湖北金伟新材料有限公司研究人员，对硅溶胶二十余年的专研；总结出硅溶胶的构造与功能如下：
硅溶胶是典型的胶体溶液，它具有光散射效应、丁达尔效应和电泳景象。
1、 硅溶胶粒子模型
硅溶胶胶颗粒为球形，直径为6～100nm。对硅溶胶中球形二氧化硅微观构造曾有各种不一样模型描述，图1为二维示意图，图2是将料子内部的无定形二氧化硅标明为（SiO4）四面体的投影图。球形构造内部是由（SiO4）四面体构成的不规则三维网络构造，粒子外表为硅醇（-Si-OH）所掩盖。 内部不含有未缩合羟基OH的细密二氧化硅粒子的优异硅溶胶，现已查明只要高温下，一般是在80～100℃以上构成的粒子内部才是细密的，此种溶胶所得凝胶的密度近于石英玻璃,约为2.2g/cm3摆布，但在60℃以下构成的粒子内部就一般不那么细密，常含有未彻底缩合的羟基，这种硅溶胶粘度较大，安稳性也差。 因为硅溶胶粒子外表被硅醇所掩盖，可利用硅醇的化学性质对粒子外表进行改性处理，出产多种改性硅溶胶。
2、 硅溶胶粒子外表的离子电荷
硅溶胶粒子外表为硅醇，当介质为水时，水分子则凭借氢键效果面连结于粒子外表的硅醇上，构成水化层。这层水为化学吸附水，需加热至200℃才干大部去掉，悉数去掉需加热到700℃。如今一般碱性硅溶胶介质为碱性，粒子外表的硅醇挑选吸附了介质中的OHˉ而使外表带负电，所以在电场中，这种硅溶胶向正能方向移动。粒子外表所带负荷的密度和PH值有关，与粒子巨细无关。
3、 硅溶胶粒子外表的变电层构造
硅溶胶粒子外表因吸附OHˉ而带负电，它必然吸附在其周围介质中的反离子，如Na+等阳离子。然后使外表上吸附的离子与溶液中的反离子构成双电层。 反离子一方面受粒子外表离子的招引，力求反它们拉向粒子外表，另一方面反离子自身的热运动，又使它们脱离外表涣散到溶液中到，两者效果的成果，使接近外表的反离子浓度较大，跟着与外表间隔的增大，反离子由多到少，成涣散状况分布，最终与周围介质电荷密度相等，见图1，紧贴粒子周围的反离子被粒子吸附结实，常与粒子一同运动，用过滤、离心等办法均难以去掉，此层称为固定层即吸附层，厚度为δ。吸附层以外的称涣散层，该层不随粒子运动。粒子在介质中运动的滑移面则在间隔子外表为δ处的球面上。 可知在固相粒子外表处有最大电位值，即固相粒子与液固介质间的总电位。跟着间隔改变，电位大致呈指数规律降低。滑动面与介质的电位为ζ，可由电泳或电渗等动电办法求得，故常称为动电位或ζ电位。一般常用硅溶胶电位大约在100mv摆布。
4、 硅溶胶的安稳性
硅溶胶的安稳性应从热力学和动力学两个方面来评论首要硅溶胶中含有很多微小彼此离散的二氧化硅的固相粒子，粒子与介质间具有极大的外表积，因而有很大的外表能。从热力能减小。 但是，从动力学视点来看，依据DLVO（Derjaguin,Landau,Verwey,Overbeek）理论，溶胶在必定条件下是安稳仍是凝集取决于粒子间两种首要效果力，即粒子间的范德华（Vam der waals）引力和粒子间的静暇斥力。平两种都可来标明变成位能函数，即它们都是断章取粒子间间隔的函数。引力位能VA与间隔r的六次方成反比而斥力位能VR随间隔成指数函数降低（ae-6）.斥力效果在双电层外就不存在了
粒子间归纳效果的总位能VT与间隔的联络由VA 和VR两条曲线加合而得。VT在间隔粒子外表B处呈现能峰Eb。此峰值常称排斥"势垒"，粒子间要发生磕碰有必要跳过势垒Eb。在一般情况下，溶胶中粒子的布朗运动能不足以翻越能峰，因而从动力学视点硅溶胶是安稳的，故也许长时间保持安稳。 电解质对硅溶胶的安稳性有很大影响，图B所示是不一样电解质浓度的斥力和斥力位能与间隔的联络曲线，当电解质浓度小时，在很大间隔内有斥力，能峰Eb极大，但电解质浓度大时，拥散双电层减薄，ζ电位降低，斥力降低，能峰Eb小，粒子容易翻越，遵凝溶胶凝集。因而，如改变硅溶胶的PH值或参加某些电解质均会使它很快凝集。
