Sílice coloidal - Química y Propiedades

La emulsión de sílice coloidal es una emulsión líquida de baja viscosidad. La sílice coloidal está disponible en muchos grados, pero todas las partículas de sílice coloidal consisten en partículas de sílice coloidal que varían en tamaño desde aproximadamente 2 nm hasta aproximadamente 150 nm.

Las partículas pueden ser de forma esférica o ligeramente irregular y pueden existir como partículas discretas o agregados ligeramente estructurados. También pueden existir en una gama más estrecha o más amplia de tamaños de partículas, según el proceso mediante el cual se produjeron.

La proporción máxima en peso de sílice en la dispersión está limitada en función del tamaño medio de partícula. Las dispersiones con diámetros medios más pequeños tienen áreas superficiales específicas más grandes y están limitadas a dispersiones de baja concentración. Por el contrario, una emulsión con un diámetro promedio mayor tiene un área de superficie específica general más pequeña y se puede usar una emulsión de mayor concentración.

La apariencia de las emulsiones de sílice coloidal depende en gran medida del tamaño de las partículas. Las dispersiones de pequeñas partículas de silicio (< 10 nm) suelen ser transparentes. Las dispersiones de tamaño medio (10-20 nm) comienzan a adquirir un aspecto opaco a medida que se dispersa más luz. Las dispersiones que contienen partículas de sílice coloidal más grandes (>50 nm) suelen ser de color blanco.

Las dispersiones de gel de sílice estándar son estables frente a la gelificación y la precipitación en un rango de pH de 8 a 10,5. Estos geles de sílice se estabilizan con una base (generalmente una base de sodio, potasio o litio) o se estabilizan con amoníaco. En estas condiciones, las partículas están cargadas negativamente. Las dispersiones se pueden desestabilizar agregando especies de electrolitos en exceso (sodio, calcio, cloruro, litio, potasio). Estas partículas de sílice coloidal logran una estabilización adicional de la carga aniónica mediante la incorporación de aluminio en la capa superficial de las partículas de sílice para formar sitios de aluminosilicato.

También está disponible una versión de pH bajo de sílice coloidal por adsorción de alúmina catiónica sobre la superficie de la partícula. Esto produce partículas catiónicas (generalmente cloruro) que se estabilizan con una especie aniónica. El pH de estas emulsiones se mantuvo estable por debajo de 4. Las series de pH bajo también se pueden obtener mediante dispersión totalmente desionizada. Estas series son estables por debajo de pH 3 sin la presencia de iones estabilizadores.

Además, la estabilidad de la emulsión también se puede mejorar modificando la superficie del silano. Los grupos silanol pueden ser grupos silanol aislados, o incluso grupos silanediol (grupos silanediol) o grupos ácido ftálico. Estos silanos no solo proporcionan sitios reactivos para el injerto de otros productos químicos, sino que también evitan físicamente la formación de puentes de siloxano, lo que lleva a la formación de agregados o estructuras de gel, lo que aumenta la estabilidad.