Растворимое и жидкое стекло - Корнеев В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Натриевые жидкие стекла обычно выпускают в пределах значений силикатного модуля от 2,0 до 3,5 при плотности растворов от 1,3 до 1,6 г/см3. Калиевые жидкие стекла характеризуются значениями силикатного модуля 2,8—4,0 при плотности 1,25— 1,40 г/см3.
Промышленностью нашей страны выпускаются в основном натриевые жидкие стекла, в меньших масштабах производятся калиевые жидкие стекла, а литиевые и жидкие стекла на основе четвертичного аммония выпускаются в виде отдельных опытных партий. Преимущественное производство натриевых жидких стекол по сравнению с калиевыми и тем более литиевыми стеклами и стеклами на основе четвертичного аммония объясняется большей доступ-
5
ностью сырья и дешевизной при приемлемом уровне некоторых технических свойств стекла, например величины адгезии к различным подложкам.
В соответствии с действующей нормативно-технической доку, ментацией в нашей стране выпускаются «стекло натриевое жидкое», «стекло калиевое жидкое», а также смешанные калиево-натриевые и натриево-калиевые жидкие стекла. Другие виды жидких стекол выпускаются по временным техническим условиям и стандартам предприятий. Производство жидкого стекла (растворение силикат-глыбы, р-астворение кремнезема в щелочах) рассредоточено по многочисленным предприятиям —¦ потребителям жидкого стекла, относящимся к различным отраслям народного хозяйства.
Номенклатура промышленных (коммерческих) жидких стекол, выпускаемых за рубежом, например в США, отличается от отечественной большим диапазоном составов и значений силикатного модуля, особенно в области низкомодульных жидких стекол с силикатным модулем ниже 2,40, а также существованием промышленного производства жидких стекол на основе четвертичного аммония, безводных и гидратированных порошков щелочных силикатов.
Жидкие стекла — растворы щелочных силикатов натрия и калия являются представителями более обширного класса водорастворимых силикатов и жидких стекол, выпускаемых в промышленных масштабах. К водорастворимым силикатам относятся кристаллические безводные силикаты натрия и калия, кристаллические и аморфные гидросиликаты натрия и калия в виде порошков и др. Аморфные порошки гидросиликатов щелочных металлов, выпускаемые за рубежом [ 1 ], характеризуются составами в пределах 5Ю2/М20=2—3,5 при содержании связанной воды 15—20%. Такие порошки получают, как правило, распылительной сушкой концентрированных жидких стекол и высокотемпературной гидратацией стекловидных силикатов; порошки сыпучи, быстро растворяются в холодной и горячей воде. Кристаллические гидросиликаты промышленного производства относятся обычно к кристаллогидратам двузамещенного ортосиликата Ыа2Н25Ю4, содержащим чаще всего 4 или 8 молекул связанной воды. Этот гидросиликат называют также метасиликатом с формулами ЫаоО- БЮч- 5Н9<Э н №20-5Ю2-9Н20.
Перечисленные выше продукты — жидкие стекла, стекловидные силикаты, гидросиликаты в кристаллическом и аморфном состоянии — являются так называемыми низкомодульными силикатами с мольным соотношением 8Ю2/М20=1—4. Необходимость улучшения некоторых свойств композиционных материалов на их основе, таких как водостойкость и термические свойства, привели к разработке «высокомодульных жидких стекол» — полисиликатов щелочных металлов. К полисиликатам относят [2] силикаты щелочных металлов (силикатный модуль от 4 до 25), пред-6
ставляющие собой переходную область составов от жндкнх стекол до кремнезолей, стабилизированных щелочью. Полисиликаты характеризуются широким диапазоном полимерности анионного состава и являются дисперсиями коллоидного кремнезема в водном растворе силикатов щелочных металлов. Синтез и практическое применение полисиликатов в качестве связующего позволили заполнить существовавший пробел в системе щелочных силикатных связующих, которые, таким образом, представлены тремя группами по мере уменьшения щелочности: растворимые (жидкие) стекла, полисиликаты, золи кремнезема.
Сравнительно новую область науки о водорастворимых силикатах, нашедшую в настоящее время"значительный практический выход, составили силикаты органических оснований. Синтез этого класса соединений основан на способности кремнезема растворяться в области рН выше 11,5 в органических основаниях различной природы, прежде всего в четвертичных аммонийных основаниях. Четвертичные аммонийные основания — продукты замещения водорода в аммиаке органическими радикалами (N1^— ион четвертичного аммония) — являются достаточно сильными основаниями для растворения в них кремнезема. Водорастворимые силикаты этого класса — силикаты четвертичного аммония — характеризуются общей формулой [N(1^1, И2, Рч3, И^Ь О-пЭЮг, где И|, Р\2, 1?з, Рч4— водородный ион, арил-, алкил- или алка-нолгруппы.
Растворы силикатов четвертичного аммония — это обычно высококремнеземные лиофильные стабильные дисперсные системы, в которых кремнезем присутствует как в колллоидных формах, так и формах, характерных для истинных растворов. Их производят часто в тех случаях, когда натриевые или калиевые аналоги таких систем оказываются недостаточно устойчивыми. Растворенный кремнезем в таких системах представляет собой олигомеры со степенью полимерности 10—25, размер частиц коллоидного кремнезема возрастает от 5 до 60 нм в зависимости от значения силикатного модуля системы в пределах 2—12. Наибольшее практическое применение нашли низшие алкил- и алканолпроизводные — силикат тетрабутиламмония, силикат тетраэтиламмония, силикат тетраэтаноламмония. Отсутствие в этой группе водорастворимых силикатов ионов щелочных металлов, а также возможность широкого варьирования составом органических оснований открыли новые области применения таких водорастворимых силикатов, отличные от традиционных.
