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硅溶膠(Colloidal Silica)是無定形二氧化硅納米顆粒在水中分散形成的膠體體系,無毒、無味,是目前少數(shù)可以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的、用途廣泛的納米材料。
用硅溶膠處理土壤,能增大抗壓強度和穩(wěn)定性,可用于路基的建設(shè)(如日本專利《公開特許公報.昭 62.290.790》,相關(guān)文獻《復(fù)合相變儲熱瀝青路面材料研制及降溫機理》、《納米硅溶膠固化黃土的強度特性及其固化機理》等)。硅溶膠用來處理水泥,可賦予其耐壓、耐高溫、防風(fēng)化、水硬性好等特性,通過與水泥基材料共同使用,可以明顯提高水泥基材料的整體性能,如提高力學(xué)性能、抗壓強度、耐久性等,提高建筑物的強度和使用壽命,同時可以用于水泥基建筑表面的修復(fù)、加固與防護,可以提高建筑的質(zhì)量。相關(guān)應(yīng)用還可拓展到古建筑、遺址的保護與修復(fù),相關(guān)文獻如《硅溶膠/硅丙復(fù)合土遺址加固劑的合成與應(yīng)用》、《土遺址防風(fēng)化加固材料的研究進展》、《土遺址加固與保護》等。
陶瓷涂料的反應(yīng)過程主要分為三個階段:首先在酸性條件下,硅氧烷水解生成硅醇;其次水分散型納米硅溶膠,與硅醇進行縮聚反應(yīng),形成一定黏度的涂膜液;該涂膜液采用噴涂法在鋁板上制膜,而后涂膜液中的膠粒繼續(xù)聚集濃縮形成凝膠膜;在干燥過程中發(fā)生垂直于基板方向的收縮;熱處理或室溫固化除去殘留的低分子物質(zhì)——H2O以及溶劑,促進分子之間的進一步聚合終形成類似搪瓷結(jié)構(gòu)和性能的無機均質(zhì)的涂膜。除此之外,硅氧烷水解后的硅醇之間還可以發(fā)生自縮聚反應(yīng)。
在陶瓷涂料的反應(yīng)和成膜過程中,pH的控制十分重要,它決定了反應(yīng)的速率以及陶瓷涂料的可使用時間。該反應(yīng)過程中還需控制硅氧烷與硅溶膠的比例,不同的比例會使終形成的涂膜具有不同的結(jié)構(gòu),因而導(dǎo)致終涂膜的物理機械性能差異很大。
分子篩是指具有均勻的微孔,其孔徑與一般分子大小相當(dāng)?shù)囊活愇镔|(zhì)。常用分子篩是結(jié)晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽,是由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成分子尺寸大?。ㄍǔ?.3~2 nm)的孔道和空腔體系。此外還發(fā)現(xiàn)了磷鋁酸鹽類分子篩,并且分子篩的骨架元素(如硅、鋁、磷)也可以被其它元素(雜元素,如鐵、硼、銅、錳等)取代。
分子篩的分類:
l 按照骨架元素分為:硅鋁(包括硅鋁磷類SAPO,下同)類、磷鋁類、骨架雜原子類;
l 按照孔徑大小劃分:微孔、介孔、大孔分子篩;
l 按照拓撲結(jié)構(gòu)(由原料配比決定的)分為:A、X、Y;
l 按照代際劃分:代(合成沸石)、第二代(ZSM)、第三代(SAPO)等;
硅溶膠為硅鋁類和硅鋁磷類分子篩提供硅源。此外,硅溶膠在分子篩原粉成型的過程中起粘結(jié)劑的作用。