硅溶胶的制备
硅溶胶的制备
摘要:硅溶胶是高分子二氧化硅微粒分散于水中或有机溶剂中的胶体溶液,广泛应用于陶瓷、纺织、造纸、涂料、水处理、半导体等行业。本文介绍了硅溶胶的各种制备方法及几种特殊用途的硅溶胶的制备。阐述了影响硅溶胶稳定性的因素及其性能测试方法。
关键词:无机化学;硅溶胶制备;硅溶胶应用;综述
1 技术领域
本发明一般涉及适合用于造纸的含水二氧化硅基溶胶(Silica—based sols)。更具体地,本发明涉及二氧化硅基溶胶,它们的制备方法和在造纸中的用途。 本发明提供一种用于制备具有高稳定性、高含量SiO 2 和提高的滤水(drainage )性能的二氧化硅基溶胶的改进方法。
2技术背景[1, 2]
在造纸领域中,含有纤维素纤维以及任选的填料和添加剂的含水悬浮液(称为纸料) 被装人流浆箱,该流浆箱将纸料喷到成型网架(wire)上。水从纸料中滤出,从而在网架上形成湿纸幅,然后在造纸机的干燥段对该纸幅进行进一步的脱水和干燥。 通常将滤水和留着(retention)助剂引人到纸料中,以便促进滤水并增加颗粒在纤维素纤维上的吸附,这样它们与纤维一起被保留在网架上。
虽然高比表面积和一定的聚集或微凝胶形成的程度对性能来说是有利的,但太高的比表面积和大量的颗粒聚集或微凝胶形成会导致二氧化硅基溶胶稳定性的显著降低,因此需要使该溶胶极其稀释,以避免形成凝胶。
国际专利申请公开WO 98/56715公开了一种用于制备含水聚硅酸盐微凝胶的方法,包括混合碱金属硅酸盐水溶液与pH 为11或更小的二氧化硅基材料的水相。该聚硅酸盐微凝胶与至少一种阳离子或两性聚合物一起在纸浆和纸的生产以及水净化中
用作絮凝剂。
国际专利申请公开WO 00/66492公开了一种用于生产包含二氧化硅基颗粒的含水溶胶的方法,该方法包括:酸化含水硅酸盐溶液至pH 值为1—4以形成酸溶胶;在第一碱化步骤中碱化该酸溶胶;使碱化溶胶的颗粒生长至少10分钟和/或在至少30℃ 的温度下热处理该碱化溶胶;在第二碱化步骤中碱化所得到的溶胶;并且任选地,用例如铝对该二氧化硅基溶胶进行改性。
美国专利US 6372806公开了一种用于制备S 值为20-50的稳定胶态二氧化硅的方 法,其中所述二氧化硅具有大于700 m/g 的表面积,该方法包括:
(1)在反应容器中加人阳离子型离子交换树脂(其离子交换能力的至少40%为氢形式) ,其中所述反应容器具有用于将所述离子交换树脂与所述胶态二氧化硅分离的装置;
(2)向所述反应容器中加人SiO 2与碱金属氧化物的摩尔比为15:1至1:1且pH 值为至10.0的含水碱金属硅酸盐;
(3)搅拌所述反应容器的内容物,直到所述内容物的pH 值为8.5—11.0;
(4)用额外量的所述碱金属硅酸盐调节所述反应容器的内容物的pH 值至大于10.0 ; 并且将所得的胶态二氧化硅与所述离子交换树脂分离,同时将所述胶态二氧化硅移出所述反应容器。
(5)美国专利US 5176891公开了一种用于生产表面积为至少约1000m 2/g 的水溶性聚铝硅酸盐微凝胶的方法,该方法包含下述步骤:
