Koloidalna krzemionka
Krzemionki koloidalne to zawiesiny drobnych amorficznych , nieporowatych i zazwyczaj kulistych cząstek krzemionki w fazie ciekłej. Może być wytwarzany w procesie Stöbera z ortokrzemianu tetraetylu (TEOS).
Nieruchomości
Zwykle są zawieszone w fazie wodnej, która jest stabilizowana elektrostatycznie. Krzemionki koloidalne wykazują gęstość cząstek w zakresie od 2,1 do 2,3 g/ cm3 .
Większość koloidalnych krzemionek jest przygotowywana jako monodyspersyjne zawiesiny o wielkości cząstek w zakresie od około 30 do 100 nm średnicy. Zawiesiny polidyspersyjne mogą być również syntetyzowane i mają mniej więcej takie same ograniczenia wielkości cząstek. Mniejsze cząstki są trudne do ustabilizowania, podczas gdy cząstki znacznie większe niż 150 nanometrów podlegają sedymentacji.
Produkcja
Krzemionki koloidalne są najczęściej otrzymywane w procesie wieloetapowym, w którym roztwór alkaliczno-krzemianowy jest częściowo neutralizowany, co prowadzi do powstania zarodków krzemionki . Podjednostki cząstek koloidalnej krzemionki są typowo w zakresie od 1 do 5 nm. To, czy te podjednostki są ze sobą połączone, zależy od warunków polimeryzacji. Wstępne zakwaszenie roztworu szkła wodnego ( krzemianu sodu ) daje Si(OH) 4 .
Jeśli pH spadnie poniżej 7 lub jeśli zostanie dodana sól, jednostki mają tendencję do łączenia się w łańcuchy. Produkty te są często nazywane żelami krzemionkowymi . Jeśli pH jest utrzymywane nieco po alkalicznej stronie neutralnej, podjednostki pozostają oddzielone i stopniowo rosną. Produkty te są często nazywane krzemionką strącaną lub zolami krzemionkowymi. Jony wodoru z powierzchni koloidalnej krzemionki mają tendencję do dysocjacji w roztworze wodnym, dając wysoki ładunek ujemny. Wiadomo , że zastąpienie niektórych Si przez Al zwiększa ujemny ładunek koloidalny, zwłaszcza gdy ocenia się go przy pH poniżej punktu neutralnego. Ze względu na bardzo mały rozmiar powierzchnia krzemionki koloidalnej jest bardzo duża.
Zawiesinę koloidalną stabilizuje się przez dostosowanie pH, a następnie zatęża, zwykle przez odparowanie. Maksymalne możliwe do uzyskania stężenie zależy od wielkości cząstek. Na przykład cząstki 50 nm można zatężyć do ponad 50% wagowych substancji stałych, podczas gdy cząstki 10 nm można zatężyć tylko do około 30% wagowych substancji stałych, zanim zawiesina stanie się zbyt niestabilna.
Aplikacje
- W papiernictwie krzemionkę koloidalną stosuje się jako środek wspomagający odwadnianie. Zwiększa ilość kationowej skrobi , która może zostać zatrzymana w papierze. Skrobia kationowa jest dodawana jako zaklejający w celu zwiększenia wytrzymałości papieru na sucho.
- Spoiwa wysokotemperaturowe
- Odlew precyzyjny - stosowany jako spoiwo nieorganiczne w formach
- Środek ścierny - do polerowania płytek silikonowych
- Papier bez kalki
- Jako środek wiążący lub źródło krzemionki w katalizatorach
- Pochłaniacz wilgoci
- Zwiększa również gęstość nasypową i gęstość proszku i granulek
- Jest również stosowany do smarowania tabletu
- Stabilizujące i usztywniające ogniotrwałe koce z włókien ceramicznych
- Powłoki odporne na ścieranie
- Zwiększający tarcie – stosowany do powlekania podłóg woskowanych, włókien tekstylnych . kartony i tory kolejowe w celu zwiększenia przyczepności
- Antisoiling – wypełnia mikropory , zapobiegając wnikaniu brudu i innych cząstek do tekstyliów
- Środek powierzchniowo czynny – stosowany do flokulacji , koagulacji , dyspergowania, stabilizacji itp.
- Ciekły dwutlenek krzemu (krzemionka koloidalna) jest stosowany jako klarownik do wina i soków .
- Absorbent
- Krzemionkę koloidalną stosuje się w zagęszczaczach betonu i polerowanym betonie .
- W produkcji kropek kwantowych , małych półprzewodników używanych w różnych badaniach naukowych.