硅溶胶作为粘结剂大范围的使用在铸造行业，普通硅溶胶作为粘结剂制壳时使用起来更便捷，配制涂料稳定性高、型壳性能好。但是，干燥过程中水分的蒸发使硅溶胶中的二氧化硅离子缩水后价键相互连接，使弥散的胶团产生凝胶。水分蒸发的速度直接影响涂层的干燥时间和干燥强度，因此，普通硅溶胶在使用中存在以下几个缺点：第一，干燥时间过长，湿强度建立慢且较低，制壳时间长，进而影响生产效率，增加生产所带来的成本。第二，普通硅溶胶制壳对环境的温湿度及风速有较严格的要求，温湿度及风速的变化，会引起面层涂料的裂壳、起皮等质量上的问题，而且型壳的强度不足直接影响铸件质量。第三，湿强度低，高温强度低。湿强度低不利于操作，高温强度低使型壳浇注后溃散性差，不利于清壳。与普通硅溶胶相比，快干硅溶胶在使用的过程中能够促使二氧化硅胶团凝胶的水平衡点提高，浆料涂层在涂附砂料后，砂料的吸附促使其中的水分迅速外渗，使浆料层的水分达到凝胶的平衡点，开始形成凝胶，快速建立湿强度。因此，新型快干硅溶胶在应用中能使制壳的层间干燥时间缩短至1～2小时，实现快速干燥，且型壳性能好、高温强度效果较好，快速缩短了制壳时间，提高了生产效率。快干硅溶胶在铸造行业中拥有非常广阔的前景。

  大粒径硅溶胶的应用十分普遍，例如，硅溶胶是集成电路平坦化过程中最重要的磨粒，大粒径硅溶胶能大大的提升平坦化速度，进而提高制造效率、增加产能。此外，用于硅晶圆抛光材料与半导体器件的化学机械抛光以及蓝宝石衬底材料等精密材料及器件的抛光液，为了拥有较高的切削率或研磨速度，往往需要粒径在50nm以上的硅溶胶。在造纸行业中使用大粒径硅溶胶作为粘结剂，使产品表面十分光滑，具有较高的稳定性和防滑性，并且打印性能优异。近年来，随着化学抛光、高技术陶瓷、无机涂料、催化剂制备等硅溶胶领域的蓬勃发展，大粒径硅溶胶的应用领域持续不断的增加，其前景很广阔。

  摘要：本文从硅溶胶的研究历史和现状出发，从制备方法、性能与应用领域等方面综述了硅溶胶的研究进展，并对硅溶胶的发展前途进行了展望。

  硅溶胶是纳米级二氧化硅颗粒在水中或其他溶剂中的分散液，它在化工行业中也被称为硅酸溶胶。硅溶胶中的二氧化硅以胶团形态均匀分散在水或有机溶剂中，外观颜色一般为淡青透明或者乳白色。

  长期以来，众多的科研人员对硅溶胶的制备、硅溶胶在工农业生产各领域中的应用等方面开展了广泛的研究。随着时下人们对硅溶胶研究的深入，硅溶胶种类及应用有了许多新的发展。本文从二氧化硅现有的制备方法和性能出发，查阅各方资料，总结了工业上硅溶胶的制备方法和在所有的领域的应用，并且对硅溶胶的发展进行的展望。

  粒径作为硅溶胶产品中的关键指标之一，ຫໍສະໝຸດ Baidu但影响着产品的浓度、稳定性，还直接影响到产品的功能。通常产品中胶粒粒径大于20nm的硅溶胶才能称为大粒径硅溶胶。大粒径硅溶胶具有庞大的比表面积（表面多介孔结构）、超强的吸附能力、较强的稳定性和粘结性能等特点，在精密铸造和防腐工业应用中，大粒径硅溶胶形成的膜不容易发生龟裂，硅溶胶胶粒粒径越大，硅溶胶附着在固体表面时的摩擦系数越大，从而改善了材料表面的耐磨性。通常胶粒粒径越大，硅溶胶的粘度越小，更加有助于倾入、填充到多孔介质中，增大材料表面的光滑性和精密度，提高了材料的硬度和弹性模量等性能。此外，要制备高浓度、高稳定性、低粘度的酸性硅溶胶，也需要提升产品中二氧化硅颗粒的粒径，只有大粒径硅溶胶产品才能非常容易满足上述要求。