(a)酸化包含约0.1—6重量%SiO 2的碱金属硅酸盐稀溶液至pH 值为2—10.5以制备聚酸;然后在该聚硅酸胶凝之前使其与水溶性铝酸盐进行反应,从而得到氧化钥/二氧化硅摩尔比大于约1/100的产物;
(b) 然后在胶凝化发生之前稀释该反应混合物至SiO 2含量为约2.0%(重量) 或更少,以稳定该微凝胶。因此,有利地是能够提供一种具有高稳定性和SiO 2含量及改进的滤水性能的二氧化硅基溶胶。还有利地是能够提供用于生产具有高稳定性和SiO 2含量及改进的滤水性能的二氧化硅基溶胶的改进方法。还有利地是能够提供一种改进滤水的造纸方法。 2
3硅溶胶制备方法
3.1 常规方法硅溶胶的制备
3.1.1 渗析法[3, 4]
渗析法是用酸中和硅酸钠水溶液, 经陈化后, 再通过半透膜渗析钠离子。该法缺点是渗析所需时间太长, 不适于工业化生产。
3.1.2 硅溶解法
采用无机或有机碱作催化剂, 以单质硅与纯水反应来制备硅溶胶的方法称硅溶解法。Joseph H Balthis 等在1950年申请的专利中, 利用可溶性有机碱作催化剂, 使水和硅粉反应来制备硅溶胶。其中的有机碱pH 值( 20-25 e 时) 为6-12, 含1-8 个碳原子的脂肪胺或脂环胺, 硅粉粒径为80-320 目。硅粉在使用前应预活化, 除去硅粉表面形成的惰性膜。活化时先用质量分数为48%的氢氟酸洗涤, 然后依次用纯水、醇、醚冲洗, 最后在氮气保护下干燥。活化后的硅粉与水在胺催化作用下, 于20- 100e温度下反应, 可制备粒径8-15nm 的硅溶胶[5]。他们的另1 篇专利介绍, 硅粉经活化后以氨水为催化剂, 通过氨的用量来控制硅溶胶产品的粒径,2份活化硅粉100份指定浓度的氨水溶液在室温下反应5d 后所得产品的测试结果示于表1用氮。收法、甲基红吸收法和电镜法对胶粒的比表面积进行比较分析, 认为此法制成的硅溶胶具有大的孔隙率, 此种硅溶胶在碱性介质中解聚率大, 适合于室温下与强有机碱反应制备有机硅酸盐[ 6] 。
张扬正采用质量分数为1%的稀碱溶液与硅粉反应, 反应温度控制在65-100 e , 产品SiO 2 质量分数可达30% 以上, 粒径为15-20 nm 。使用的碱可以是碱金属氢氧化物、氨、有机碱中的1种, 也可根据需要几种碱复合使用。此法与前述的2篇美国专利相比, 省去了用强腐蚀性的氢氟酸预活化硅粉的工艺, 减少了设备投资, 缩短了生产周期, 同时也减少了废水排放。采用该法制备的硅溶胶即使冻结也不胶化, 避免形成固体的聚硅酸, 解决了硅溶胶在寒冷地区使用的冻结问题[ 7] 。张扬正在另1 篇专利中对上述方法提出了改进, 采用金属硅粉直接与加热到一定温度的稀硅酸钠或硅酸钾溶液反应, 制备出高浓度、大粒径、稳定性好、粘度低的硅溶胶。该法可直接制得SiO 2 质量分数为32%-36% , 粒径为20-30 nm, 粘度为5mPa . s 左右的硅溶
[ 8] 。
3.1.3 离子交换法[ 9~ 10]
离子交换法生产硅溶胶通常分下列3个步骤:
(1)活性硅酸制备
为去除水玻璃中的钠离子, 离子交换法一般采用强酸型阳离子交换树脂。根据工艺和硅溶胶纯度的不同要求, 可联用弱碱型阴离子交换树脂, 以除去体系中的杂质阴离子。水玻璃的SiO 2质量分数一般为2%-6%活性硅酸的PH 值则控制在2-4。活性硅酸在室温下不稳定, 应尽快地进入到下一步工序, 必要时在低温(4-10e )下保存。用过的离子交换树脂应尽快再生,
