Золь кремниевой кислоты (кремнезоль, коллоидный кремнезём)

(кремнезоль, коллоидный кремнезём) — это коллоидный раствор, состоящий из дисперсионной среды, которой является вода, и дисперсной фазы, представляющей собой мицеллы аморфного кремнезема. 
Мицеллы кремнезоля, насыщенные молекулами воды, обладают полимерной природой, обладают высокоразвитой поверхностью и большим количеством функциональных (силанольных) групп, что обеспечивает высокую реакционную способность и возможность модифицирования поверхности частиц путем адсорбирования различных ионов. Мицеллы кремнезоля представляют собой сферические частицы, насыщенные водой и ионами щелочных металлов (Li, Na, K, NH4). Данный коллоидный раствор характеризуется опалесценцией и белесым цветом. 
Кремнезоль, стабилизированный ионами натрия, устойчив в течение долгого времени, однако, происходит незначительное снижение концентрации оксида кремния, за счет оседания скоагулировавшихся мицелл. 

Основные особенность кремнезоля: 
Термостойкость 1500с, адгезия, анти коррозия, связующий. 

• Основные области применения
• 1. В металлургии:
• — электроизоляционные и антикоррозионные покрытия
• — краски и покрытия сталеразливочного оборудования
• 2. Для производства огнеупорных изделий и компонентов
• — высокотемпературное связующее
• 3. Литейные технологии:
• — связующий компонент в суспензиях для литья по выплавляемым моделям
• 4. Строительная промышленность:
• — гидрофобные добавки при производстве бетонных изделий и конструкций
• 5. Производство бумаги
• 6. Производство катализаторов и молекулярных сит
• 7. Лакокрасочная промышленность:
• — в качестве матирующего агента и наполнителя
• 8. Для полировки металлов, драгоценных камней, сапфировых стекол, подложек чипов и др.

• Второстепенные области применения
• 1. Приготовление силикагелей с разнообразными характеристиками (механическими, физико-химическими и т.д.); В сравнении с приготовлением кремнесодержащих материалов из силиката натрия, кремнезоль имеет ряд преимуществ, а именно: коллоидный кремнезёмсравнительно легко адсорбирует на своей поверхности компоненты катализатора, процедура промывания для удаления ненужных солей минимизирована. А так как однородные коллоидные частицы кременезоля образуют однородный гель, то существует возможность получения проницаемой и пористой структуры.
• 2. Получение загущенных и связанных волокнистых и гранулированных материалов; При воздействии на коллоидный кремнезоль рядом веществ, таких как кислоты, щёлочи, простейшие спирты, при комнатной температуре он может превращаться в гель, за счёт чего системе будет придана большая вязкость, вследствие чего будут связаны волокна или частицы обрабатываемого материала. Наряду с увеличением вязкости системы наблюдается придание жаростойких свойств материалу.
• 3. Увеличение коэффициента трения между трущимися поверхностями; Благодаря нанесению кремнезоля на соприкасающиеся поверхности, может быть достигнут высокий коэффициент трения, такой как при трении между поверхностями наждачной бумаги, но с тем отличием, что подложка не обладает видимыми шероховатостями. Поэтому коллоидный кремнезём применяют при обработке материалов, требующих в дальнейшей эксплуатации высокие фрикционные свойства.
• 4. Приготовление средств для уменьшения склеивания и слипания органических плёнок, а так же снятие статических зарядов с таких плёнок; Небольшие частицы кремнезоля покрывают обрабатываемый материал, предотвращая склеивание или слипание поверхности полиэфирной плёнки.
• 5. Проведение обработок поверхностей для устранения возможности их загрязнения;При нанесении кремнезоля на поверхность волокон материала, образуется защитная пленка, вследствие чего наблюдается значительное снижение адсорбции загрязняющих частиц, например пыли, благодаря чему материал дольше не требует специальной чистки.
• 6. Придание различным поверхностям гидрофильных, олеофобных свойств; Коллоидный кремнезём – один из немногих веществ в природе, способных полностью смачиваться водой. Соответственно, нанесение кремнезоля на поверхности материалов придает им способность смачиваться водой. Кремнезоль становится гидрофобным (неспособным смачиваться водой) только тогда, когда покрывается мылообразующими многозарядными ионами или органическими основаниями.
• 7. Повышение или понижение адгезии между поверхностями; При прочном сцеплении кремнезоля с поверхностью материалов наблюдается увеличение адгезии, благодаря тому, что увеличивается удельная поверхность (количество субмикроскопических неровностей). А при добавлении кремнезоля к органическим полимерным дисперсным системам наблюдается улучшение адгезионных, прочностных, электрических свойств, а так же стабильность состава и структуры.
• 8. Создание жаростойких и тугоплавких плёнок (как электропроводных, так и диэлектрических); При уплотнении и спекании предварительно очищенного и высушенного кремнезоля можно получить непрозрачные не подвергающиеся эрозии изделия, с прочностью на поперечный разрыв большей в 2 раза.
• 9. Использование равномерно распределённых частиц коллоидного кремнезёма для формирования поперечных связей, загустителей и наполнителей в органических полимерных цепочках;Упрочняющее или армирующее влияние, которое оказывает кремнезоль в органических полимерах, плёнках и волокнах изменяется в широких пределах.
• 10. Употребление в качестве агента для полирования кремневых пластин; Для тончайшей полировки монокристаллов кремния используют коллоидный кремнезём в щелочных средах, способный отполировать кремний до чрезвычайно высокой степени.
• 11. Придание системам требуемых коагулирующих, диспергирующих, стабилизирующих и прочих поверхностно-активных свойств; С помощью кремнезоля тонко измельчают твёрдые тела или жидкости до образования порошков или суспензий, а так же придают высокое значение поверхностного натяжения.
• 12. Регулирование вязкости систем: загущение, застудненевание; При обработке кремнезоля гидрофобизирующим реагентом, наблюдается поляризация и, вследствие чего коллоидный кремнезём агрегирует в воде с образованием густой массы, что используется для загущения неполярных жидкостей до состояния геля.
• 13. Образование адсорбционных пленок на поверхностях, получение оптических эффектов; Эффекты окрашивания «благородного опала» наблюдаются в связи упорядоченной агрегацией. А так же наблюдается появление интерференционных цветовых оттенков на однородных слоях частиц кремнезёма при адсорбции частиц на поверхностях.
• 14. Получение реакционноспособного кремнезёма; Кремнезоль обладает высокой реакционной способностью в связи с высокой удельной поверхностью и растворимостью в воде.

