Colloïdaal silicium - Chemie en eigenschappen

Colloïdale silica-emulsie is een vloeibare emulsie met lage viscositeit. Colloïdaal silica is verkrijgbaar in vele kwaliteiten, maar alle colloïdale silicadeeltjes bestaan ​​uit colloïdale silicadeeltjes die in grootte variëren van ongeveer 2 nm tot ongeveer 150 nm

De deeltjes kunnen bolvormig of enigszins onregelmatig van vorm zijn en kunnen voorkomen als afzonderlijke deeltjes of licht gestructureerde aggregaten. Ze kunnen ook voorkomen in een smaller of breder bereik van deeltjesgroottes, afhankelijk van het proces waarmee ze zijn geproduceerd.

Het maximale gewichtsaandeel silica in de dispersie is beperkt op basis van de gemiddelde deeltjesgrootte. Dispersies met kleinere gemiddelde diameters hebben grotere specifieke oppervlakken en zijn beperkt tot dispersies met een lage concentratie. Omgekeerd heeft een emulsie met een grotere gemiddelde diameter een kleiner algemeen specifiek oppervlak en kan een emulsie met een hogere concentratie worden gebruikt.

Het uiterlijk van colloïdale silica-emulsies hangt grotendeels af van de deeltjesgrootte. Dispersies van kleine siliciumdeeltjes (< 10 nm) zijn meestal helder. Verstrooiingen van gemiddelde grootte (10-20 nm) beginnen een ondoorzichtig uiterlijk te krijgen naarmate er meer licht wordt verstrooid. Dispersies die grotere colloïdale silicadeeltjes bevatten (>50 nm) zijn gewoonlijk wit van kleur.

Standaard silicageldispersies zijn stabiel tegen gelering en neerslag in een pH-bereik van 8 - 10,5. Deze silicagels zijn gestabiliseerd met een basis (meestal een natrium-, kalium- of lithiumbasis) of gestabiliseerd met ammoniak. Onder deze omstandigheden zijn de deeltjes negatief geladen. Dispersies kunnen worden gedestabiliseerd door overtollige elektrolyten (natrium, calcium, chloride, lithium, kalium) toe te voegen. Deze colloïdale silicadeeltjes bereiken extra anionische ladingsstabilisatie door aluminium op te nemen in de oppervlaktelaag van de silicadeeltjes om aluminosilicaatplaatsen te vormen.

Een lage pH-versie van colloïdaal silica is ook beschikbaar door adsorptie van kationisch aluminiumoxide op het deeltjesoppervlak. Dit produceert kationische deeltjes (meestal chloride) die worden gestabiliseerd met een anionische soort. De pH van deze emulsies was stabiel onder 4. Lage pH-series kunnen ook worden verkregen door volledig gedeïoniseerde dispersie. Deze series zijn stabiel onder pH 3 zonder de aanwezigheid van stabiliserende ionen.

Daarnaast kan de stabiliteit van de emulsie ook worden verbeterd door oppervlaktemodificatie van het silaan. De silanolgroepen kunnen geïsoleerde silanolgroepen zijn, maar ook silaandiolgroepen (silaandiolgroepen) of ftaalzuurgroepen. Deze silanen bieden niet alleen reactieve plaatsen voor het enten van andere chemicaliën, maar voorkomen ook fysiek de vorming van siloxaanbruggen, wat leidt tot de vorming van aggregaten of gelstructuren, waardoor de stabiliteit toeneemt.