以防残余的硅酸在离子交换树脂柱中形成凝胶。
再生时, 首先用水清除树脂中残留的硅酸钠溶液, 再用质量分数为3%的硫酸溶液淋洗离子交换树脂柱, 最后用纯水淋洗到淋出液呈中性, 这样处理后的离子交换树脂下次可继续使用。
(2)胶粒增长
硅酸的聚合过程并没有完全搞清楚, 戴安邦教授对此问题作了大量研究, 提出了不同PH 值范围内硅酸的2种聚合机理。他认为在水玻璃中不存在简单的硅酸根离子,偏硅酸钠的结构式应为Na 2H 2SiO 4 和NaH 3SiO 4, 因此在溶液内的阴离子只有H 2SiO 42- 和H3SiO 4- , 这二者在溶液内随着外加酸浓度的增高而逐步地与H+ 结合。
在碱溶液和稀酸溶液内, 原硅酸和负一价的原硅酸离子进行氧联反应, 生成硅酸的二聚体。此二聚体进一步与原硅酸离子作用生成三聚体、四聚体等多硅酸。在形成多硅酸时, Si- O- Si 链也可以在链中部形成, 这样可得到支链多硅酸。多硅酸进一步聚合便形成了胶态二氧化硅, 也就是所说的硅溶胶。但在强酸溶液中( pH 小于2) , 硅酸根离子的配位数为6, 此时硅酸分子和正一价硅酸离子进行羟联反应, 形成双硅酸。由双硅酸、三硅酸及多硅酸一直聚合下去, 便生成硅溶胶或硅凝胶。 影响胶粒增长的因素包括体系的pH 值、反应温度、硅酸浓度n ( SiO 2) / n ( Na 2O) 、反应时间和物料添加方式。离子交换法根据生产过程中成核、粒径增长的工艺不同又可分为如表2 所示2 类4种方法。
表2 离子交换法制备硅溶胶的各种方法比较
(3)稀硅溶胶浓缩
将水玻璃经阳离子交换树脂生成活性硅酸后, 一类是先用稀碱稳定, 使n ( SiO 2) / n ( Na2O) 控制在80-100, 然后再用下列2种工艺之一进行粒径增长和浓缩。一是粒径增长和浓缩在同一反应器中同时进行(A-1) 。另一种是先进行粒径增长, 然后再选择合适的工艺浓缩( A-2) 。另一类是将活性硅酸滴加到预先加热的用水玻璃或碱金属氢氧化物配成的稀碱溶液中, 控制pH 值, 进行粒径增长。同样, 浓缩工艺可随粒径增长同时进行( B-1) , 也可先粒径增长后再浓缩( B-2) 。
离子交换法的优点是根据不同的工艺组合可合成不同性能的硅溶胶, 缺点是起始原料水玻璃的浓度不能很高, 致使后面浓缩过程时间长, 能耗大, 而且再生离子交换树脂时产生的大量废水需加以处理。
3.1.4 酸中和可溶性硅酸盐法
硅酸钠水溶液用酸中和, 根据酸用量的不同, 可制备酸性或碱性硅溶胶。中和反应生成的钠盐可通过向体系中加入有机溶剂来进行沉降分离。酸中和法制得的硅溶胶一般杂质离子含量较高, 稳定性较差[ 11, 12] 。White 采用在体系的pH 值和温度均较低的条件下, 把乙醇或丙酮等水溶性的有机溶剂加入到硅酸钠和硫酸反应所形成的硅溶胶中, 来沉降反应形成的硫酸钠。然后经过滤, 用水稀释, 减压蒸馏除去有机溶剂, 制得室温可稳定几天的硅溶胶[ 13] 。纪萍等人利用硫酸中和国产天然硅灰石, 滤液依次通过强酸性阳离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂, 净化后用氢氧化钠调节pH 值为8.9-9.0, 最后常压蒸发制得SiO 2 质量分数为24%-32% 的硅溶胶, 硅溶胶的稳定性可达半年[ 14]
