Растворимое и жидкое стекло - Корнеев В.И.
Скачать (прямая ссылка):
С другой стороны, в водных средах в силу того же поляризУ' ющего действия ион лития сильно гидратирован и, помимо первой координационной сферы из четырех молекул, он прочно удержи"
вает вторую гидратную оболочку, поэтому гидродинамический радиус иона лития в растворах наибольший по сравнению с радиусами ионов всех щелочных металлов. Энергия гидратации иона лития также наибольшая. Поэтому затруднен переход от гид-ратированных ионов лития в растворе к связям Li—О—Si в кристалле, и наоборот. В этом состоит основная особенность системы ц20—Si02—Н20. Как известно, практически невозможно растворением безводных силикатов лития, кроме ортоформы, получить жидкое стекло в технологически приемлемой концентрации. Но и безводные силикаты лития из его водных растворов также не кристаллизуются при обычных температурах. По этой же причине растворением активных форм кремнезема в литиевых щелочах получают стабильные растворы, содержащие 10—20% Si02 и даже больше. Растворение в автоклаве при температурах 150—250°С позволяет существенно ускорить процесс и использовать менее активные формы кремнезема. Однако при повышенных температурах в автоклаве модуль раствора оказывается не выше 2—2,5. Образовавшийся в автоклаве высокомодульный осадок, если кремнезема было взято больше, способен медленно растворяться в образовавшемся растворе при охлаждении, повышая его модуль. Известно также, что концентрированные растворы силиката лития при нагревании выше 80 °С выделяют белый аморфный осадок, который растворяется при охлаждении раствора, восстанавливая прозрачность. Состав осадка не соответствует определенному соединению, хотя некоторые исследователи полагают, что он содержит аморфный моногидрат метасиликата лития. Так или иначе, образование осадка свидетельствует, что при повышении температуры оказывается возможным ионам лития в некоторой степени дегидратироваться и перейти к связям Li—О—Si.
Образование связей Li—О—Si происходит не только при повышении температуры, но и при увеличении концентрации электролита, когда появляется дефицит воды и ее начинает не хватать для образования законченных гидратных оболочек. Так, например, скорость растворения кремнезема в растворах LiOH возрастает с увеличением концентрации щелочи до 2,5 н, а затем начинает падать. Понижение скорости растворения кремнезема имеет место при добавлении гидроокиси лития к концентрированным растворам натриевой или калиевой щелочи. В обоих случаях поверхность растворения кремнезема, вероятно, частично блокируется группировками Si—О—Li.
Одна из отличительных особенностей литиевых жидких стекол заключается в том, что они устойчивы по отношению к гелеобразо-ванию, коагуляции, кристаллизации в широком диапазоне модулей и концентраций. Используя силикагели или золи в качестве источника кремнезема при растворении в литиевой щелочи, можно получить жидкие стекла в области полисиликатов с модулями от 4 до 25. Непременным условием при этом является отсутствие Д-РУгих катионов.
I
36
Растворы полисиликатов при очень высокой концентрации студнеобразны, однако при старении на холоде разжижаются
Литиевая щелочь применяется также для стабилизации крем, незолей различной дисперсности. При этом образуются системы с высокими модулями, отличающиеся по свойствам от золей стабилизированных иными щелочами. В частности, устойчивость таких золей сохраняется при частичном замещении воды органи-ческими растворителями. Гидроокись лития может быть использована также для модифицирования свойств растворов силикатов натрия или калия, или материалов на их основе.
Пленка, образующаяся после сушки литиевого жидкого стекла, отличается повышенной водостойкостью по сравнению с жид. кими стеклами на иной основе. Недостаток воды, возникающий при высыхании, способствует образованию связей 1_л—О—Увеличение температуры сушки значительно повышает водостойкость.
Полисиликаты лития используются наиболее широко в качестве связующего для антикоррозионных покрытий на основе цинка. Такие покрытия обладают высокой устойчивостью в морской воде, в различных грунтовых водах. Существует много вариантов цинковых антикоррозионных покрытий с использованием силикатов или полисиликатов лития, отличающихся различными добавками, модифицирующими то или иное свойство покрытия. Например, тонкие пленки силикатов лития служат для защиты оптических стекол.
Водостойкость красок на основе силикатов лития сохраняется и при использовании других наполнителей. Она обеспечивается не только образованием связей 1_л—О—Б!, но и возможностью существенно повысить содержание кремнезема в связующем за счет увеличения модуля жидкого стекла. Широкому применению литиевых жидких стекол препятствует высокая цена лития и его соединений.
2.4. Водные растворы щелочных силикатов
В общем случае содержание воды в щелочных силикатах может изменяться от нуля до 100% без потери гомогенности. Это обусловлено очень высокой склонностью их к метастабильным состояниям. При изменении содержания воды состояние системы меняется в диапазоне от хрупких стекол до чистой воды. Для низкомодульных систем (меньше единицы) такие плавные изменения менее характерны: эти системы склонны к кристаллизации и переходу к гетерофазному состоянию как в расплавах при высокой температуре, так и в водных растворах при низкой температуре. В высокомодульных системах то или иное свойство системы большей частью плавно изменяется с изменением концентрации щелочного силиката, практически не обнаруживая на графиках каких-либо изломов или перегибов. Иногда возникает вопрос являются ли растворы щелочных силикатов истинными раствора-
