سیلیس کلوئیدی سری اسید/سیلیکا سل پراکندگی ذرات سیلیکا در مقیاس نانو با قابلیت پخش و پایداری بالا است. به طور گسترده ای در ریخته گری دقیق، حامل های کاتالیزور، پوشش ها، محصولات سرامیکی و کاغذ سازی استفاده می شود. پراکندگی سل سیلیس مستقیماً بر عملکرد و تأثیر آن در کاربرد تأثیر می گذارد، بنابراین مهم است که بدانیم چه عواملی بر پراکندگی آن تأثیر می گذارد.

1. اندازه ذرات و توزیع اندازه ذرات
اندازه ذرات ذرات سیلیس کلوئیدی عامل مهمی در تعیین پراکندگی آن است. به طور کلی، هرچه ذرات سیلیس در سل سیلیس کوچکتر باشد، سطح ویژه آن بزرگتر و انرژی سطح آن بیشتر است، بنابراین پراکندگی آن بهتر است. ذرات کوچک و یکنواخت را می توان به راحتی در محلول از یکدیگر جدا کرد و حالت پراکندگی خوبی را حفظ کرد. اگر توزیع اندازه ذرات ناهموار باشد، ذرات بزرگتر تمایل به تجمع دارند و در نتیجه پراکندگی آنها کاهش می یابد.
عوامل موثر بر اندازه ذرات به شرح زیر است.
روش تهیه: سل سیلیس معمولاً به روش سل-ژل تهیه می شود. اندازه ذرات ذرات را می توان با کنترل شرایط واکنش هیدرولیز، مانند دما، مقدار pH و زمان واکنش تنظیم کرد.
تثبیت کننده ذرات: در طول فرآیند آماده سازی، افزودن مقدار مناسبی از تثبیت کننده به کنترل رشد و تجمع ذرات کمک می کند و در نتیجه اندازه ذرات یکنواخت به دست می آید.

2. مقدار pH
پراکندگی سل سیلیس ارتباط نزدیکی با مقدار pH محلول دارد. سل های سیلیس سری اسیدی در مقادیر pH پایین تر، پراکندگی خوبی از خود نشان می دهند. pH محلول بر توزیع بار روی سطح ذرات سیلیس تأثیر می گذارد که به نوبه خود بر دافعه الکترواستاتیکی بین ذرات تأثیر می گذارد.
در شرایط اسیدی (pH 2-4): سطح سل سیلیس دارای بار مثبت است که باعث دافعه بین ذرات می شود و از تجمع ذرات جلوگیری می کند، بنابراین پراکندگی خوب است.
در شرایط خنثی یا قلیایی: با افزایش مقدار pH، بار روی سطح ذرات کاهش می‌یابد، دافعه الکترواستاتیکی ضعیف می‌شود و احتمال تجمع ذرات بیشتر می‌شود و در نتیجه پراکندگی‌پذیری کاهش می‌یابد. بنابراین، سل های سیلیس سری اسیدی معمولاً در محیط های اسیدی پایدارتر هستند.

3. قدرت یونی
استحکام یونی عامل مهم دیگری است که بر روی پراکندگی سل سیلیس تأثیر می گذارد. غلظت یون در محلول بر اثر محافظ بار روی سطح ذرات کلوئیدی تأثیر می گذارد. با افزایش غلظت یون در محلول، بار روی سطح ذرات تا حدی خنثی می‌شود، دافعه الکترواستاتیکی ضعیف می‌شود و احتمال تجمع ذرات بیشتر می‌شود و در نتیجه پراکندگی ضعیفی ایجاد می‌شود.
قدرت یونی کم: در قدرت یونی کم، دافعه الکترواستاتیکی روی سطح ذرات سل سیلیس قوی است، ذرات به راحتی با یکدیگر تماس ندارند و پراکندگی خوبی حفظ می شود.
قدرت یونی بالا: در محلول‌هایی با قدرت یونی بالا، اثر محافظ یونی افزایش می‌یابد، دافعه الکترواستاتیکی ضعیف می‌شود، احتمال تجمع ذرات بیشتر می‌شود و پراکندگی ضعیف است. بنابراین هنگام استفاده از سل سیلیس باید غلظت یون در محلول را کنترل کرد تا از کاهش پراکندگی به دلیل قدرت یونی بیش از حد جلوگیری شود.

4. دما
دما همچنین تأثیر خاصی بر قابلیت پخش شدن سل سیلیس دارد. تغییرات دما باعث تغییر حالت حرکت ذرات در سل سیلیس و ویسکوزیته محلول می شود و در نتیجه بر قابلیت پخش شدن آن تأثیر می گذارد.
دمای پایین: در دمای پایین، انرژی جنبشی ذرات در سل سیلیس کم است، ویسکوزیته محلول بالا است، ذرات به آرامی حرکت می کنند و قابلیت پخش ضعیف است. دمای پایین طولانی مدت ممکن است باعث تجمع ذرات و بارش شود.
دمای بالا: دمای بالا انرژی جنبشی ذرات و سیالیت محلول را افزایش می دهد و پراکندگی ممکن است در مدت کوتاهی بهبود یابد، اما اگر دما خیلی بالا باشد، باعث تجمع ذرات کلوئیدی می شود و در نتیجه پراکندگی را کاهش می دهد. . بنابراین کنترل محدوده دمایی مناسب به حفظ پایداری و پراکندگی سل سیلیس کمک می کند.

5. اصلاح کننده سطح
در طول تهیه و استفاده از سل سیلیس، اصلاح کننده های سطحی یا پخش کننده ها اغلب برای افزایش قابلیت پخش شدن آن اضافه می شود. این افزودنی ها می توانند یک لایه محافظ بر روی سطح ذرات تشکیل دهند تا از تماس مستقیم و تجمع بین ذرات جلوگیری شود.
اصلاح سطح: از طریق عملیات اصلاح شیمیایی، گروه های عاملی خاصی مانند گروه های هیدروکسیل و کربوکسیل را می توان بر روی سطح ذرات سیلیس معرفی کرد تا نیروی دافعه بین ذرات را افزایش داده و در نتیجه پراکندگی را بهبود بخشد.
پخش کننده: دیسپرسانت می تواند به طور موثر نیروی برهمکنش بین ذرات را کاهش دهد و قابلیت پخش شدن سل سیلیس را در محلول، به ویژه در محلول های با غلظت بالا یا محیط های پیچیده، بهبود بخشد. نقش پراکنده ها به ویژه قابل توجه است.

6. تمرکز
غلظت سل سیلیس نیز یک عامل کلیدی موثر بر پراکندگی است. در غلظت های کم، برهمکنش بین ذرات کلوئیدی ضعیف است، فضای کافی بین ذرات برای پراکندگی وجود دارد و پراکندگی خوب است. با این حال، در غلظت‌های بالا، فاصله بین ذرات کوچک‌تر می‌شود، فرکانس برخورد بین ذرات افزایش می‌یابد و به راحتی تجمع می‌یابد و در نتیجه پراکندگی کاهش می‌یابد. بنابراین، در کاربردهای عملی، غلظت سل سیلیس باید مطابق با محیط استفاده خاص کنترل شود تا از پراکندگی خوب آن اطمینان حاصل شود.