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酸性硅溶胶/碱性硅溶胶 佛山中发
日期:2010-08-25 15:47  点击:4
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1 涂料中的应用 硅溶胶颗粒细微,析胶时的氧化硅具有较高的活性,能与某些无机盐、金属氧化物生成新的硅酸盐无机高分子化合物,形成很硬的膜;粒子细小对基材的渗透力强,细小的颗粒能通过毛细管作用渗透到基材的内部,并能与基材中的碱性物质Ca(OH)2反应生成硅酸钙,使涂膜具有较强的附着力。附着力的增强是硅溶胶的渗透、硬化粘结的综合效果,是机械咬合与化学键合的综合结果,因而具有优于一般涂料的表面附着的黏结力。硅溶胶与有机高分子聚合物混溶,使有机高分子均匀地分布在硅-氧-硅无机涂层的间隙中,屏蔽无机涂层中残存的亲水基团,涂膜经受冷热交替时使涂层的收缩得到缓冲,并使涂层具有一定的弹性,所形成的涂层兼具无机涂料和有机涂料的特性,弥补两者不足。硅溶胶成膜后形成硅氧体为网状结构,不怕酸碱,提高了涂膜的性能。以硅溶胶为主要成膜物,以合成乳液(如苯丙乳液、醋酸乙烯树脂乳液等)为辅助成膜物,外加颜料、填料、添加剂所配制的复合面墙涂料,具有独特的耐水、耐火、耐洗刷、耐污染性能。用硅溶胶与耐火粉末混合配制的铸造涂料,在浇铸钢锭时,可较好地防止钢水熔附和平板磨损。现在的 立邦漆 等大部分高档乳胶漆都含有硅溶胶。此外硅溶胶在制备金属型面层导热涂料、耐水仿瓷涂料、墙面珠钢涂料、节能防腐高温陶瓷涂料、金属型保温涂料、发泡型防火涂料等中广为应用。 2 耐火材料中的应用 以硅溶胶为主要原料的硅酸盐耐火纤维,由于其卓越的节能性和抗高温性,被作为保温绝热材料广泛应用于工业炉等设备上。用硅溶胶作结合剂的其他不定形耐火材料,因其不会带入各种低熔点氧化物,提高了使用性能,且具有脱模强度高、高温体积稳定、抗震性能好等优点。此外用硅溶胶处理的耐酸性水泥或陶瓷,可以制耐酸的化工设备,能阻止酸渗透和承受较高压力。不定形耐火材料采用硅溶胶作结合剂,在高温下不会因结合剂带入低熔点氧化物而使其使用性能恶化。不定形耐火材料的基质是由特级或一级高铝熟料与硅石粉组成,在高温下生成针柱状次生莫来石网状结构,因而在高温强度大的情况下,具有高温体积稳定、抗温度急变性能好等优点。 3 精密铸造中的应用 随着对精铸件质量和精度要求的提高,用水玻璃或硅酸乙酯为粘结剂的制造工艺所造成的 精铸不精 及环境污染等弊端已严重阻碍了中国铸造工业的发展。因此,为提高铸件质量、缩小同国际精铸业的差距,用硅溶胶取代水玻璃和硅酸乙酯势在必行。同时,在无需增加较大财力、物力及改变主要工艺的情况下,使用硅溶胶-水玻璃复合制壳工艺,可以提高铸件的光洁度。 4 半导体元件抛光剂中的应用 20世纪60年代中期,半导体基片抛光大部分沿用机械抛光,所得的镜面表面损伤极其严重。1965年提出SiO2溶胶和凝胶抛光后,以SiO2为代表的化学机械抛光(CMP)工艺技术逐渐代替传统的机械抛光。自1996年以来,随着电子工业的发展,作为硅晶片抛光液的原料硅溶胶的需求量激增。所谓抛光剂由SiO2粉体、水、分散稳定剂、润湿调节剂、pH调节剂和表面处理剂组成,SiO2的质量分数最高可达60%,产品的粘度 0.1Pa s,重力沉降性能为1a以上,是一种性能优良的CMP技术用的抛光材料,能用于硅片的粗抛和精抛,以及IC加工过程,特别适用于大规模集成电路多层化薄膜的平坦化加工,也可用于晶圆的后道CMP清洗等半导体器件、平面显示器、多晶化模组、微电机系统、光导摄像管等的加工过程。 