Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Коллоидный кремнезем находит применение в качестве связующего при получении материалов из высокожаростойких алю-мосиликатных волокон [496]. Для того чтобы поддерживать равномерное распределение связующего, используется такой загуститель, как акриловый полимер [497]. Моор [498] смешивал коллоидный кремнезем с различными видами латекса, коагулировавшего после того, как связующее взаимодействовало с волокнами. Придавать прочность и жесткость органическим листовым волокнистым материалам, а также листам бумаги можно добавлением коллоидного кремнезема [499—502]. При изготовлении форзацной бумаги, используемой для рифления, ее жесткость улучшается за счет пропитки коллоидным кремнеземом [503]. Добавление от 1 до 5 % коллоидного кремнезема в определенного вида бумажные массы придает бумаге прочность, жесткость и т. п. [504]. Нежелательное свойство полиамидных волокон расщепляться и расслаиваться в значительной мере устраняется путем пропитки коллоидным кремнеземом. Кожа способна разбухать и уплотняться после поглощения коллоидного кремнезема [505].
Огнеупорные покрытия
Основным применением коллоидного кремнезема, как это показано в ряде соответствующих патентов, являются защитные покрытия, наносимые для оказания противодействия вы-
Коллоидный кремнезем — концентрированные золи
585
зывающим эрозию эффектам, наблюдаемым при действии расплавленной стали на «поддон» или на основание изложницы, в которую сталь отливается. Такое покрытие продлевает жизнь основанию изложницы и способствует извлечению стального слитка [506]. В составы покрытий, наносимых на поддон, входят тонко измельченное аморфное кварцевое стекло и коллоидный кремнезем. Однако в связи с выделением газообразного водорода из примесей, содержащихся в расплавленном металле, проблема защиты осложняется. Поэтому в состав покрытий добавляется также определенное содержание водорастворимых красителей. Подобные ингибиторы, кроме того, препятствуют выделению водорода из суспензий тонкодисперсных металлов, таких, как цинк, и проникновению водорода в связующее вещество — коллоидный кремнезем. Покрытия представляют собой концентрированные шламы, состоящие из тщательно отобранного по размеру тугоплавкого порошка, перемешанного с концентрированным золем кремнезема, имеющим обычно размер коллоидных частиц 10—50 нм в диаметре. Этот состав должен быть таким, чтобы при распылении на горячий поддон он мгновенно бы затвердевал и дегидратировал и создавалось бы плотное, хорошо связанное покрытие [508]. Для большей прочности Снайдер [509] предложил использовать кремневую кислоту с низкой молекулярной массой (менее чем 90 000). Согласно Полларду [510], стабилизатор дисперсии, добавляемый с целью предотвращения оседания тугоплавких зерен, находящихся в связующем веществе — золе, оказывает благоприятное действие. Автор запатентовал «Xanthomonas» — гидрофильный коллоидный кремнезем, поступивший в продажу наряду с загустителем под названием «Kelzan». Другие составы были запатентованы Керфоттом и Баером [511]. Рушер [512] описывает еще более усложненные составы, которые он использовал в качестве загустителей, агентов против выделения газов адгезионных промоторов, смачивающих реагентов и других типичных усовершенствованных добавок, применяемых для такого весьма специализированного вида продукции.
Изложницы для литья металлов
Коллоидный кремнезем уже давно применяется в литейном производстве. Одним из важных его использований является употребление в качестве связующего при изготовлении огнеупорных изложниц для точного промышленного литья. Применение началось в 1945 г., когда впервые стал доступен коллоидный кремнезем. Коллинз [513] предложил пластичную смесь Для изготовления огнеупорных изложниц, которая включала в себя огнеупорный наполнитель и водный коллоидный кремне-
586
Глава 4
зем вместе с небольшим количеством агента, промотирующего гелеобразование. Клохерти и Эмблем [514] обсудили использование золей кремнезема в этой области. Рейтер [515] запатентовал основную идею об использовании коллоидного кремнезема в качестве связующего в подобных составах, количество электролита в которых регулируется, чтобы катализировать процесс гелеобразования.
Эмблем, Маунтфорд и Морели [516] разработали сложный состав, включающий коллоидный кремнезем и органическое полимерное связующее вещество, который используется при изготовлении внутренней оболочки изложниц, предназначенных для точного промышленного литья.
Технические статьи по вопросу об использовании золей кремнезема при изготовлении изложниц были опубликованы Эмблемой [517, 518].
Были опубликованы различные патенты, охватывающие вопросы нанесения восковых матриц для литья, смешиваемых с золем кремнезема и кислотой [519]; нанесения покрытий концентрированным золем в смеси подкисленный спирт—вода [520]; использования красителя в слое из шлама, который окрашивается после высушивания покрытия [521]; применения оксида алюминия, покрывающего золь кремнезема [522].
Быстрое наращивание керамической изложницы вокруг восковой литейной формы осуществлено Бейером, Моором и Рушером [523] способом, который не требует высушивания системы после каждого нанесения слоя. Приготовлялись две суспензии, содержащие такой керамический порошок, как циркон, причем в одной суспензии порошок находился в концентрированном стабилизированном щелочью золе коллоидного кремнезема, а в другой — в положительно заряженном, покрытом оксидом алюминия коллоидном кремнеземе. Литейная форма попеременно окуналась в указанные смеси или обрызгивалась последними, причем каждая смесь вызывала коагуляцию и гелеобразование в другой смеси [523]. Положительно заряженный шлам может стабилизироваться таким комплексообра-зующим реагентом, как лимонная кислота [524]. Другие методы включают попеременное окунание формы в керамические шламы коллоидного кремнезема или силиката натрия, а основная соль алюминия используется или как коагулянт [525], или как поликатионный агент, вызывающий отстаивание [526]. Формовочные стержни для литейных изложниц могут приготовляться с добавлением коллоидного кремнезема в качестве связующего для формовочной смеси и кремнеземного порошка наряду с добавлением агентов застудневания и смачивания [527].