粒径对硅溶胶的影响：
硅溶胶中二氧化硅的粒子巨细是一首要质量目标，它对溶胶的很多功能都有首要影响。
首要，粒子巨细影响硅溶胶的安稳性。在等量安稳剂条件下，粒子间的斥力位能跟粒子直径成正比，所以粒子越大安稳性越好；粒子越小胶凝越快，例如均匀粒径为10nm10%SiO2的胶溶和粒径胶和粒径20nm20%SiO2硅溶胶有大致一样的胶凝速度，粒径小于5nm的硅溶胶在浓度很小时也不安稳。 因而，为制造高浓度和功能安稳的硅溶胶，应设法使粒子尺足够大。别的，在Na2O含量一样时，硅溶胶中粒子巨细不一样，深胶的PH值也不一样。因粒子直径越小，其外表积就越大，二氧化硅外表吸附的OH-就越多，溶胶中游离的OH- 减小,PH值低些。在一般溶液中，Na2O含量跟PH值有直接联络，但在硅溶胶中Na2O含量PH值的联络还遭到二氧化硅粒了尺寸的影响。一样的Na2O％，PH值不必定一样。 硅溶胶的凝胶是溶胶中的二氧化硅粒子聚粒子集合的成果。粒子越大粒子间触摸较少，其间的联络也就较弱，内部构造疏松。反之，粒子越小则凝胶构造细密，强度较高。出产实践也标明，用小粒径硅溶胶制得的型壳比大粒径硅溶胶所制型壳强度高，尤其是湿强度高。 总归，硅溶胶粒子直径对制壳工世有有利和晦气两方面影响。直径大会进步粘结剂和涂料粒子直径以40～50nm为宜。
粘度对硅溶胶的影响：
硅溶胶是一种胶体涣散系统，影响其粘度的因素比较复杂，依照爱因斯坦公式，溶胶的粘度首要取决于涣散相在系统中所占的体积百分数。因而，硅溶胶的跟二氧化硅 粒子巨细并没有直接联络，它是一个独立的质量目标。 硅溶胶所占的体积百分数首要取决于其间二氧化硅 的重量百分浓度，但一样二氧化硅含量的硅溶胶粘度也一般相差很大。这是因为除二氧化硅含量外，胶核吸附层的、粒子细密程度均影响粘度。 二氧化硅粒子周围的吸附层（因定层）包含水化层。水是归于涣散越厚，涣散相所占体积百分数也越大，就越大。此外，粒子外表所带电荷也会对粘度发生影响，称"电粘滞效应"。 硅溶胶的粘度也是其质量的首要目标，熔模铸造希望运用粘度较低的硅溶胶，以便制造涂料时可彩较高的粉液比（W/V）,而涂料粘度不大，流动性较好，所制型壳涂层较细密程度，不光有较好的强度也容易取得较光亮的型壳外表。
PH值对硅溶胶的影响：
影响胶凝速度的因素首要有PH值、电角质、硅溶胶中SiO含量和湿度等。 硅溶胶胶凝速度与粒子外表电荷有关，因而硅溶胶的安稳性。胶凝快慢和PH 值 有密切联络。1955年美国化学家Tler在归纳很多试验数据的基础上绘出了SiO2－HO2体第胶间与PH 值 的联络曲线，经不断修必完善构成图A的形状。因其形如N"字帮又称"N"曲线。 当PH值在8.5～10.5时，粒子外表所带电荷密度大，ζ电压高，粒子间斥力效果占优势，还会彼此磕碰而胶凝，然后能够长时间保持安稳状况。商品硅溶胶的PH值大多在此规模内。 当PH值5～7时，粒子外表所带电荷减小，ζ电荷降低，粒子就容易发生磕碰发生胶凝。 PH值降为2～4摆布，夺溶胶的粒子从本来带负电而变为带正电，称之为再电景象，此时硅溶胶呈酸性，有较好的安稳性。国内外均有此类商品，但其SiO2含量较碱性硅深胶为低。 电解质封硅溶胶胶凝的影响首要因为它改变了系统的PH值所造成的。电解质水解使溶 液中H+和OH-离子溶度发生了改变，依据图曲线硅溶胶的安稳性就会受影响。