。
3.1.5 胶溶法[ 15~ 16]
胶溶法的工艺是先用酸中和水玻璃溶液形成凝胶, 所得凝胶经过滤水洗, 然后加稀碱溶液, 在加压加热条件下解胶即得溶胶。该法制得的硅溶胶粒径分布较宽, 且纯度较低。
3.2 特殊用途硅溶胶的制备
3.2.1 有机硅溶胶的制备[ 17, 18]
日本日产化学株式会社的有机硅溶胶制备技术处于领先地位。使用的原料可以从基础原料水玻璃做起, 也可直接采用普通硅溶胶。有机溶剂一般为1-4个碳原子的一元、二元醇或酮等。一般采用共沸物蒸馏技术, 脱除水得到有机硅溶胶。共沸物蒸馏时以减压蒸馏为好, 以防止在体系水分含量低时产生沉降和凝胶。早期专利曾采用超滤法脱水, 但工艺过程进行到后期时, 随浓度升高, 体系粘度增大, 过滤困难, 需要的过滤时间太长。
3.2.2 大粒径硅溶胶的制备
工业生产中需要大粒径硅溶胶, 尤其是半导体工业中硅晶片抛光液的生产。早
期专利报道, 在高压高温( 130-170 e ) 处理碱性的小粒径硅溶胶, 以期达到大粒径硅溶胶[ 19, 20]
。Albrecht 利用非常稀的硅溶胶, 常压下一步法间歇式生产大粒径
硅溶胶, 由于反应时间过长和能耗大, 不适用于工业化生产[ 21, 22] 。Brekau 等人发明了连续法常压制备大粒径硅溶胶的方法 。该法用经离子交换法制得粒径为2nm, pH 值为2-4, SiO2 质量分数高达50%的硅溶胶。采用的装置为多级串联溢流式反应器。根据产品需要, 每一级反应器在系统运行平稳后, 新硅酸的加入速率、水的蒸出速率和溢流到下一级反应器的浓缩硅溶胶的量是一定的。整个系统硅溶胶的pH 值主要靠向首级反应器滴加稀碱来控制。每级反应器都用通过内置某种型号钢盘管的蒸汽来加热, 蒸汽量由针型阀和冷凝分离器来控制。首次使用这一装置时, 第一级反应器中的起始母液采用下列方法制备: 先将Bayer 公司生产的SiO 2 质量分数为30% 的Levasil 硅溶胶稀释成SiO 2 质量分数为2.3% 的稀硅溶胶, 然后与SiO 2 质量分数为27% 、n( SiO 2) / n( Na 2O) 为3.35的水玻璃混合。其他下级反应器所用的母液, 均采用从上一级反应器溢流过来的浓缩硅溶胶。通过调节每一级反应器中物料的停留时间、浓度、pH 值等工艺参数, 可制得所需浓度和粒径的硅溶胶这一工艺比在常压下一步法间歇式生产大粒径硅溶胶所需时间大大缩短。 [23]
3.2.3 含细长非晶体型SiO 2 粒子的硅溶胶[ 24, 25]
