李巧玲

摘要：在不同的pH 值下，对硅溶胶的稳定性作了较系统的实验，寻找出了使硅溶胶储存达到较长时间的pH 值范围。

关键词：硅溶胶；pH 值；稳定性

    硅溶胶是二氧化硅胶体粒子在水中均匀扩散形成的胶体，是一种用途广泛的新型化工原料。由于硅溶胶具有较好的耐久性、耐污染性和成膜温度低及无需固化剂等特点，它常被用作粘接剂、吸附剂、分散剂、耐火绝热材料、催化剂载体等，特别是近几年来无机高分子建筑涂料的兴起，更为硅溶胶的大量应用开辟了广阔市场。我国对硅溶胶的研制始于50 年代，目前我国从事硅溶胶生产的厂家不足十家且产品单一、产量少, 与国外同类生产厂家相比，存在较大差距。导致这种差距的原因有许多，但控制何种条件使硅溶胶的储存期达到较长时间，使其稳定性增高是发展硅溶胶生产的关键。本工作就硅溶胶的酸碱度对其稳定性的影响作出了较系统的考察，寻找出储存硅溶胶达到较长时间且稳定性增高的pH 值范围。

1 　实验部分

1.1 　化学试剂与仪器

    硅溶胶：自制；测定中用水均符合GB6682：三级用水规格；酸度计（PHS – 2），密度瓶，分析天平（感量为0.1mg）。

1.2 　实验方法与结果

    笔者采用由较高浓度的硅溶胶（由稀硅溶胶浓缩制得），配成溶液，用NaOH 调节其pH 值（用酸度计测定，误差不大于0.1pH 单位），考察pH 值对其稳定性的影响，结果见表1 。

2 　讨论

    溶胶是不稳定的，其胶粒总是有聚集成更大颗粒的倾向。在储存较高浓度的硅溶胶过程中，往往由于储存条件控制不当使得硅溶胶易产生凝胶，即使当时不凝胶，其储存期也极短。因此，探讨有关硅溶胶稳定性的机理是非常重要的。根据D. L.V. O 理论，胶体悬浮液的稳定性与范德华引力和固液界面的双电层压力是否平衡有关。硅溶胶的凝胶是一个聚合反应，即单分子硅酸之间的互相聚合，形成二氧化硅的高分子胶体微粒。一般认为硅溶胶中的二氧化硅粒子通过氢键强烈地水合化，这种结合力比粒子间的范德华吸引力强得多。由于胶粒表面羟基的部分离解，整个胶粒仍然具有活性，这种胶粒之间的聚合将形成凝胶，保存硅溶胶的过程应防止这种现象发生。

    因为溶胶的胶粒有很大的比表面积，非常容易吸附离子或本身电离而带有相同符号的电荷，因而彼此互相排斥而趋于稳定状态，但稳定是相对的。在溶液中胶核(SiO2) m 总是选择性地吸附同它组成相类似的SiO32 - 而带负电荷形成吸附层，同时胶粒的外界又吸引了一些H+ 而形成扩散层。这样，吸附的阴离子与伴随的阳离子一起构成了双电层，它引起胶粒间的相互排斥作用，促成了胶体溶液的稳定。显然，粒子表面的电荷数、扩散层厚度以及一些其它因素决定着溶胶稳定性的强弱。

    通过本工作详实的实验以及根据本实验所得的实验数据，我们发现pH 值对硅溶胶稳定性的影响不是单调变化的，当pH 值在2.5 以下，溶胶处于暂时的稳定状态，其外观基本透明；而pH 值为3～5 范围时，随着pH 值的增加，溶胶的稳定性下降，出现凝胶现象，影响其外观透明度；当pH 值为6以上，随着pH 值的增加，溶胶的稳定性提高，其外观又基本透明。可见, pH 值为5 时，硅溶胶的稳定性最差，在pH 值为8～9. 6 的范围里，溶胶通常是稳定的。因此，我们可调节硅溶胶的pH 值，避开它的不稳定区，则可得到较为稳定的硅溶胶。加入过量的碱使硅溶胶的pH 值升高，虽然可以提高硅溶胶的稳定性，但会影响溶胶产品的纯度。

3 　结论

    应该强调的是本工作都是单因素研究的结果。实际过程中，操作变量对产品性能的影响往往是多因素和综合的。如pH 值控制中，既要考虑产品透明度，又要考虑产品中粒子大小，同样，温度控制不好，将得不到具有良好透明性能的产品。因此，无论从当前或长远看, 要想得到高质量、多品种的硅溶胶产品，还应在基础理论和实验的深入研究等方面多下功夫。