改性硅溶胶是在纯硅溶胶基础上,通过化学改性、物理共混等手段提升其性能的纳米材料。
一、制备方法
改性硅溶胶的制备方法多样,常见的是化学改性,例如:
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金属离子改性:在溶胶中添加多价金属氢氧化物或金属氧化物,使胶粒表面部分的硅羟基被金属离子置换,金属离子起到稳定剂的作用,从而有效改善溶胶的稳定性,制得高稳定性的硅溶胶。改性后,硅溶胶的电负性提高,稳定性大幅增强,且金属离子进入固定层使电位降低,胶团水化层变薄,降低了凝胶浓度,可制备快干涂料。
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硅烷偶联剂改性:结合无机与有机的特性,通过硅烷偶联剂将硅溶胶进行改性,使无机Si和有机组分进行链接,能有效防止硅溶胶粒子的团聚。制得的有机-无机杂化材料兼具两者的优点,甚至产生单一材料所不具备的新性能,可满足某些特殊的使用要求。
二、性能特点
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高分散度:改性硅溶胶的胶体粒子微细(10 - 20nm),有相当大的比表面积,且粒子本身无色透明,不影响被覆盖物的本色。其粘度较低,水能渗透的地方它都能渗透,因此和其它物质混合时分散性和渗透性都非常好。
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稳定性强:改性过程涉及电解质、pH、温度、粒径及浓度等因素的改变,可显著改善硅溶胶的稳定性,使其粒径细小均匀,比表面积更大。例如,通过金属离子改性可以提高硅溶胶的稳定性;通过硅烷偶联剂改性可以增强硅溶胶的分散性。
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功能特性多样:根据改性方法的不同,可赋予硅溶胶疏水性、抗静电性、阻燃性等性能。例如,硅烷偶联剂改性可增强硅溶胶的表面柔韧性、强度和疏水性等。
三、应用领域
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涂料工业:在涂料中加入改性硅溶胶,可显著提高涂层的加工性能、柔韧性和强度等理化性能。例如,涂料专用30%改性硅溶胶具有附着力强、无VOC排放的特点。
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蓝宝石抛光:以SiO₂为核的复合磨料由于其特殊的结构,拥有比单一磨料优越的抛光性能,在蓝宝石抛光领域,改性硅溶胶作为抛光液具有优越的抛光性能。
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干燥剂与保鲜剂:改性硅溶胶具有非常高的吸湿性能,可用作湿度控制和干燥剂,且吸湿后可重复使用;由于其对水分和氧气具有很好的吸附能力,还可用于食品、药品等的保鲜和防潮。
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催化剂载体:改性硅溶胶可作为载体,用于催化剂的制备,增加反应效率。
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化妆品:改性硅溶胶具有很好的吸油能力,可用于化妆品中的控油和吸附。
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环保材料:在环保领域,改性硅溶胶可用于水处理、空气净化和废气处理等,具有良好的吸附性能。
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隔热材料:可用于制备隔热涂料、隔热材料和隔热纤维,具有优异的隔热性能。
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精密铸造:碱性硅溶胶具有杂质含量低、结构致密、胶粒均匀等特点,广泛应用在精密铸造行业。
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其他领域:还可作为分子筛成型过程中的粘结剂,提高分子筛强度;用于硅钢片涂层,提高其高绝缘性和附着性;用于金属表面处理,提高耐蚀性、弯曲加工性和滑动性等。
四、市场情况
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价格差异:不同厂家、不同规格的改性硅溶胶价格有所不同。例如,有的产品价格为5元/千克,有的则为22元/千克,还有以吨为单位计价的产品,价格从几千元到上万元不等。
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供应情况:市场上有众多厂家供应改性硅溶胶,产品种类丰富,可根据用户要求设定粒径范围(10 - 150nm范围内),且纯度高、金属离子含量低、保质期长。