含细长的非晶型胶体二氧化硅粒子的硅溶胶是日产化学工业株式会社的专利技术。动态光散射法所测粒径( D 1 ) 和氮气吸附法所测粒径( D 2) 之比( D 1/ D 2) 大于5, D 1 为40-500 nm 。其制备方法:首先向SiO 2 质量分数为1%-6% , pH 值为2-4的活性硅酸溶液中, 加入水溶性的钙盐或镁盐或它们的混合物, 使体系中多价金属氧化物与活性硅酸中SiO 2 的质量比达到1 500-8 500mg/ kg; 然后再向体系中加入一定量的碱, 使n ( SiO2) / n ( M2O) 为20-200( M 为碱金属原子或有机碱分子) , 最后在60-250 e下处理0.5-40h, 经超滤装置浓缩, 得到产品。
3.2.4 硅溶胶性能测试[ 26,27]
(1)SiO 2、Na 2O 质量测定
硅溶胶中钠的存在可能有几种形式, 一部分是未被胶粒吸附和包裹的自由钠离子, 它们以碱或盐的形式存在; 另一部分是被胶粒包裹起来的钠离子。
采用酸碱滴定法只能测定未被包裹而形成碱的钠离子; 形成盐的钠离子和被胶
粒包裹的钠离子, 可从火焰分光光度计法测得的总钠量减去酸碱滴定法所测的钠量来得到。硅溶胶中SiO 2 的质量可采用质量法测定, 总固质量减去Na 2O 质量即得到SiO 2质量。
(2) 相对粘度测定
硅溶胶的相对粘度可采用奥氏粘度计测定, 一般是测定SiO 2质量分数5%或10%时的粘度。理论上SiO 2质量分数为10%, 具有球形且均匀分散颗粒的硅溶胶相对粘度为1.14。通过测定相对粘度, 可以了解制备硅溶胶的粒径分布状态。另外可采用旋转粘度计来测定其动力粘度。
(3)胶粒粒径测定
对粒径小于47 nm 的硅溶胶, 可采用光散射法测定, 也可采用电子显微镜测定胶粒的平均粒径。
4 硅溶胶稳定性的影响因素[ 28, 29]
硅溶胶是含有大量水化SiO 2离子的分散体系, 其最大特征是具有巨大的表面自由能, 粒子间有相互聚结而降低其表面能的趋势, 因此它是一个热力学不稳定体系。然而在一定条件下制备的硅溶胶可稳定相当长时间, 这要从硅溶胶胶团的双电层结构来解释: 胶团中心的胶粒是由成千上万个SiO 2 分子组成的紧密聚合体, 它不溶于水, 但可以从周围水溶液中有选择性地吸附某种离子, 而反离子则以扩散层形式分布在水中。其中一部分反离子密聚在紧密层, 另一部分反离子则在扩散层内。胶核和紧密层一起组成胶粒, 胶粒是带电荷的。胶粒和它周围的扩散层所组成的整体就是胶团, 整个胶团是电中性的。由于胶粒表面具有相同的电荷, 所以彼此间因静电有排斥作用使其具有足够的稳定性。硅溶胶的稳定性受多种因素影响, 如电解质、体系的pH 值、硅溶胶的浓度、温度等。
4. 1 电解质对硅溶胶稳定性的影响
电解质对酸性硅溶胶的稳定性影响较小。当pH 小于2 时, 溶胶的稳定性并不是由于胶粒所带同性电荷在双电层重叠时所产生的排斥能阻止胶粒的互相碰撞聚结, 而是在这种条件下, 缺少促进粒子接触进行永久聚合的OH- 。当硅溶胶的pH 值大于4或5时, 电解质的加入, 使溶胶稳定性减小, 并迅速形成凝胶。这是因为此时体系中OH- 浓度增加促进了胶粒之间的结合; 同时电解质的加入, 使得胶粒表面所带净
负电荷减少, 从而加速了硅溶胶的聚结在碱性条件下, 加入电解质( 如钠盐) 后, 由于Na+ 将优先被吸附到胶粒表面, 代替了原来吸附的H+ , 释放的H+ 会中和体系, 使pH 值下降, 影响其稳定性。
4. 2 醚等有机溶剂对硅溶胶稳定性的影响