电解质对硅深胶的影响：
在硅溶胶中添加很多的电解质会发生凝胶化。这是因为胶粒安稳的电二重性遭到损坏，电荷削减的原因。化速度与电解质的品种和浓度有关。 各种电解质影响胶液不的一般规则有"霍夫梅斯特(Hofmeister)序列"和"苏科茨－哈迪则（Schulze－Hardy）"原则。硅深胶大致适合于后者。封于阳离子，原子价位越大或原子量越大者更会促进化。而封于阳离子，原子价位越小，原子量越小者则更容易导致凝胶化。次序如下 Ca2+ > Al3+ > Zn2+ >Mg2+ > Na+ > K+ > Li+ F ˉ>Clˉ> NO3ˉ> CH3CODˉ> SO42-> PO43-> S2- 9、SiO2%浓度及胶凝封硅深胶的影响 硅溶胶中二氧化硅凝的影响，二氧化硅浓度越高，布朗运动使胶体颗粒彼此磕碰机率增多，就也许使胶粒合并变成较大的粒子，然后加快胶凝。硅溶SiO2%为20％～40%规模内，胶液稳性较好。把胶液浓缩而使其高于此规模会导致急剧的粘度上升。还有，在也许使胶液的正负电二重性遭到损坏的情况下，SiO2%含量越大，因为其不安稳性添加而越容易发生凝胶化。凝胶化速度机乎是按浓度的2倍逐增。别的，电二重性遭受损坏的胶液用水稀释后，PH值会向中性值靠排。与因PH值改变而导致安稳化的负面影响比较，浓度降低而导致安稳化的正面效果更大，所以胶液稀释后会更安稳。
湿度对硅溶胶的影响：
硅溶胶水分很多蒸腾也能遵致胶凝，因粒子间彼此靠扰，致使其间间隔小于势垒离粒子外表的间隔，所以粒子间招引效果占优势，在范德华力的效果下，它们就会很快粘运。粒子间更为联络则是因为彼此触摸处的硅醇脱水缩合而成硅氧键的成果。所以，硅深胶因枯燥而导致的胶凝一般是不可逆的。硅溶胶在加热或温度添加的进程中会加快胶凝化。依据一般的化学反应，温度每添加10度，凝胶化速度会添加两倍。
硅溶胶是典型的胶体溶液，它具有光散射效应、丁达尔效应和电泳景象。
1、 硅溶胶粒子模型
硅溶胶胶颗粒为球形，直径为6～100nm。对硅溶胶中球形二氧化硅微观构造曾有各种不一样模型描述，图1为二维示意图，图2是将料子内部的无定形二氧化硅标明为（SiO4）四面体的投影图。球形构造内部是由（SiO4）四面体构成的不规则三维网络构造，粒子外表为硅醇（-Si-OH）所掩盖。 内部不含有未缩合羟基OH的细密二氧化硅粒子的优异硅溶胶，现已查明只要高温下，一般是在80～100℃以上构成的粒子内部才是细密的，此种溶胶所得凝胶的密度近于石英玻璃,约为2.2g/cm3摆布，但在60℃以下构成的粒子内部就一般不那么细密，常含有未彻底缩合的羟基，这种硅溶胶粘度较大，安稳性也差。 因为硅溶胶粒子外表被硅醇所掩盖，可利用硅醇的化学性质对粒子外表进行改性处理，出产多种改性硅溶胶。
2、 硅溶胶粒子外表的离子电荷
硅溶胶粒子外表为硅醇，当介质为水时，水分子则凭借氢键效果面连结于粒子外表的硅醇上，构成水化层。这层水为化学吸附水，需加热至200℃才干大部去掉，悉数去掉需加热到700℃。如今一般碱性硅溶胶介质为碱性，粒子外表的硅醇挑选吸附了介质中的OHˉ而使外表带负电，所以在电场中，这种硅溶胶向正能方向移动。粒子外表所带负荷的密度和PH值有关，与粒子巨细无关。
3、 硅溶胶粒子外表的变电层构造
