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硅溶胶精密铸造方法-离子交换法

类型：新闻加入时间：2020-9-14

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根据不同的工艺路线，制备硅溶胶的方法主要有：离子交换法、单质硅溶解法、直接酸中和法、胶溶法、电解电渗析法等等。这些方法的基本原理都是去掉易溶于水的钠离子。下面为大家介绍其中的一种离子交换法，希望通过以下的方法介绍能够帮助到大家。

离子交换法：离子交换法又称为粒子增长法。这种方法采用水玻璃为原料，经过离子交换反应、晶种的制备、粒子增长反应、浓缩、纯化等过程制备出硅溶胶产品。离子交换法的具体过程如下。
(1)离子交换反应
首先将水玻璃用蒸馏水稀释，按一定流速通过阳离子交换树脂层，使水玻璃中Na+与阳离子交换树脂上的H+进行离子交换，并随时取样检查。此时，水玻璃中的Na+已被去除，H+与水玻璃中的SiO32-离子化合成具有活性的聚硅酸溶液稀液流出。

再把从阳离子交换树脂流出的聚硅酸溶液稀液，通过阴离子树脂交换柱，去除液体中的阴离子(C1-)，使体系达到更加稳定的状态。当阴柱流出液中的阴离子(C1-)浓度达到一定数值时，需要NaOH溶液进行树脂再生；而当阳离子交换树脂进行离子交换后，已失去交换能力，需用盐酸稀液洗涤，用HCl中的H+离子取代RSO3Na+树脂上的Na+，而使树脂再生。这样就得到了高纯的弱酸性聚硅酸溶胶。
    经离子交换后生成的聚硅溶液浓度很低、稳定性很差，其pH=2～3，需加入少量的稳定剂如NaOH溶液。加稳定剂必须定量快速的一次性加完，并迅速搅拌，以尽快超越中性区使溶胶很快达到pH=8.5～10.5，即溶液呈稳定状态的区域。
    (2)晶种的制备
将上述制得的添加稳定剂后的聚硅酸溶液进行结晶。由结晶学原理可知，要形成一个新的溶胶相，就必须经过2个阶段，即晶核的形成和晶体的长大，2个过程共同影响胶粒的大小。由此得到的含有胶粒的溶液就称为母液。
    (3)粒子增长反应
就是晶体的长大，即将聚硅酸溶液按一定速度加入母液中。此步骤关键在于加入聚硅酸溶液的速度，过快或是过慢均不利于形成粒径大小适宜、分布均匀且保证胶粒是逐渐长大的硅溶胶。
    (4)浓缩
结晶所得的聚硅酸溶胶中所含二氧化硅的量较低，可采取加热蒸发浓缩、超滤机浓缩、真空减压浓缩等方法进行浓缩。浓缩过程中，要不断取样化验，待达到浓度要求时即可制得硅溶胶。
    (5)纯化
上述所制产品含有少量杂质，可用离心分离法除去杂质，制得较纯的硅溶胶产品。