กรดซีรีส์คอลลอยด์ซิลิกา/ซิลิกาโซล คือการกระจายตัวของอนุภาคซิลิการะดับนาโนที่มีการกระจายตัวและความเสถียรสูง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการหล่อแบบแม่นยำ สารตัวเร่งปฏิกิริยา สารเคลือบ ผลิตภัณฑ์เซรามิก และการผลิตกระดาษ ความสามารถในการกระจายตัวของซิลิกาโซลส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและผลกระทบในการใช้งาน ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจว่าปัจจัยใดที่ส่งผลต่อการกระจายตัวของซิลิกาโซล

1. ขนาดอนุภาคและการกระจายขนาดอนุภาค
ขนาดอนุภาคของอนุภาคซิลิกาคอลลอยด์เป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณาการกระจายตัวของอนุภาค โดยทั่วไป ยิ่งอนุภาคซิลิกาในโซลซิลิกามีขนาดเล็กลง พื้นที่ผิวจำเพาะของมันจะยิ่งใหญ่ขึ้นและพลังงานพื้นผิวก็จะสูงขึ้น ดังนั้นการกระจายตัวของมันจะดีขึ้น อนุภาคขนาดเล็กและสม่ำเสมอสามารถแยกออกจากกันได้ง่ายขึ้นในสารละลายและรักษาสถานะการกระจายตัวที่ดี หากการกระจายขนาดอนุภาคไม่สม่ำเสมอ อนุภาคขนาดใหญ่มีแนวโน้มที่จะรวมตัวกัน ส่งผลให้การกระจายตัวลดลง
ปัจจัยที่ส่งผลต่อขนาดอนุภาคมีดังนี้
วิธีการเตรียม: ซิลิกาโซลมักจะเตรียมโดยวิธีโซล-เจล ขนาดอนุภาคของอนุภาคสามารถปรับได้โดยการควบคุมสภาวะของปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส เช่น อุณหภูมิ ค่า pH และเวลาในการทำปฏิกิริยา
สารทำให้เสถียรของอนุภาค: ในระหว่างกระบวนการเตรียมการ การเติมสารทำให้คงตัวในปริมาณที่เหมาะสมจะช่วยควบคุมการเติบโตและการรวมตัวของอนุภาค ส่งผลให้ได้ขนาดอนุภาคที่สม่ำเสมอ

2. ค่าพีเอช
ความสามารถในการกระจายตัวของซิลิกาโซลมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับค่า pH ของสารละลาย ซิลิกาโซลซีรีส์ที่เป็นกรดแสดงการกระจายตัวที่ดีที่ค่า pH ต่ำ ค่า pH ของสารละลายส่งผลต่อการกระจายประจุบนพื้นผิวของอนุภาคซิลิกา ซึ่งจะส่งผลต่อการขับไล่ไฟฟ้าสถิตระหว่างอนุภาคด้วย
ภายใต้สภาวะที่เป็นกรด (pH 2-4): พื้นผิวของซิลิกาโซลมีประจุบวก ซึ่งทำให้เกิดการผลักกันระหว่างอนุภาคและป้องกันการรวมตัวของอนุภาค ดังนั้นการกระจายตัวจึงเป็นสิ่งที่ดี
ภายใต้สภาวะที่เป็นกลางหรือเป็นด่าง: เมื่อค่า pH เพิ่มขึ้น ประจุบนพื้นผิวของอนุภาคจะลดลง แรงผลักของไฟฟ้าสถิตจะลดลง และอนุภาคมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันมากขึ้น ส่งผลให้การกระจายตัวลดลง ดังนั้น ซิลิกาโซลซีรีส์ที่เป็นกรดจึงมักจะมีความเสถียรมากกว่าในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด

3. ความแรงของไอออนิก
ความแข็งแรงของไอออนิกเป็นอีกปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการกระจายตัวของโซลซิลิกา ความเข้มข้นของไอออนในสารละลายส่งผลต่อการป้องกันประจุบนพื้นผิวของอนุภาคคอลลอยด์ เมื่อความเข้มข้นของไอออนในสารละลายเพิ่มขึ้น ประจุบนพื้นผิวของอนุภาคจะถูกทำให้เป็นกลางบางส่วน แรงผลักของไฟฟ้าสถิตจะลดลง และอนุภาคมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันมากขึ้น ส่งผลให้มีการกระจายตัวไม่ดี
ความแข็งแรงของไอออนิกต่ำ: ที่ความแข็งแรงของไอออนิกต่ำ แรงผลักไฟฟ้าสถิตบนพื้นผิวของอนุภาคซิลิกาโซลมีความแข็งแรง อนุภาคไม่สามารถสัมผัสกันได้ง่าย และยังคงการกระจายตัวที่ดี
ความแข็งแรงของไอออนิกสูง: ในสารละลายที่มีความแรงของไอออนิกสูง ผลการป้องกันไอออนจะเพิ่มขึ้น แรงผลักของไฟฟ้าสถิตลดลง อนุภาคมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันมากขึ้น และการกระจายตัวไม่ดี ดังนั้น เมื่อใช้ซิลิกาโซล จำเป็นต้องควบคุมความเข้มข้นของไอออนในสารละลาย เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้การกระจายตัวลดลงเนื่องจากความแรงของไอออนิกมากเกินไป

4. อุณหภูมิ
อุณหภูมิยังส่งผลต่อการกระจายตัวของโซลซิลิกาอีกด้วย การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะเปลี่ยนสถานะการเคลื่อนที่ของอนุภาคในซิลิกาโซลและความหนืดของสารละลาย ซึ่งส่งผลต่อการกระจายตัวของสารละลาย
อุณหภูมิต่ำ: ที่อุณหภูมิต่ำ พลังงานจลน์ของอนุภาคในโซลซิลิกาต่ำ ความหนืดของสารละลายสูง อนุภาคเคลื่อนที่ช้า และการกระจายตัวไม่ดี อุณหภูมิต่ำในระยะยาวอาจทำให้เกิดการรวมตัวของอนุภาคและการตกตะกอน
อุณหภูมิสูง: อุณหภูมิสูงจะเพิ่มพลังงานจลน์ของอนุภาคและความลื่นไหลของสารละลาย และการกระจายตัวอาจดีขึ้นในเวลาอันสั้น แต่ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไป ก็จะทำให้อนุภาคคอลลอยด์จับตัวเป็นก้อน จึงช่วยลดการกระจายตัวได้ . ดังนั้นการควบคุมช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมจะช่วยรักษาเสถียรภาพและการกระจายตัวของซิลิกาโซล

5. ตัวดัดแปลงพื้นผิว
ในระหว่างการเตรียมและการใช้ซิลิกาโซล มักจะเติมสารปรับสภาพพื้นผิวหรือสารช่วยกระจายตัวเพื่อเพิ่มความสามารถในการกระจายตัว สารเติมแต่งเหล่านี้สามารถสร้างชั้นป้องกันบนพื้นผิวของอนุภาคเพื่อป้องกันการสัมผัสโดยตรงและการรวมตัวระหว่างอนุภาค
การปรับเปลี่ยนพื้นผิว: ด้วยการบำบัดด้วยการดัดแปลงทางเคมี สามารถนำหมู่ฟังก์ชันเฉพาะ เช่น หมู่ไฮดรอกซิลและหมู่คาร์บอกซิลมาบนพื้นผิวของอนุภาคซิลิกา เพื่อเพิ่มแรงผลักระหว่างอนุภาค ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการกระจายตัว
สารช่วยกระจายตัว: สารช่วยกระจายตัวสามารถลดแรงกระทำระหว่างอนุภาคได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงการกระจายตัวของซิลิกาโซลในสารละลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงหรือสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน บทบาทของสารช่วยกระจายตัวมีความสำคัญอย่างยิ่ง

6. ความเข้มข้น
ความเข้มข้นของซิลิกาโซลยังเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการกระจายตัวอีกด้วย ที่ความเข้มข้นต่ำ ปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคคอลลอยด์จะอ่อนแอ มีช่องว่างระหว่างอนุภาคเพียงพอสำหรับการกระจายตัว และการกระจายตัวดี อย่างไรก็ตาม ที่ความเข้มข้นสูง ระยะห่างระหว่างอนุภาคจะเล็กลง ความถี่ในการชนกันระหว่างอนุภาคจะเพิ่มขึ้น และทำให้เกิดการรวมตัวได้ง่าย ส่งผลให้การกระจายตัวลดลง ดังนั้นในการใช้งานจริง ความเข้มข้นของซิลิกาโซลจึงต้องได้รับการควบคุมตามสภาพแวดล้อมการใช้งานเฉพาะเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายตัวได้ดี