硅溶胶粒子外表因吸附OHˉ而带负电，它必然吸附在其周围介质中的反离子，如Na+等阳离子。然后使外表上吸附的离子与溶液中的反离子构成双电层。 反离子一方面受粒子外表离子的招引，力求反它们拉向粒子外表，另一方面反离子自身的热运动，又使它们脱离外表涣散到溶液中到，两者效果的成果，使接近外表的反离子浓度较大，跟着与外表间隔的增大，反离子由多到少，成涣散状况分布，最终与周围介质电荷密度相等，见图1，紧贴粒子周围的反离子被粒子吸附结实，常与粒子一同运动，用过滤、离心等办法均难以去掉，此层称为固定层即吸附层，厚度为δ。吸附层以外的称涣散层，该层不随粒子运动。粒子在介质中运动的滑移面则在间隔子外表为δ处的球面上。 可知在固相粒子外表处有最大电位值，即固相粒子与液固介质间的总电位。跟着间隔改变，电位大致呈指数规律降低。滑动面与介质的电位为ζ，可由电泳或电渗等动电办法求得，故常称为动电位或ζ电位。一般常用硅溶胶电位大约在100mv摆布。
4、 硅溶胶的安稳性
硅溶胶的安稳性应从热力学和动力学两个方面来评论首要硅溶胶中含有很多微小彼此离散的二氧化硅的固相粒子，粒子与介质间具有极大的外表积，因而有很大的外表能。从热力能减小。 但是，从动力学视点来看，依据DLVO（Derjaguin,Landau,Verwey,Overbeek）理论，溶胶在必定条件下是安稳仍是凝集取决于粒子间两种首要效果力，即粒子间的范德华（Vam der waals）引力和粒子间的静暇斥力。平两种都可来标明变成位能函数，即它们都是断章取粒子间间隔的函数。引力位能VA与间隔r的六次方成反比而斥力位能VR随间隔成指数函数降低（ae-6）.斥力效果在双电层外就不存在了
粒子间归纳效果的总位能VT与间隔的联络由VA 和VR两条曲线加合而得。VT在间隔粒子外表B处呈现能峰Eb。此峰值常称排斥"势垒"，粒子间要发生磕碰有必要跳过势垒Eb。在一般情况下，溶胶中粒子的布朗运动能不足以翻越能峰，因而从动力学视点硅溶胶是安稳的，故也许长时间保持安稳。 电解质对硅溶胶的安稳性有很大影响，图B所示是不一样电解质浓度的斥力和斥力位能与间隔的联络曲线，当电解质浓度小时，在很大间隔内有斥力，能峰Eb极大，但电解质浓度大时，拥散双电层减薄，ζ电位降低，斥力降低，能峰Eb小，粒子容易翻越，遵凝溶胶凝集。因而，如改变硅溶胶的PH值或参加某些电解质均会使它很快凝集。
粒径对硅溶胶的影响：
硅溶胶中二氧化硅的粒子巨细是一首要质量目标，它对溶胶的很多功能都有首要影响。
首要，粒子巨细影响硅溶胶的安稳性。在等量安稳剂条件下，粒子间的斥力位能跟粒子直径成正比，所以粒子越大安稳性越好；粒子越小胶凝越快，例如均匀粒径为10nm10%SiO2的胶溶和粒径胶和粒径20nm20%SiO2硅溶胶有大致一样的胶凝速度，粒径小于5nm的硅溶胶在浓度很小时也不安稳。 因而，为制造高浓度和功能安稳的硅溶胶，应设法使粒子尺足够大。别的，在Na2O含量一样时，硅溶胶中粒子巨细不一样，深胶的PH值也不一样。因粒子直径越小，其外表积就越大，二氧化硅外表吸附的OH-就越多，溶胶中游离的OH- 减小,PH值低些。在一般溶液中，Na2O含量跟PH值有直接联络，但在硅溶胶中Na2O含量PH值的联络还遭到二氧化硅粒了尺寸的影响。一样的Na2O％，PH值不必定一样。 硅溶胶的凝胶是溶胶中的二氧化硅粒子聚粒子集合的成果。粒子越大粒子间触摸较少，其间的联络也就较弱，内部构造疏松。反之，粒子越小则凝胶构造细密，强度较高。出产实践也标明，用小粒径硅溶胶制得的型壳比大粒径硅溶胶所制型壳强度高，尤其是湿强度高。 总归，硅溶胶粒子直径对制壳工世有有利和晦气两方面影响。直径大会进步粘结剂和涂料粒子直径以40～50nm为宜。
粘度对硅溶胶的影响：
