Silice colloidale - Chimica e Proprietà

L'emulsione di silice colloidale è un'emulsione liquida a bassa viscosità. La silice colloidale è disponibile in molti gradi, ma tutte le particelle di silice colloidale sono costituite da particelle di silice colloidale di dimensioni variabili da circa 2 nm a circa 150 nm

Le particelle possono essere di forma sferica o leggermente irregolare e possono esistere come particelle discrete o aggregati leggermente strutturati. Possono anche esistere in una gamma più ristretta o più ampia di dimensioni delle particelle, a seconda del processo con cui sono state prodotte.

La proporzione in peso massima di silice nella dispersione è limitata in base alla dimensione media delle particelle. Le dispersioni con diametri medi più piccoli hanno aree superficiali specifiche più grandi e sono limitate a dispersioni a bassa concentrazione. Al contrario, un'emulsione con un diametro medio maggiore ha una superficie specifica complessiva minore e può essere utilizzata un'emulsione a concentrazione più elevata.

L'aspetto delle emulsioni di silice colloidale dipende in gran parte dalla dimensione delle particelle. Le dispersioni di piccole particelle di silicio (< 10 nm) sono generalmente chiare. Le dispersioni di medie dimensioni (10-20 nm) iniziano ad assumere un aspetto opaco man mano che viene diffusa più luce. Le dispersioni contenenti particelle di silice colloidale più grandi (>50 nm) sono solitamente di colore bianco.

Le dispersioni standard di gel di silice sono stabili contro la gelificazione e la precipitazione in un intervallo di pH compreso tra 8 e 10,5. Questi gel di silice sono stabilizzati con una base (solitamente una base di sodio, potassio o litio) o stabilizzati con ammoniaca. In queste condizioni, le particelle sono caricate negativamente. Le dispersioni possono essere destabilizzate aggiungendo specie elettrolitiche in eccesso (sodio, calcio, cloruro, litio, potassio). Queste particelle di silice colloidale ottengono un'ulteriore stabilizzazione della carica anionica incorporando alluminio nello strato superficiale delle particelle di silice per formare siti di alluminosilicato.

È disponibile anche una versione a basso pH della silice colloidale mediante adsorbimento di allumina cationica sulla superficie delle particelle. Questo produce particelle cationiche (solitamente cloruro) che vengono stabilizzate con una specie anionica. Il pH di queste emulsioni era stabile al di sotto di 4. Le serie a basso pH possono anche essere ottenute mediante dispersione completamente deionizzata. Queste serie sono stabili al di sotto di pH 3 senza la presenza di ioni stabilizzanti.

Inoltre, la stabilità dell'emulsione può anche essere migliorata modificando la superficie del silano. I gruppi silanolo possono essere gruppi silanolo isolati, o anche gruppi silanediolo (gruppi silanediolo) o gruppi di acido ftalico. Questi silani non solo forniscono siti reattivi per l'innesto di altri prodotti chimici, ma impediscono anche fisicamente la formazione di ponti silossanici, portando alla formazione di aggregati o strutture gel, aumentando così la stabilità.