Растворимое и жидкое стекло - Корнеев В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Высококремнеземистые кристаллические системы переменного состава были синтезированы Дилером [2], Ильиным [18]. Например, n320 (4 —5 ) ЭЮг (30—60) Н20, ^20 (9—16) БЮг (9—12) Н20 и Ь1а20- 195Ю2-22Н20. Ильиным был также получен нерастворимый в воде силикат натрия состава ^20 • 2,55Ю2• Н20. В указанных работах кристаллы осаждали из растворов с меньшим силикатным модулем, чем модуль кристалла. Следовательно, образовавшиеся силикаты обладают некоторой устойчивостью в щелочных средах.
Помимо выделения кристаллических фаз, высокомодульные концентрированные системы способны к образованию аморфных стекловидных продуктов. Так, например, известно, что промышленные растворы силиката натрия (п>3) полностью затвердевают при хранении в закрытой таре в течение нескольких лет.
Получить кристаллический гидратированный кремнезем путем ионного обмена можно не только из кристаллических полисиликатов, но даже из безводных кристаллических метадисиликатов. Например, из р^а251205 осторожным подкислением в растворе метилового спирта получают слоистую структуру гидратированного кремнезема формулы (Н251205) „, . Айлер приводит другие многочисленные примеры получения из различных силикатов кристаллического слоистого гидратированного кремнезема разного строения, но того же состава (Н^гОз)00 . Однако в отсутствии катионов водный кремнезем не кристаллизуется.
Таким образом, в системе Ыа20—ЭЮг—Н20 кристаллические гидросиликаты могут иметь модуль от 0,5 в ортосиликате натрия До бесконечно большой величины в практически чистых кристаллических формах гидратированного кремнезема. При этом высоко-кремнеземистые формы часто имеют переменный состав.
Для рассматриваемой системы весьма характерны стеклообразные и аморфные образования. При высоком давлении пара безводные расплавы силикатов натрия хорошо поглощают воду без нарушения гомогенности системы. Содержание воды в расплаве может достигать 10 масс. % и выше в зависимости от давления паров. Присутствие воды в расплаве резко уменьшает его
29
28
вязкость. Затвердевают такие системы в стекловидные массы, при чем температура затвердевания падает иногда на несколько со градусов. Содержание воды можно увеличивать непрерывно варьируя температуру и давление, и соответственно с увеличение! воды гомогенная система плавно изменяется после охлажд^ ния — от хрупких стекол с высокой твердостью через вязкие плас тичные массы к подвижным растворам. Естественно, в зависимо сти от силикатного модуля и содержания воды некоторые состоя ния оказываются неустойчивыми и проявляют склонность к крис таллизации или образованию коллоидных систем. С другой сто роны, многие кристаллогидраты при нагревании плавятся, боль шей частью инконгруэнтно, и при охлаждении вязких расплаво] легко переохлаждаются, образуя стекла. Оптические, мехащ ческие, электрические свойства таких стекол могут менять^ в широком диапазоне в зависимости от состава.
Стекловидные образования получаются также при высыхани растворов, выпаривании, причем условия проведения процесс; могут существенно изменять свойства образующихся тверды; продуктов. Насыщенные растворы силикатов натрия при комнат ных температурах и несколько выше характеризуются высош вязкостью и склонностью к пересыщению. Пересыщенные рас творы без кристаллизации могут сохраняться длительное время Так, многим исследователям не удавалось получить при t<L\'20 °( безводный метасиликат натрия из каких-либо растворов [13]
Таким образом, система Ыа20—БЮг—Н20 обнаруживает ис ключительное разнообразие возможных состояний, предоставляв широкий выбор технологу при варьировании необходимых свойств Следует добавить, что при высокой температуре и давленш все компоненты рассматриваемой системы, так же как и друга щелочных силикатов, довольно легко транспортируются чере; газовую фазу с парами воды, что необходимо учитывать в соот ветствующих технологиях.
Система КгО—БЮг—НгО. Фазовые равновесия этой системь во многом отличаются от натриевой, несмотря на то что двойнь» безводные системы близки между собой. Отличие определяете! особенностями гидратации ионов калия. Как известно, по сравне нию с солями натрия соли калия редко образуют кристаллоги/1 раты. При обычных температурах для рассматриваемой системь они вообще не характерны, и поэтому там, где в натриевой систем' равновесной донной фазой является тот или иной кристаллогиД рат, в калиевой системе равновесной фазой остается кремнезем В натриевой системе область существования безводных силикатов в равновесии с растворами начинается примерно от 80 °С, хотя он* и труднодостижима из-за малой скорости образования силокса новых связей. В системе КгО—БЮг—Н20 образование равновес ной донной фазы с силоксановыми связями между кремнекисло-родными тетраэдрами начинается выше 200 °С. Ниже этой температуры равновесные с водными растворами силикаты калия вооб'
Рис. 20. Диаграмма фазового равновесия системы К28Ю3— 8Ю2— Н20 [15]
ще не существуют, они разлагаются водой с образованием аморфного кремнезема и раствора щелочи, концентрация кремнезема в котором отвечает насыщению.