Кремнезоль в промышленных масштабах производят двумя способами: ультрафильтрацией (концентрирование золя в системе фильтров, в которой происходит удаление воды через фильтрующие мембраны) и путем концентрирования (при помощи испарения воды в реакторах, с постоянной подпиткой разбавленным золем). В зависимости от метода производства изменяется размер и плотность частиц. Так при ультрафильтрации преимущественно диаметр мицелл колеблется в районе 5-15 нм, мицеллы золя более насыщенны водой и имеют менее сферическую форму, тогда как при концентрировании золя путем упаривания размер частиц лежит в диапазоне от 15 до 30 нм, частицы являются более плотными и сферическими. 
Основным видом кремнезоля, потребляемого промышленностью, является щелочной золь, стабилизированный гидроксидом натрия. Коммерческие растворы имеют концентрацию по оксиду кремния от 15 до 30%. Выпускаются кремнезоли, стабилизированные так же ионами аммония, калия. При этом существуют марки, на основе щелочного золя, модифицированные оксидом алюминия, железа, хрома, минеральными кислотами. В зависимости от выбранного вида стабилизатора золя кремниевой кислоты в процессе его производства, кремнезоли бывают щелочными (рН>9) и кислыми (рН<5). Во всем диапазоне концентраций оксида кремния в коллоидном растворе золя кремниевой кислоты при значениях рН от 6 до 8 золь является неустойчивым и переходит в гель. Кислые кремнезоли за счет уменьшения двойного электрического слоя на поверхности мицелл более склонны к коагуляции и гелеобразованию, что понижает их устойчивость. Самым устойчивым во времени является щелочной золь кремниевой кислоты, стабилизированный гидроксидом натрия.
Золь кремниевой кислоты обладает развитой поверхностью, вследствие чего может адсорбировать на ней различные ионы или комплексные соединения. 
Характеристики
Основными характеристиками кремнезоля, стабилизированного ионами натрия, являются концентрация оксида кремния, оксида натрия, размер частиц золя, его плотность и вязкость.