硅溶胶是一种胶体涣散系统，影响其粘度的因素比较复杂，依照爱因斯坦公式，溶胶的粘度首要取决于涣散相在系统中所占的体积百分数。因而，硅溶胶的跟二氧化硅 粒子巨细并没有直接联络，它是一个独立的质量目标。 硅溶胶所占的体积百分数首要取决于其间二氧化硅 的重量百分浓度，但一样二氧化硅含量的硅溶胶粘度也一般相差很大。这是因为除二氧化硅含量外，胶核吸附层的、粒子细密程度均影响粘度。 二氧化硅粒子周围的吸附层（因定层）包含水化层。水是归于涣散越厚，涣散相所占体积百分数也越大，就越大。此外，粒子外表所带电荷也会对粘度发生影响，称"电粘滞效应"。 硅溶胶的粘度也是其质量的首要目标，熔模铸造希望运用粘度较低的硅溶胶，以便制造涂料时可彩较高的粉液比（W/V）,而涂料粘度不大，流动性较好，所制型壳涂层较细密程度，不光有较好的强度也容易取得较光亮的型壳外表。
PH值对硅溶胶的影响：
影响胶凝速度的因素首要有PH值、电角质、硅溶胶中SiO含量和湿度等。 硅溶胶胶凝速度与粒子外表电荷有关，因而硅溶胶的安稳性。胶凝快慢和PH 值 有密切联络。1955年美国化学家Tler在归纳很多试验数据的基础上绘出了SiO2－HO2体第胶间与PH 值 的联络曲线，经不断修必完善构成图A的形状。因其形如N"字帮又称"N"曲线。 当PH值在8.5～10.5时，粒子外表所带电荷密度大，ζ电压高，粒子间斥力效果占优势，还会彼此磕碰而胶凝，然后能够长时间保持安稳状况。商品硅溶胶的PH值大多在此规模内。 当PH值5～7时，粒子外表所带电荷减小，ζ电荷降低，粒子就容易发生磕碰发生胶凝。 PH值降为2～4摆布，夺溶胶的粒子从本来带负电而变为带正电，称之为再电景象，此时硅溶胶呈酸性，有较好的安稳性。国内外均有此类商品，但其SiO2含量较碱性硅深胶为低。 电解质封硅溶胶胶凝的影响首要因为它改变了系统的PH值所造成的。电解质水解使溶 液中H+和OH-离子溶度发生了改变，依据图曲线硅溶胶的安稳性就会受影响。
电解质对硅深胶的影响：
在硅溶胶中添加很多的电解质会发生凝胶化。这是因为胶粒安稳的电二重性遭到损坏，电荷削减的原因。化速度与电解质的品种和浓度有关。 各种电解质影响胶液不的一般规则有"霍夫梅斯特(Hofmeister)序列"和"苏科茨－哈迪则（Schulze－Hardy）"原则。硅深胶大致适合于后者。封于阳离子，原子价位越大或原子量越大者更会促进化。而封于阳离子，原子价位越小，原子量越小者则更容易导致凝胶化。次序如下 Ca2+ > Al3+ > Zn2+ >Mg2+ > Na+ > K+ > Li+ F ˉ>Clˉ> NO3ˉ> CH3CODˉ> SO42-> PO43-> S2- 9、SiO2%浓度及胶凝封硅深胶的影响 硅溶胶中二氧化硅凝的影响，二氧化硅浓度越高，布朗运动使胶体颗粒彼此磕碰机率增多，就也许使胶粒合并变成较大的粒子，然后加快胶凝。硅溶SiO2%为20％～40%规模内，胶液稳性较好。把胶液浓缩而使其高于此规模会导致急剧的粘度上升。还有，在也许使胶液的正负电二重性遭到损坏的情况下，SiO2%含量越大，因为其不安稳性添加而越容易发生凝胶化。凝胶化速度机乎是按浓度的2倍逐增。别的，电二重性遭受损坏的胶液用水稀释后，PH值会向中性值靠排。与因PH值改变而导致安稳化的负面影响比较，浓度降低而导致安稳化的正面效果更大，所以胶液稀释后会更安稳。
湿度对硅溶胶的影响：
硅溶胶水分很多蒸腾也能遵致胶凝，因粒子间彼此靠扰，致使其间间隔小于势垒离粒子外表的间隔，所以粒子间招引效果占优势，在范德华力的效果下，它们就会很快粘运。粒子间更为联络则是因为彼此触摸处的硅醇脱水缩合而成硅氧键的成果。所以，硅深胶因枯燥而导致的胶凝一般是不可逆的。硅溶胶在加热或温度添加的进程中会加快胶凝化。依据一般的化学反应，温度每添加10度，凝胶化速度会添加两倍。