5 造纸工业中的应用 玻璃纸和塑料薄膜夏季容易发粘,如用硅溶胶和单硬脂甘油酯的混和液处理,就可以圆满解决。感光纸用硅溶胶与感光液的混合液处理,可使感光纸纸面平滑,影像鲜明,并增大曝光范围。用于晒图纸、复印纸和胶印纸的预涂层,可使纸面平滑,图像造影清晰,对比度好。牛皮纸和瓦楞纸表面用硅溶胶处理后,可以提高纸的防滑性,减少运输中堆层的滑动,提高纸品的耐湿性和强度。在非灰复写纸制造中,用硅溶胶代替粘土、滑石粉和二氧化硅粉涂层,可使其色泽更加鲜明。电子计算机使用的穿孔卡,用硅溶胶涂覆后,可具有较高的稳定性和防滑性,且打印性好。 6 纺织工业中的应用 用硅溶胶和毛油并用处理羊毛,可改善羊毛的可纺性,减少断头,防止飞花,提高成品率;用于纱线上浆液中,可提高浆料的粘着力,且易于落浆,使干燥时间缩短等;添加于纺织用树脂中,可使纱线防滑,使纺物挺括,有干燥感,还可控制织物的光泽。另外,硅溶胶还可广泛用作各种织物的处理剂,如尼龙、粘胶纤维、醋酸纤维、聚酯、聚丙烯等材质的织物,经处理后,均具有消光、防滑、耐磨、耐洗、耐污染、防静电等优点。 7 硅溶胶用作净水剂、澄清剂 硅溶胶或硅胶液,用于酿造酱油,可有效吸附酱油中各类杂质,很好地提高酱油的澄清度,还可防止发生二次沉淀及微生物的繁殖。与自然沉淀过滤相比,可在短时间内使杂质分离得更彻底。在啤酒进行发酵后的溶液中加入酸性硅溶胶,能使不纯的离子生成凝聚物而被除去,使得产品清澈透亮。也可用于米酒、酱油、果汁等的澄清剂,不影响产品的色、香、味。而且硅对于人体无毒害。 8 用于蓄电池工业 酸性硅溶胶用于胶体铅酸蓄电池上时,与硫酸混合后生成的硅胶体是胶体铅酸蓄电池的理想不流动电解质。它改变了传统铅酸蓄电池的漏酸、污染环境,和繁重的加酸、加水及维护等缺点,使蓄电池的使用寿命延长,低温启动性能好,耐震,一次灌注,安全可靠。 9 应用在静电植绒技术上 酸性硅溶胶应用在静电植绒技术上,是因为酸性硅溶胶在其纤维表面形成硅烷醇基,而使纤维具有亲水性,使植绒毛带电性得到改善,它是静电植绒的绒毛处理剂的主要成分,起分散作用。 10 应用于可降解的防水纸杯及植物纤维花盆、餐具等 主要原材料麦草浆、木浆、草浆或由废品纸打成的浆,通过化浆后再加入硅溶胶热压成型,主要是利用了硅溶胶是二氧化硅粒子。二氧化硅是一种稳定剂,在pH为9左右时,硅溶胶会渗透到纸杯内表面和外表面壁孔内,并在壁孔内自发长大,形成一种防水的膜,具有防水功能。 11 喷墨涂层配方中 硅溶胶是由分散状的球型SiO2颗粒组成的分散胶状体,具有很大的表面积,具有阴阳离子的作用和宽范围的颗粒尺寸。在喷墨涂层配方中作为基本的颜料成分,具有以下作用:1)优秀的打印清晰性和光学密度;2)良好的油墨分散、吸收性,促进油墨快干;3)很大程度上减少基料(粘合剂)用量,典型的配方是使用10份或更少的聚乙烯醇粘合剂;4)硅溶胶以液态形式存在,不存在把干粉SiO2混合成浆料的问题,例如粉化和润湿。 12 其他 特别要指出的是最近利用硅溶胶作为纳米尺寸胶水,制备凝胶和气溶胶。这个发现可以为电子学和光学应用制备纳米材料。此外硅溶胶还广泛作为添加剂应用于牙膏、各种药物,以及生物制药中。硅溶胶还用于轻质粘土建筑用砖。利用硅溶胶的大比表面和活性,可用作催化剂载体。利用活性硅溶胶的除臭作用,生产的肥料无臭味。利用硅溶胶具有良好的分散性和粘接性,可做彩色显像管及荧光屏的分散剂。同时还广泛地应用于矿物浮选、橡胶制品、陶瓷、油漆、地板蜡、珍珠着色等行业中。
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