在酸性硅溶胶中, 一般醇都具有阻聚剂的性质, 使硅溶胶稳定。但当硅溶胶体系为碱性时, 只有多元醇( 如甘油) 起阻聚作用, 而单元醇则变成凝胶促进剂。
4. 3 碱性硅溶胶中反离子对其稳定性的影响
为使胶粒带负电荷, 制备硅溶胶时需向体系加入适量碱, 向胶粒表面提供足够的OH- 。但体系钠离子量过高时, 会使胶粒表面净的负电性减弱, 胶粒间排斥能减小而引起胶粒聚结。因此针对每一体系中所含其他钠盐的量, 都有1 个合适的氢氧化钠用量来维持硅溶胶的稳定。当胶粒表面吸附的阳离子超过它吸收的氢氧根离子时, 胶粒表面就由原来带负电荷转正.bungerberg 认为锂离子由于其水合能力强, 形成的水合离子体积大, 难于接近胶粒表面, 因此它最难被吸附。在多价金属离子中, 铝离子和钍离子最容易被吸附, 只需很低的浓度, 就能使原来带负电荷的胶粒转为带正电荷。在碱金属阳离子中, 锂离子以反离子作为稳定剂具有独特效果, 如以LiOH 为稳定剂制备的高n ( SiO2) / n ( Li2O) 的硅溶胶, 加入醇等一类的水溶性有机溶剂时, 该硅溶胶极稳定且具有防冻性。
4. 4 硅溶胶的稳定性与其浓度、粒径和温度的关系
同样浓度的硅溶胶, 粒径越小, 由于其胶粒与分散介质间有极大的界面, 体系具有大的表面自由能, 根据最小自由能原理, 胶粒自动聚合的趋势比大粒径硅溶胶要大得多。在粒径相同情况下, 浓度越高, 单位体积内胶粒数量相应增多, 由布朗运动导致胶粒之间相互碰撞的机率增加, 胶粒相互聚合的可能性增加, 硅溶胶的稳定性下降。胶粒在聚集形成凝胶时, 粒子间形成硅氧键的速率随温度升高而增加, 因此温度升高, 形成凝胶的速率增大。
5硅溶胶的应用
由于硅溶胶有着许多有益的物理化学性能,使其在科学研究和现代工业各个领域应用十分广泛。
5.1硅溶胶在纺织上的应用
在纺织工业上,硅溶胶处理过的织物强度高,织物尺寸稳定,回复弹性高; 硅溶胶和合毛油并用,能增加纤维之间的抱合力,增大抗张力,提高了生产效率,能纺出高支数的产品。
羊毛纺织过程中,硅溶胶作为径纺上浆的助剂,可以减少羊毛纤维的断头率,硅溶胶的用量一般掌握在2-5%。在径纱上浆中加入硅溶胶,可以减少断头,节省浆料; 在采用细纹滚压或绞卷上浆时,把硅溶胶加入聚乙烯醇,梭甲基纤维素,天然淀粉和油脂等料浆中,可使径纱分离容易,防滑不断纱,织成的尼龙丝渔网的网结牢固,不易滑动松开; 用硅溶胶处理过的尼龙绳能够增加单丝之间的摩擦力,即可防滑,又可减少其伸长率; 用合成纤维制作的被褥材料,一般比较爽滑,若使用经过硅溶胶处理的纤维,则可得到蓬松,弹性好且无滑爽感觉的被褥。用硅溶胶处理化学纤维,还可以获得消光效应。硅溶胶还可在织物染色中使用。
5.2硅溶胶在精铸上的应用
将小粒子硅溶胶应用于精密铸造,代替硅酸乙脂,不仅可降低成本,而且还可以改善劳动条件。用于薄壳精密铸造时,可使壳型强度高、尺寸精度高、铸件光洁度好,造型比水玻璃质量好,又比硅酸乙脂价廉。对大型铸件,表面光洁度要求高的铸件以及要求无余量或少余量的铸件尤为适用。把硅溶胶用作铸模的耐高温涂料,可使涂层具有良好的耐热性、耐磨性,可以减少高温下熔融金属对模具的损耗,并有助于脱模.
