根據不同的工藝路線,制備硅溶膠的方法主要有:離子交換法、單質硅溶解法、直接酸中和法、膠溶法、電解電滲析法等等。這些方法的基本原理都是去掉易溶于水的鈉離子。下面為大家介紹其中的一種離子交換法,希望通過以下的方法介紹能夠幫助到大家。
離子交換法:離子交換法又稱為粒子增長法。這種方法采用水玻璃為原料,經過離子交換反應、晶種的制備、粒子增長反應、濃縮、純化等過程制備出硅溶膠產品。離子交換法的具體過程如下。
(1)離子交換反應
首先將水玻璃用蒸餾水稀釋,按一定流速通過陽離子交換樹脂層,使水玻璃中Na+與陽離子交換樹脂上的H+進行離子交換,并隨時取樣檢查。此時,水玻璃中的Na+已被去除,H+與水玻璃中的SiO32-離子化合成具有活性的聚硅酸溶液稀液流出。
再把從陽離子交換樹脂流出的聚硅酸溶液稀液,通過陰離子樹脂交換柱,去除液體中的陰離子(C1-),使體系達到更加穩定的狀態。當陰柱流出液中的陰離子(C1-)濃度達到一定數值時,需要NaOH溶液進行樹脂再生;而當陽離子交換樹脂進行離子交換后,已失去交換能力,需用鹽酸稀液洗滌,用HCl中的H+離子取代RSO3Na+樹脂上的Na+,而使樹脂再生。這樣就得到了高純的弱酸性聚硅酸溶膠。
經離子交換后生成的聚硅溶液濃度很低、穩定性很差,其pH=2~3,需加入少量的穩定劑如NaOH溶液。加穩定劑必須定量快速的一次性加完,并迅速攪拌,以盡快超越中性區使溶膠很快達到pH=8.5~10.5,即溶液呈穩定狀態的區域。
(2)晶種的制備
將上述制得的添加穩定劑后的聚硅酸溶液進行結晶。由結晶學原理可知,要形成一個新的溶膠相,就必須經過2個階段,即晶核的形成和晶體的長大,2個過程共同影響膠粒的大小。由此得到的含有膠粒的溶液就稱為母液。
(3)粒子增長反應
就是晶體的長大,即將聚硅酸溶液按一定速度加入母液中。此步驟關鍵在于加入聚硅酸溶液的速度,過快或是過慢均不利于形成粒徑大小適宜、分布均勻且保證膠粒是逐漸長大的硅溶膠。
(4)濃縮
結晶所得的聚硅酸溶膠中所含二氧化硅的量較低,可采取加熱蒸發濃縮、超濾機濃縮、真空減壓濃縮等方法進行濃縮。濃縮過程中,要不斷取樣化驗,待達到濃度要求時即可制得硅溶膠。
(5)純化
上述所制產品含有少量雜質,可用離心分離法除去雜質,制得較純的硅溶膠產品。
此文章由www.benxi58.cn編輯