Neutrale kolloidale Kieselsäure, auch Kieselsol genannt, wird typischerweise durch einen kontrollierten chemischen Prozess synthetisiert, der als Stöber-Methode bekannt ist. Hier ist ein allgemeiner Überblick über den Syntheseprozess:

Ausgangsmaterialien: Die primären Rohstoffe für die Synthese neutraler kolloidaler Kieselsäure sind Siliziumverbindungen, üblicherweise Natriumsilikat (Na2SiO3) oder Tetraethylorthosilikat (TEOS). Diese Siliciumverbindungen dienen als Siliciumdioxidquelle in der endgültigen kolloidalen Lösung.

Alkalische Umgebung: Die Synthese wird typischerweise in einer alkalischen Umgebung durchgeführt, um die für die Bildung von Silica-Partikeln notwendigen Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen zu erleichtern. Natriumhydroxid (NaOH) oder Ammoniak (NH3) werden üblicherweise verwendet, um den pH-Wert der Lösung auf alkalische Bedingungen einzustellen.

Hydrolyse und Kondensation: Die Siliziumverbindung wird in Gegenwart von Wasser hydrolysiert, was zur Bildung von Silanolgruppen (Si-OH) auf der Oberfläche der Siliziumoxidpartikel führt. Diese Silanolgruppen durchlaufen dann Kondensationsreaktionen, bei denen benachbarte Silanolgruppen sich zu Siloxanbindungen (Si-O-Si) verbinden, was zum Wachstum von Silica-Nanopartikeln führt.

Kontrolliertes Wachstum: Das Wachstum von Silica-Nanopartikeln wird sorgfältig durch die Anpassung von Reaktionsparametern wie Temperatur, pH-Wert und Konzentration der Reaktanten kontrolliert. Diese Kontrolle ermöglicht die Synthese kolloidaler Silica-Partikel mit den gewünschten Größen und Eigenschaften.

Stabilisierung: Der Lösung können Stabilisierungsmittel wie Elektrolyte oder Tenside zugesetzt werden, um die Partikelaggregation zu verhindern und die Stabilität der kolloidalen Dispersion sicherzustellen. Diese Stabilisatoren tragen dazu bei, die kolloidale Natur des Kieselsols aufrechtzuerhalten und die Bildung größerer Aggregate oder Gele zu verhindern.

Reinigung: Nach der Synthese kann die kolloidale Kieselsäurelösung Reinigungsschritten unterzogen werden, um Verunreinigungen und überschüssige Reaktanten zu entfernen. Zu den gängigen Reinigungstechniken gehören Filtration, Zentrifugation oder Dialyse, um eine reine und homogene kolloidale Dispersion zu erhalten.

Charakterisierung: Das synthetisierte Neutral kolloidales Siliciumdioxid wird mithilfe verschiedener Analysetechniken charakterisiert, um Schlüsseleigenschaften wie Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung, Oberflächenladung (Zeta-Potenzial) und Stabilität zu bestimmen. Durch die Charakterisierung wird sichergestellt, dass das kolloidale Siliciumdioxid die gewünschten Spezifikationen für bestimmte Anwendungen erfüllt.

Insgesamt umfasst die Synthese von neutralem kolloidalem Siliciumdioxid sorgfältig kontrollierte chemische Reaktionen unter alkalischen Bedingungen, um stabile kolloidale Dispersionen von Siliciumdioxid-Nanopartikeln zu erzeugen. Dieses vielseitige Material findet aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften und Funktionalitäten Anwendung in einer Vielzahl von Branchen, darunter Beschichtungen, Klebstoffe, Keramik und Elektronik.