コロイド状シリカは、微細な非晶質で非多孔質、典型的には球状のシリカ粒子が液相中に懸濁した物質である。テトラエチルオルトシリケート(TEOS)を原料として、シュトバー法によって製造されることがある。
通常、それらは静電的に安定化された水相中に懸濁されています。コロイドシリカの粒子密度は2.1~2.3 g/ cm³の範囲です。
ほとんどのコロイド状シリカは、直径約30~100ナノメートルの粒子径を持つ単分散懸濁液として調製される 。多分散懸濁液も合成可能であり、粒子径の範囲はほぼ同じである。より小さな粒子は安定化が難しく、150ナノメートルをはるかに超える粒子は沈降しやすい。
コロイドシリカは、アルカリケイ酸塩溶液を部分的に中和してシリカ核を形成する多段階プロセスで製造されることがほとんどです。コロイドシリカ粒子のサブユニットは通常1~5 nmの範囲です 。これらのサブユニットが結合しているかどうかは、重合条件に依存します。水ガラス(ケイ酸ナトリウム)溶液を最初に酸性化すると、Si(OH) 4 が生成されます。
pHが7未満に低下した場合、または塩が添加された場合、単位は鎖状に融合する傾向があります。これらの生成物はシリカゲルと呼ばれることが多いです。pHが中性よりわずかにアルカリ性に保たれている場合、サブユニットは分離したままで、徐々に成長します。これらの生成物は沈降シリカまたはシリカゾルと呼ばれることが多いです。コロイドシリカの表面からの水素イオンは水溶液中で解離する傾向があり、高い負電荷を生じます。Si原子の一部をAlで置換すると、特に中性点より低いpHで評価した場合に、コロイドの負電荷が増加することが知られています。コロイドシリカは非常に小さいため、表面積が非常に大きくなります。
コロイド懸濁液はpH調整によって安定化され、その後、通常は蒸発によって濃縮される。得られる最大濃度は粒子サイズによって異なる。例えば、50 nmの粒子は50重量%以上の固形分濃度まで濃縮できるが、10 nmの粒子は懸濁液が不安定になりすぎるため、約30重量%の固形分濃度までしか濃縮できない。