Serie acida Silice colloidale/Sol è una dispersione di particelle di silice su scala nanometrica con elevata disperdibilità e stabilità. È ampiamente utilizzato nella fusione di precisione, nei supporti di catalizzatori, nei rivestimenti, nei prodotti ceramici e nella fabbricazione della carta. La disperdibilità del sol di silice influisce direttamente sulle sue prestazioni e sull'effetto nell'applicazione, quindi è importante capire quali fattori influenzano la sua disperdibilità.

1. Granulometria e distribuzione granulometrica
La dimensione delle particelle di silice colloidale è un fattore importante nel determinare la sua disperdibilità. In generale, quanto più piccole sono le particelle di silice nel sol di silice, tanto maggiore è la sua area superficiale specifica e maggiore la sua energia superficiale, quindi la sua disperdibilità è migliore. Le particelle piccole e uniformi possono essere separate più facilmente le une dalle altre nella soluzione e mantengono un buon stato di dispersione. Se la distribuzione granulometrica non è uniforme, le particelle più grandi tendono ad aggregarsi, con conseguente diminuzione della disperdibilità.
I fattori che influenzano la dimensione delle particelle sono i seguenti.
Metodo di preparazione: il sol di silice viene solitamente preparato con il metodo sol-gel. La dimensione delle particelle può essere regolata controllando le condizioni della reazione di idrolisi, come temperatura, valore del pH e tempo di reazione.
Stabilizzatore delle particelle: durante il processo di preparazione, l'aggiunta di una quantità adeguata di stabilizzante aiuta a controllare la crescita e l'aggregazione delle particelle, ottenendo così una dimensione delle particelle uniforme.

2. Valore del pH
La disperdibilità del sol di silice è strettamente correlata al valore del pH della soluzione. I sol di silice della serie acida mostrano una buona disperdibilità a valori di pH più bassi. Il pH della soluzione influenza la distribuzione della carica sulla superficie delle particelle di silice, che a sua volta influenza la repulsione elettrostatica tra le particelle.
In condizioni acide (pH 2-4): la superficie del sol di silice è caricata positivamente, il che provoca repulsione tra le particelle e impedisce l'aggregazione delle particelle, quindi la disperdibilità è buona.
In condizioni neutre o alcaline: all'aumentare del valore del pH, la carica sulla superficie delle particelle diminuisce, la repulsione elettrostatica si indebolisce e le particelle hanno maggiori probabilità di aggregarsi, con conseguente diminuzione della disperdibilità. Pertanto, i sol di silice della serie acida sono generalmente più stabili in ambienti acidi.

3. Forza ionica
La forza ionica è un altro fattore importante che influenza la disperdibilità dei sol di silice. La concentrazione di ioni nella soluzione influenza l'effetto di schermatura della carica sulla superficie delle particelle colloidali. Quando la concentrazione di ioni nella soluzione aumenta, la carica sulla superficie delle particelle viene parzialmente neutralizzata, la repulsione elettrostatica viene indebolita e le particelle hanno maggiori probabilità di aggregarsi, con conseguente scarsa disperdibilità.
Bassa forza ionica: a bassa forza ionica, la repulsione elettrostatica sulla superficie delle particelle di sol di silice è forte, le particelle non sono facili da contattare tra loro e viene mantenuta una buona disperdibilità.
Elevata forza ionica: nelle soluzioni con elevata forza ionica, l'effetto di schermatura ionica è migliorato, la repulsione elettrostatica è indebolita, le particelle hanno maggiori probabilità di aggregarsi e la disperdibilità è scarsa. Pertanto, quando si applica il sol di silice, è necessario controllare la concentrazione di ioni nella soluzione per evitare una diminuzione della disperdibilità dovuta a un'eccessiva forza ionica.

4. Temperatura
Anche la temperatura ha un certo effetto sulla disperdibilità del sol di silice. I cambiamenti di temperatura cambieranno lo stato di movimento delle particelle nel sol di silice e la viscosità della soluzione, influenzandone così la disperdibilità.
Bassa temperatura: a bassa temperatura, l'energia cinetica delle particelle nel sol di silice è bassa, la viscosità della soluzione è elevata, le particelle si muovono lentamente e la disperdibilità è scarsa. La bassa temperatura a lungo termine può causare aggregazione e precipitazione delle particelle.
Alta temperatura: l'alta temperatura aumenterà l'energia cinetica delle particelle e la fluidità della soluzione e la disperdibilità potrebbe essere migliorata in breve tempo, ma se la temperatura è troppo alta, causerà l'agglomerazione delle particelle colloidali, riducendo così la disperdibilità . Pertanto, il controllo dell'intervallo di temperatura appropriato aiuta a mantenere la stabilità e la disperdibilità del sol di silice.

5. Modificatore di superficie
Durante la preparazione e l'uso del sol di silice, vengono spesso aggiunti modificatori superficiali o disperdenti per migliorarne la disperdibilità. Questi additivi possono formare uno strato protettivo sulla superficie delle particelle per impedire il contatto diretto e l'aggregazione tra le particelle.
Modificazione della superficie: attraverso il trattamento di modificazione chimica, è possibile introdurre gruppi funzionali specifici come gruppi idrossilici e carbossilici sulla superficie delle particelle di silice per aumentare la forza repulsiva tra le particelle, migliorando così la disperdibilità.
Disperdente: il disperdente può ridurre efficacemente la forza di interazione tra le particelle e migliorare la disperdibilità del sol di silice in soluzione, soprattutto in soluzioni ad alta concentrazione o ambienti complessi. Il ruolo dei disperdenti è particolarmente significativo.

6. Concentrazione
Anche la concentrazione del sol di silice è un fattore chiave che influenza la disperdibilità. A basse concentrazioni, l'interazione tra le particelle colloidali è debole, c'è abbastanza spazio tra le particelle per la dispersione e la disperdibilità è buona. Tuttavia, ad alte concentrazioni, la distanza tra le particelle diminuisce, la frequenza di collisione tra le particelle aumenta e l'aggregazione è facilmente causata, con conseguente ridotta disperdibilità. Pertanto, nelle applicazioni pratiche, la concentrazione del sol di silice deve essere controllata in base all'ambiente di utilizzo specifico per garantirne una buona disperdibilità.