Растворимое и жидкое стекло - Корнеев В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Уже упоминалось, что соли алюминия полностью гидролизу-ются в избытке раствора щелочного силиката. Взятые в стехио-метрических соотношениях, эти реагенты образуют хлопьевидные 62
осадки, в которых можно предполагать присутствие силиката алюминия. Реакция в растворе между щелочными силикатами и алюминатами дает целый набор связок, обладающих ценными техническими свойствами. Кроме того, на этой реакции основано получение в автоклавных условиях малорастворимых щелочных алюмосиликатов — искусственных цеолитов, в которых ион щелочного металла легко обменивается в водных средах на щелочноземельные ионы или ионы тяжелых металлов.
Реакции жидких стекол с некоторыми металлами и металлоидами основаны исключительно на щелочных свойствах силикатных растворов, поэтому с высокомодульными стеклами они практически не протекают. Такими реакциями являются реакции дис-пропорционирования галогенов и серы в щелочных растворах с образованием галогенидов и гипогалогенидов и, соответственно, сульфидов и гипосульфитов. Кальций, барий и щелочные металлы восстанавливают водород из воды, и эта реакция с растворами силикатов протекает при любых рН практически до конца. Металлический цинк, алюминий, кремний в мелкодисперсном состоянии тоже вытесняют водород из воды при высоких рН, образуя твердеющие системы. В частности хорошо известны цинковые противокоррозионные покрытия по железу на жидкостекольной основе. В щелочных силикатных системах окисление цинка, кремния и алюминия может замедляться на какой-то стадии взаимодействия, при этом образуются не вспучивающиеся в дальнейшем от выделения водорода самотвердеющие системы. Подобной активностью по отношению к жидким стеклам обладают некоторые силициды, в частности силицид железа.
2.5. Высокомодульные водные силикатные системы
К высокомодульным относятся водные силикатные системы с модулем примерно выше 4. Это те силикатные системы, которые нельзя получить растворением в воде безводного силикатного стекла соответствующего модуля или растворением кремнезема в щелочах. Они нашли широкое и разнообразное применение, что с начала 1950-х гг. дало толчок к их глубокому исследованию, изучению методов их производства и контроля.
Высокомодульные щелочные силикатные системы можно условно разделить на две группы. Системы с силикатным модулем выше 25 обычно называют золями. Это чисто коллоидные растворы с частицами кремнезема определенных размеров, стабилизиро-ванные щелочами. Несмотря на полимерное происхождение, о кремнеземе уже говорят не как о полимере, а как о частицах кремнезема размерами от 2—3 нм и выше. Другая группа образует так называемые полисиликатные растворы с модулем от 4 до 25 и. являйся, по существу, переходной от истинных растворов к коллоид-
63
ным системам. Как отмечалось, растворы щелочных силикатов с модулем даже ниже 2 содержат сложные полисиликатные анио-ны. Это тем более справедливо для высокомодульных систем, где доля полисиликатных ионов высока. Поэтому название «полисиликатные растворы», не отражая нового их качества, является условным. Полисиликатные растворы натрия или калия характерны неустойчивостью по отношению к гелеобразованию или коагуляции. Устойчивость таких систем, помимо других факторов, зависит от концентрации кремнезема в системе. Время жизни полисиликатных растворов может быть настолько мало, что вынуждает использовать их по месту производства или производить на месте потребления.
Применение водорастворимых силикатов основано главным образом на использовании свойств кремнеземной составляющей, в то время как катионы могут быть или заменены один другим, или выведены в конечном продукте из системы, что происходит во многих случаях применения силикатов четвертичного аммония. Технологические свойства водных растворов, богатых кремнеземом, существенно отличаются от свойств низкомодульных систем, так же как и свойства композиций, образующихся в результате высыхания или твердения полисиликатных растворов и золей. Поэтому высокомодульные системы имеют свои особые области применения, расширяющие возможности использования водных щелочных силикатов в хозяйственной деятельности.
2.5.1. Полисиликаты щелочных металлов
Если вслед за Дилером [2] полагать, что кремнезем в щелочном растворе с модулем 2 находится в истинно растворенном неколлоидном состоянии, а все содержание кремнезема в растворах сверх модуля более 2 имеет коллоидный характер, то окажется, что в области полисиликатных растворов коллоидный кремнезем составляет от 50 до примерно 92% от общего содержания кремнезема. Размер частиц коллоидного кремнезема и степень их обводненности может быть существенно разной в растворах одного и того же состава и зависит от способа получения.
В монографии [2] указывается, что растворы полисиликата натрия с модулем 4—6 можно получить добавлением раствора жидкого стекла к концентрированному золю кремнезема с размерами частиц 5—25 нм и концентрация кремнезема в растворе может достигать 20% 5Ю2. При этом на начальных стадиях процесса наблюдается гелеобразование, но при старении или непродолжительном нагревании раствор становится прозрачным с невысокой вязкостью. Длительного хранения или нагревания такие растворь1 не выдерживают, в них выделяется кристаллический осадок. Пр^ использовании вместо золя растворов кремневой кислоты с низкой молекулярной массой получают растворы полисиликатов натрия
