ซิลิกาคอลลอยด์ - เคมีและสมบัติ

อิมัลชันซิลิกาคอลลอยด์เป็นอิมัลชันเหลวที่มีความหนืดต่ำ ซิลิกาคอลลอยด์มีอยู่หลายเกรด แต่อนุภาคซิลิกาคอลลอยด์ทั้งหมดประกอบด้วยอนุภาคซิลิกาคอลลอยด์ที่มีขนาดตั้งแต่ประมาณ 2 นาโนเมตรถึงประมาณ 150 นาโนเมตร

อนุภาคสามารถมีรูปร่างเป็นทรงกลมหรือไม่สม่ำเสมอเล็กน้อย และสามารถมีอยู่เป็นอนุภาคที่ไม่ต่อเนื่องหรือมวลรวมที่มีโครงสร้างเล็กน้อย นอกจากนี้ยังอาจมีอยู่ในขนาดอนุภาคที่แคบหรือกว้างกว่า ขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิต

สัดส่วนน้ำหนักสูงสุดของซิลิกาในการกระจายจะถูกจำกัดตามขนาดอนุภาคเฉลี่ย การกระจายตัวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยเล็กกว่าจะมีพื้นที่ผิวจำเพาะมากกว่าและจำกัดเฉพาะการกระจายตัวที่มีความเข้มข้นต่ำ ในทางกลับกัน อิมัลชันที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยมากกว่าจะมีพื้นที่ผิวเฉพาะโดยรวมที่เล็กกว่า และสามารถใช้อิมัลชันที่มีความเข้มข้นสูงกว่าได้

ลักษณะของคอลลอยด์ซิลิกาอิมัลชันขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคเป็นสำคัญ การกระจายตัวของอนุภาคซิลิกอนขนาดเล็ก (< 10 นาโนเมตร) มักมีความชัดเจน การกระจายแสงขนาดกลาง (10-20 นาโนเมตร) เริ่มมีลักษณะทึบแสงเมื่อมีแสงกระจายมากขึ้น การกระจายตัวที่มีอนุภาคคอลลอยด์ซิลิกาขนาดใหญ่กว่า (>50 นาโนเมตร) มักจะเป็นสีขาว

การกระจายตัวของซิลิกาเจลมาตรฐานมีความเสถียรต่อการเกิดเจลและการตกตะกอนในช่วง pH 8 - 10.5 ซิลิกาเจลเหล่านี้ทำให้เสถียรด้วยเบส (โดยปกติคือโซเดียม โพแทสเซียม หรือลิเธียมเบส) หรือทำให้เสถียรด้วยแอมโมเนีย ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ อนุภาคจะมีประจุลบ การกระจายตัวสามารถทำให้ไม่เสถียรได้โดยการเติมอิเล็กโทรไลต์ชนิดต่างๆ มากเกินไป (โซเดียม แคลเซียม คลอไรด์ ลิเธียม โพแทสเซียม) อนุภาคซิลิกาคอลลอยด์เหล่านี้ได้รับการทำให้เสถียรของประจุลบเพิ่มเติมโดยการรวมอลูมิเนียมเข้ากับชั้นผิวของอนุภาคซิลิกาเพื่อสร้างไซต์อะลูมิโนซิลิเกต

นอกจากนี้ยังมีซิลิกาคอลลอยด์ที่มีค่า pH ต่ำโดยการดูดซับอะลูมินาประจุบวกลงบนพื้นผิวของอนุภาค สิ่งนี้สร้างอนุภาคประจุบวก (โดยปกติคือคลอไรด์) ที่มีความเสถียรด้วยสปีชีส์ที่มีประจุลบ ค่า pH ของอิมัลชันเหล่านี้คงที่ต่ำกว่า 4 นอกจากนี้ยังสามารถรับชุดค่า pH ต่ำได้โดยการกระจายตัวที่ปราศจากไอออนอย่างเต็มที่ ซีรี่ส์เหล่านี้มีความเสถียรต่ำกว่า pH 3 โดยไม่มีไอออนที่ทำให้เสถียร

นอกจากนี้ ความเสถียรของอิมัลชันยังสามารถปรับปรุงได้โดยการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของไซเลน กลุ่มไซลานอลอาจเป็นกลุ่มไซลานอลที่แยกเดี่ยว หรือแม้แต่กลุ่มไซเลนไดออล (กลุ่มไซเลนไดออล) หรือกลุ่มกรดพทาลิก ไซเลนเหล่านี้ไม่เพียงให้ตำแหน่งที่เกิดปฏิกิริยาสำหรับการต่อกิ่งของสารเคมีอื่นๆ เท่านั้น แต่ยังป้องกันการก่อตัวของสะพานไซลอกเซน ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของมวลรวมหรือโครงสร้างเจล จึงเพิ่มความเสถียร