硅溶胶制备与应用

硅溶胶制备与应用王自新　赵冰(黎明化工研究院　洛阳　471001)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。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　制备与应用　综述　二氧化硅　稳定性　　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。1915年美国人首先用电渗析法制备出SiO2质量分数为2.4%的硅溶胶[1]。而硅溶胶得以大规模生产和应用,是在1941年美国人Bird发明利用离子交换法生产硅溶胶以后[2]。目前硅溶胶已被广泛应用于纤维、织物、纸张、橡胶、涂料、油漆、陶瓷、耐火涂料、地板蜡等行业中。另外其在半导体硅晶片的抛光、水处理、矿物浮选和啤酒、葡萄酒酿造等工艺中也有应用。自1996年以来,随着电子工业迅速发展,作为硅晶片抛光液的原料———硅溶胶的产量快速增加。瑞士Clariant公司在2001年第1季度将它位于Martin的硅溶胶厂的生产能力提高了1倍,达到1.4万t/a[3]。同期,日本FusoChemical公司也将它位于东京的硅溶胶厂的生产能力由原来的0.7万t/a提高到2.5万t/a[4～6]。从20世纪90年代开始,有机硅溶胶的研究和应用也得到较大发展。有机硅溶胶可应用于非水性体系,如用于制造磁性胶体和记录介质,高技术陶瓷化合物和催化剂载体需要有机硅溶胶。NissanChemicalAmerica公司于1997年8月在德克萨斯州的Pasadena建成了500t/a有机硅溶胶生产厂,生产SiO2质量分数从15%到40%的各种有机硅溶胶[7,8]。同时,特殊用途的改性产品研制也得到快速发展,如日本日产化学工业株式会社提出的用于墨水容纳层和喷墨记录介质的念珠状硅溶胶的制备方法[9]。另外该公司申请的中国专利提供了一种含细长形非晶体胶体SiO2粒子的稳定硅溶胶的制备方法[10]。铝改性硅溶胶的研究也取得了进展,这种硅溶胶的最大特点是体系呈中性时很稳定,而采用碱金属氢氧化物作稳定剂的硅溶胶,在体系呈中性时很快就凝胶[11,12]。我国硅溶胶的研制和生产始于20世纪50年代,南京大学配位化学研究所、天津化工研究院、兰州化学工业公司化工研究院、青岛海洋化工厂、大连油漆厂、广州人民化工厂