腊工具均需作好清洁工作，化蜡器械每月至少清理一次，不允许水、污物进入蜡液，严禁蜡液过热。糊状蜡制备时将刨好的蜡花慢慢加入不断搅拌的蜡液中，加入量视具体情况而定。糊状蜡的温度45℃～48℃。糊状蜡搅拌充分均匀，防止搅拌过程中吸入空气造成蜡模气泡缺陷，避免因糊状蜡过稠造成压不足、皱皮或因太稀而冷却时间过长造成开裂变形。 1