5.3硅溶胶在催化剂方面上的应用
用硅溶胶制得的硅胶粒子分布均匀,具有较大的比表面积,孔容、孔径大小及
分布皆能满足载带催化剂的要求。它的优点是没有其它副产物、盐类等,而且可以得到一定的比表面积,同时SiO 2含量高,加工率高,在选择性和活性方面都很好。SiO 2浓度40%的硅溶胶,已被成功的用于生产丙稀氰催化剂C 一41的载体。其它还有苯氧化作顺配载体,甲基丙烯酸甲醋的合成,炭氢化合物的氯化,醇类的脱氢等均可用其作载体。
5.4硅溶胶在涂料工业中的应用
当前外墙涂料成膜物主要以有机乳液为主,因挥发性组分含量较高,较大量的有机残留,对环境有一定的破坏。随着人们对环境保护意识的加强,开发应用对环境无破坏作用,甚至有一定环境协调功能的外墙涂料显得非常迫切。而无机硅溶胶作为成膜物具有较大优势,施工后吸收大气中COZ ,随着水分的挥发,SiO 2粒子间能形成牢固的Si 一O 键而成为连续涂膜。另外,硅溶胶用作外墙建筑涂料,还具有耐水、耐候、耐火、耐污、耐高温、涂膜硬度大、色泽鲜艳、不褪色等优点,并可用于耐酸、耐碱、防火、放水涂料和红外线辐射涂料。但单一硅溶胶形成的涂膜塑性、强度较低。廖辉伟以TEOS 为先体,在硫酸乙醋催化下初步水解,在碱性条件下,将水解液与钦酸四丁酷 (TBOT)、甲基三乙氧基硅烷(MTES)按一定比例混合,继续缩聚反应至一定程度,得到高浓度改性SiO 2溶胶,改性后涂膜塑性与强度都有了一定程度的提高。
5.5硅溶胶用作澄清剂
硅溶胶可作为酱油和米酒的澄清剂,不仅不影响食品的色、香、味,而且硅对人体无毒害,还有一定防癌抗癌作用。AZ 电子材料美国公司在中国申请的一份专利中指出酸性阴离子硅溶胶是一种极好的用于澄清和稳定液体食品的试剂。
5.6硅溶胶在纺织上的应用
在纺织工业上,硅溶胶处理过的织物强度高,织物尺寸稳定,回复弹性高; 硅溶胶和合毛油并用,能增加纤维之间的抱合力,增大抗张力,提高了生产效率,能纺出高支数的产品。羊毛纺织过程中,硅溶胶作为径纺上浆的助剂,可以减少羊毛纤维的断头率,硅溶胶的用量一般掌握在2-5%。在径纱上浆中加入硅溶胶,可以减少
断头,节省浆料; 在采用细纹滚压或绞卷上浆时,把硅溶胶加入聚乙烯醇,梭甲基纤维素,天然淀粉和油脂等料浆中,可使径纱分离容易,防滑不断纱,织成的尼龙丝渔网的网结牢固,不易滑动松开; 用硅溶胶处理过的尼龙绳能够增加单丝之间的摩擦力,即可防滑,又可减少其伸长率; 用合成纤维制作的被褥材料,一般比较爽滑,若使用经过硅溶胶处理的纤维,则可得到蓬松,弹性好且无滑爽感觉的被褥。用硅溶胶处理化学纤维,还可以获得消光效应。硅溶胶还可在织物染色中使用。因为它具有粘结性,又可以形成优良保护液,帮助颜料粘附在织物表面上,增加染色的均匀度和牢度,防止颜料凝聚; 把颜料量60%的硅溶胶添加到淀粉胶中,用来处理织物,如地毯等处理后,即可防滑、防尘,又可防止静电,不粘尘土。
6结束语
硅溶胶是二氧化硅的胶微粒分散于水中的胶体溶液, 由硅溶胶的特殊性质和特点出发, 上文讨论总结了硅溶胶的制备方法。作为一种重要的无机粘结剂, 硅溶胶被广泛应用于化工、铸造、纺织、造纸、材料、涂料、电子、抗静电剂、催化剂等工业领域。同时对硅溶胶的研究和开发前景进行了展望。
硅溶胶作为一种精细化工产品得到了广泛的应用。随着我国经济的快速发展和世界许多制造业向我国转移,国内硅溶胶的需求,尤其对特殊用途硅溶胶的需求将会逐年增加,因此加强硅溶胶新产品的研发是一项很重要的工作。
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