  目前国内的硅溶胶生产企业很多，但是产品的质量与国外相比还有一定差距，主要体现在对硅溶胶的粒径没有办法进行精确控制，大多数企业只能生产普通硅溶胶，生产的硅溶胶粒径在10-30纳米范围，大量用于耐火材料、精密铸造等低端领域。别的产品能做的相对较少。

  随着技术的进步，常规硅溶胶已经不能够满足某些行业对硅溶胶的要求，为满足工业需求，某些特定指标的硅溶胶成为今后研究的目标和发展的方向，目前研究的主要有大粒径硅溶胶、改性硅溶胶、小粒径硅溶胶、快干硅溶胶、有机溶剂型硅溶胶、非球形硅溶胶等。

  由于硅溶胶具有耐腐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘性好、化学性质稳定等优点，在化学机械抛光、精密制造、无机涂料、催化剂工业、高技术陶瓷、造纸工业、废水净化处理工业等行业中得到了广泛的应用。这一些行业都处于蓬勃发展阶段，市场和规模日益扩大，对硅溶胶的需求也不断地增大。作为一种重要的无机高分子材料，硅溶胶已大范围的应用于化工、精密铸造、纺织、造纸、涂料、食品、电子、选矿等领域。普通硅溶胶应用广泛，本文不再一一详述。

  早在1915年，sehwefin首次以水玻璃为原料，采用电解电渗析法制得低浓度的硅溶胶，1950年Joseph HBalthiS等利用可溶性有机碱作催化剂，成功的使水和硅粉反应来制备粒径8-15nm的硅溶胶，1951年美国杜邦公司同样以水玻璃为原料，采用离子交换法制得二氧化硅含量为30%的硅溶胶，推动了硅溶胶商业化的进程。

  工业上的离子交换法通常是以水玻璃为原料，经离子交换反应、硅溶胶胶粒增长反应、超滤浓缩等步骤制备出不一样的规格硅溶胶产品。

  该方法是将一定质量浓度的水玻璃在阳离子交换树脂中进行离子交换反应，去除水玻璃中的钠等金属阳离子杂质，制得聚硅酸溶液。将聚硅酸溶液用适量的烧碱或其他试剂作为稳定剂进行稳定化处理，将上步制得的溶液加热并保温静置一段时间，在溶液中逐渐形成晶核，用含晶核的溶液作为晶核长大的母液。在母液中以一定速率滴加聚硅酸溶液，控制滴加速率，加入的聚硅酸溶液中的被母液中的晶核表面吸合，有规则地生长在母液中的晶核上，制得胶粒粒径大小适宜，分布均匀的硅溶胶成品。完成结晶过程的硅溶胶所含含量较低，要采用超滤浓缩处理以提高硅溶胶中的百分含量。

  硅溶胶的制备能够使用不同的工艺路线和不同的原料，水溶性硅酸盐和硅粉均可作为硅的来源，目前工业上常用的生产方法主要有两种，一种是硅粉水解法，另一种是水玻璃离子交换法。

  硅粉水解法是以工业硅粉为原料，在催化剂催化作用下加热，单质硅直接水解得到产品，未反应的硅粉通过压滤机过滤，得到最终产品。该方法制备工艺简单，设备要求低，污水排放量较少，成品中杂质含量少，产品指标易控制，但是原料成本高，产品收率较低，且生产的全部过程中会产生氢气、一氧化碳等易燃易爆气体，此外用该法制备的硅溶胶通常颗粒间的界面不清晰，形貌为非球形且无法控制，通常只是被大量使用在铸造等行业，而在精密抛光等要求更高的领域无大建树。