Растворимое и жидкое стекло - Корнеев В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 26 Вязкость растворов при изменении концентрации силиката калия при
20 °С
Числа у кривых — массовые отношения БіОг/КгО [13]
Рис. 29 Рнс. 28
Рнс. 27. Максимальная концентрация вЮг растворов разных модулей с предельно допустимой вязкостью по условию транспортирования по трубопроводам при комнатной температуре [2]
Рнс. 28. Зависимость вязкости растворов силиката натрия от модуля раствора при постоянном содержании (%) твердых веществ (числа у кривых) [13]
Рнс. 29. Зависимость вязкости силикатных растворов от температуры [13] / — л=2,4; 13,7% N820; 2 — л=2,9; 10,9% Ыа20; 3 — л=3,2; 9,2% N820; 4 — п=2;
14,5% N320
Рнс. 30. рН растворов силиката натрня при 20 °С [13] Числами у кривых указан силикатный модуль раствора
Рнс. 31. рН растворов силиката калия
при 20 °С [13] Числа у кривых — значения силикатного
модуля раствора
При более точных измерениях прибегают к пикнометрическому методу с обязательным термостатированием.
Одной из важнейших технологических характеристик жидкого \/ стекла является вязкость. Растворы щелочных силикатов — товарный продукт, используемый в больших количествах, поэтому получение и транспортирование жидких стекол желательны в наибольших концентрациях, но именно вязкость раствора, резко возрастая, ограничивает увеличение его концентрации. На рис. 25 и 26 представлена [13] зависимость вязкости натриевых и калиевых растворов силикатов от концентрации при различных модулях. Как видно из рисунков, по достижении некоторого порогового значения концентрации вязкость быстро возрастает. Пороговое значение концентрации зависит от модуля (рис. 27). Для растворов калиевых силикатов пороговые значения концентрации еще меньше. При одном и том же содержании «твердого» вещества в растворе вязкость растворов, особенно концентрированных, имеет глубокий минимум при модуле, равном двум (рис. 28). Вязкость смеси растворов калиевого и натриевого силикатов проходит через максимум при некотором соотношении катионов. Этот максимум смещается в сторону возрастания калиевого компонента при увеличении общего модуля смеси.
Вязкость растворов очень сильно изменяется с температурой (рис. 29). Небольшой подогрев может быть оправдан при перевозке жидких стекол по железной дороге в цистернах.
Вязкость концентрированных силикатных растворов может также сильно зависеть от примеси и способа получения раствора. Поэтому этот параметр не используют для идентификации состава раствора. Однако примеси иногда применяют для модифицирования растворов по вязкости.
Исследователи обычно отмечают, что причина высокой вязкости силикатных растворов по своей природе отлична от растворов высокополимерных органических соединений. Способы определения средней молекулярной массы по величине характеристической вязкости не применимы к растворам щелочных силикатов. Концентрированные растворы с высоким силикатным модулем представляют собой системы, переходные к лиофильным коллоидам. При постоянном содержании щелочи (Ыа20) увеличение силикатного модуля системы ведет к возрастанию вязкости, но, пройдя через область неустойчивых состояний, где система склонна к гелеобразованию (4<«<25), высокомодульные системы снова становятся подвижными, приобретая свойства коллоидного Раствора с очень малой вязкостью. Айлер [2] придерживается мнения, что кремнеземные структуры, имеющие место в безводных стеклах, очень мало или вовсе не связаны с природой кремнезема в образующихся из них водных растворах. В современной технологии использования жидкого стекла [1] отмечается недостаточность стандартизации состава, т. е. концентрации и модуля Раствора для получения заданных технологических свойств. Это
47
Рнс. 32. Время гелеобразования растворов силиката натрия (п=3,22) при 25 °С [Ц рН раствора создан добавлением Н2804 Числами у кривых указана концентрация раствора ЭЮг
обусловлено различным состоянием кремнезема в жидких стеклах одинакового модуля и концентрации. Из различных макросвойств системы вязкость в наибольшей степени отражает различия структур кремнезема в растворах заданного состава, хотя, конечно, недостаточно для однозначной оценки этих структур.
Растворы силикатов натрия и калия имеют сильно щелочную реакцию вследствие гидролиза. На рис. 30 и 31 показана величина рН растворов для различных концентраций и составов. Естественно, с увеличением силикатного модуля системы рН падает при неизменной концентрации щелочи. Растворы щелочных силикатов обладают очень высокой буферной емкостью. Резкое изменение рН наблюдается только после нейтрализации значительной части всей щелочи. рН является важнейшей характеристикой, определяющей устойчивость высокомодульных силикатных растворов, т. е. склонность их к гелеобразованию или коагуляции. С возрастанием рН устойчивость такой системы неограниченно возрастает (рис. 32). Растворы щелочных силикатов в общем случае устойчивы к замораживанию, но при медленном замораживании и оттаивании могут иметь место изменения в анионном составе силикатов. Это тем более справедливо при использовании частично замороженных или неполностью оттаявших растворов. Граничные модули и концентрации, при которых замерзающая система теряет свою устойчивость, не исследованы.
