Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Рейтер [484] показал возможность типичного применения коллоидного кремнезема в качестве связующего для тугоплавких частиц с целью получения огнеупорной керамики. Автор описал способную отливаться в форму смесь коллоидного кремнезема и измельченных в порошок тугоплавких зерен вместе с агентом желатинизации, чтобы вызвать схватывание смеси. Мазиляускус [485] представил обзор работ, имевшихся в 1958 г., об использовании коллоидного кремнезема в керамических изделиях. Прочные связи в подобных керамических веществах образуются при относительно низкой температуре.
Шоуп приготовил гели кремнезема, обладающие очень высокой прочностью, из смесей силиката калия и коллоидного кремнезема, о чем уже упоминалось при рассмотрении вопросов о полисиликате калия в гл. 2 (см. лит. к гл. 2 [97, 96]). Такие композиции могут иметь высокую прочность связи в'тех случаях, когда допускается присутствие небольших количеств соли калия.
Формующиеся тугоплавкие изделия
Тугоплавкие изделия различных типов приготовлялись или из одного чистого кремнезема, или при использовании кремнезема в качестве связующего для керамических частиц. Бергна [486] описывает изготовление прозрачных брусков, подобных брускам из «плавленого кварца», путем горячего прессования (при 1200°С и давления 140 кг/см2 в течение 5 мин) чистого кремнеземного порошка с добавлением полученного распылительной сушкой коллоидного кремнезема.
Бергна и Симко [487] за счет уплотнения и спекания предварительно очищенного и высушенного распылением коллоидного кремнезема получали непрозрачные изделия, похожие на изделия из «плавленого кварца», но обладавшие в два раза большей прочностью на поперечный разрыв. Это достигалось вследствие образования в изделиях цилиндрических или тонне-леподобных пор, которые действовали как «ограничители трещин». Такая новая, ранее не существовавшая структура получается в процессе уплотнения сферических гранул геля кремнезема диаметром 1 мкм. При прессовании, перед тем как вся масса подвергается обжигу, остаются макропоры между гранулами. Внутри сферических гранул первичные частицы коллоидного кремнезема полностью спекаются, образуя непористый кремнезем, тогда как между сферами остаются макропоры, формирующие связанную трехмерную сетку каналов,
Коллоидный кремнезем — концентрированные золи
583
которые не сокращаются полностью в процессе спекания всей массы. Такое изделие имеет плотность, равную 91—99 % рассчитанной. Если же температура повышается до такой точки, когда все макропоры полностью сокращаются, и при этом достигается 100 %-ная рассчитанная теоретически плотность материала, то прочность изделия при этом падает до прочности обычного плавленого кварца.
Формующиеся изделия из чистого кремнезема могут приготовляться в результате спекания прочного, плотного геля кремнезема, приготовленного из смеси силиката калия и силиката натрия, как это описывал Шоуп (см. лит. к гл. 2, [96]).
Тугоплавкий материал приготовлялся смешиванием коллоидного кремнезема и основного хлорида алюминия, взятых в таких соотношениях, чтобы образовать муллит. Используя золлоидный кремнезем в качестве связующего для муллитового лорошка, формуют муллитовое огнеупорное изделие при 1300°С [489]. Подобным же образом огнеупорные изделия из силлиманита получались в результате связывания силлиманитного порошка смесью коллоидного кремнезема и основного хлорида алюминия, действующей на порошок как связующее. Для получения изделия вся масса подвергалась обжигу при 1300— 1400°С [488].
Не относящиеся, строго говоря, к керамике формующиеся при обычной температуре металлические изделия, обладающие повышенной теплопроводностью, могут приготовляться из металлических порошков с добавлением коллоидного кремнезема и латекса в качестве связующей смеси [490]. Когда коллоидный кремнезем смешивается с частицами тугоплавкого порошка и такая смесь отливается в форме, то при этом керамические частицы могут оседать и сегрегировать. К тому же по мере высушивания всей массы коллоидный кремнезем будет мигрировать к поверхности раздела с водой, и поэтому внутренняя часть оказывается обедненной связующим веществом. По указанной причине, как -правило, необходимо принимать меры, чтобы гель кремнезема оставался внутри массы, или по крайней мере надо создать условия для развития тиксотропии, предотвращающей миграцию коллоидного кремнезема. Это достигается либо путем регулирования рН до области значений, где происходит застудневание в течение известного периода времени, либо добавлением агента, способного затормозить процесс гелеобразования. Таким веществом может являться соль кремнефтористоводородной кислоты, медленно выделяющая НЕ. Другим подходом может оказаться добавление порошкообразного силикатного стекла щелочных металлов, которое будет медленно растворяться и вызывать гелеобразо-вание [491].
584
Глава 4
Связующие для волокон
Неорганическое связующее для неорганических волокон приготовляется посредством диспергирования глины в коллоидном кремнеземе с последующим подкислением до рН 3,5 и добавлением соли алюминия, например формиата. Блок, изготовленный из изоляционных стеклянных волокон, связанных с указанным составом, остается превосходным материалом при повышенной температуре [492]. Смесь коллоидного кремнезема и поливинилового спирта запатентована как связующее при получении изоляционного материала из стеклянных волокон, причем такой материал остается связанным даже после того, как поливиниловый спирт выжигается [493]. Коллоидный кремнезем может притягиваться к неорганическому волокнистому материалу в результате введения положительно заряженного крахмала в коллоидный кремнезем. Этим улучшается связывание смесей, содержащих асбестовые и алюмосиликатиые волокна [494]. Жаростойкий отражающий изоляционный материал приготовляется за счет связывания волокнистого титаиата калия со смесью из латекса и коллоидного кремнезема [495].
