更新時(shí)間: 2020-08-25
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硅溶膠是指納米級的二氧化硅顆粒在水中或溶劑中的分散體系。有許多優(yōu)良性質(zhì)如大比表面、高吸附性、高分散度( 幾納米到幾十納米) 、高耐火絕熱性等。由于硅溶膠中的 SiO2含有大量的水及羥基，故硅溶膠也可以表述為 SiO2·n H2O。硅溶膠眾多優(yōu)良的性能使其得到廣泛的應(yīng)用。
對硅溶膠進(jìn)行表面改性，使硅溶膠中的二氧化硅粒子能在聚合物中均勻分散，提高材料的穩(wěn)定性。對于硅溶膠中納米 SiO2的改性不同于粉體的無機(jī)粒子，其改性是在溶膠中進(jìn)行，并且在整個改性過程一般需要始終保證粒子的單分散性和穩(wěn)定性。
對硅溶膠進(jìn)行金屬鹽改性，制備高濃度且穩(wěn)定的硅溶膠，用于造紙領(lǐng)域，硅溶膠中具有高比表面積的二氧化硅粒子可起到助留劑作用，與傳統(tǒng)的助留劑相比，二氧化硅粒子可提高留著率，在改善濾水性能的同時(shí)而不破壞其成形。常見的金屬鹽改性硅溶膠有：鋁改性硅溶膠和硼改性硅溶膠。鋁改性硅溶膠是一種含鋁的聚硅酸鹽，聚硅酸對鋁離子有特殊的反應(yīng)能力和吸附作用。硼改性硅溶膠一般是作為硼硅玻璃和硼硅礦物質(zhì)而應(yīng)用，硼改性硅溶膠微粒體系助留助慮效果優(yōu)于鋁改性硅溶膠微粒體系。
硅烷偶聯(lián)劑是常用的硅溶膠改性劑，其作用機(jī)理為偶聯(lián)劑分子中的一部分基團(tuán)( 硅烷鍵) 可與硅溶膠中的二氧化硅粒子表面形成強(qiáng)力的化學(xué)鍵合，并且硅溶膠中的二氧化硅粒子表面通過選擇一種有機(jī)功能基可有效地改善表面性質(zhì)和反應(yīng)活性。常用方法包括后改性法和原位改性法。后改性法被廣泛用于硅溶膠的改性，它是采用兩步法，首先通過傳統(tǒng)方法法制備出硅溶膠，然后將硅烷偶聯(lián)劑與硅溶膠中表面硅羥基通過共價(jià)鍵鍵合，從而達(dá)到改性的目的。原位改性是相對于后改性法的另外一種改性硅溶膠的方法，相對于后改性法而言，有機(jī)硅烷可均勻分散在合成的溶膠中，同時(shí)減少了反應(yīng)過程，與后改性法各存在自身優(yōu)勢和缺點(diǎn)，互為補(bǔ)充。
硅溶膠中二氧化硅納米粒子的表面改性已成為材料研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。首先，與普通硅溶膠相比，改性后的硅溶膠其性能得到更好的改善，比如良好的疏水性以及穩(wěn)定性，尤其是在復(fù)合材料中的應(yīng)用，硅溶膠的表面改性使得其中的二氧化硅粒子與有機(jī)物質(zhì)相容性更好。其次，表面改性會使得硅溶膠在耐高溫材料、光電子材料以及生物材料等先進(jìn)領(lǐng)域有更大更好的發(fā)展。
