Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Корнеев В.И. -> "Растворимое и жидкое стекло" -> 27

Растворимое и жидкое стекло - Корнеев В.И.

Корнеев В.И., Данилов В.В. Растворимое и жидкое стекло — СПб.: Стройиздат, 1996. — 216 c.
Скачать (прямая ссылка): liquidglas.djvu
Предыдущая << 1 .. 21 22 23 24 25 26 < 27 > 28 29 30 31 32 33 .. 92 >> Следующая

с более высокими модулями. Растворы полисиликатов калия проявляют несколько большую стабильность. Использование 30% $?02 золей и растворов силиката калия с модулем 3 позволяет получить полисиликатные растворы с модулем от 10 и выше, но приливание раствора силиката натрия к такому золю приводит к немедленному загустеванию системы. Вязкий раствор полисиликата калия с модулем около 6 образуется также при осторожном нагревании раствора силиката калия с аморфным кремнеземом.
Нами были получены растворы полисиликатов калия путем приливания по каплям концентрированного раствора КОН к крем-незолю с концентрацией БЮг около 24% при интенсивном перемешивании. Диаметр частиц в исходном золе был около 14 нм. Растворы с модулем меньше 10 к окончанию приливания щелочи становились молочного цвета, но через 6—24 ч восстанавливали прозрачность. Кинематическая вязкость измерялась в день получения раствора.
Результаты исследования полученных растворов представлены в табл. 10. Обнаружено, что многие свойства раствора непрерывно меняются, т. е. растворы представляют собой «живущие» системы. Динамика происходящих изменений в системе прослеживалась путем измерения во времени рН раствора, его вязкости, концентрации растворимого кремнезема (а-БЮг, масс. %), определяемой фотоколориметрическим методом [26], снятия ИК-спект-ров раствора и получения на электронном микроскопе снимков дисперсной фазы раствора, адсорбированной на пленке.
Таблица 10. Свойства растворов полисиликатов калия
№ опыта , Модуль п. Массовая ДОЛЯ, % Плотность, г/см3 рН после старения Кинематическая вязкость, м2/с-106 Время гелеобра-зования, сут
ЭЮг к2о
1 3,9 18,7 7,6 1,223 11,4 2,5 со
2 5,2 19,8 6,0 1,219 11,3 2,5 34
3 6,5 20,5 5,0 1,217 11,2 2,5 12
4 19,3 22,6 1,8 1,175 11,1 2,4 14
5 38,8 22,3 0,9 1,165 10,8 2,2 30
Исходный 106 23,6 0,35 1,164 9,4 2,15 ,00
золь
Изменение концентрации растворимого кремнезема (а-БЮг) в системе при ее старении, а также изменение рН раствора приведено на рис. 35 а, б. Во всех случаях содержание а-БЮг на ранних стадиях процесса взаимодействия золя и щелочи после их смеше-Ния больше, чем на более поздних стадиях. Характер изменения концентрации растворимого кремнезема носит, таким образом, Экстремальный характер. Поверхность дисперсной фазы со временем возрастает, а не уменьшается. Узкая полоса поглощения в ИК-спектре с минимумом 1140—1150 см-1, характерная для термически обработанного безводного золя, практически исчезает
^ Заказ 23 се
64
i 1 1 roo ' шГ 1 ? ' «б ' яй"
время, ч
Рис. 35. Изменение a=Si02 (а) и рН (б) при старении калиевых полнсиликатиых растворов Модуль раствора: / — 3,9; 2 — 5,2; 3 — 6,5; 4 — 9,3; 5 — 38,8
Рис. 36. Кинетика гелеобразования в растворах полисиликатов калия с разными модулями
Время существования растворов, сут (см. рис. 35)
для низкомодульных полисиликатных растворов и примерно ь времени достижения максимума, смещаясь в низкочастотную об ласть и расширяясь, охватывает диапазон 980—1110 см"1. На бе лее поздних стадиях старения эта широкая полоса поглощен» сужается, и ее минимум охватывает область 1040—1100 см" Не углубляясь в детали результатов проведенного исследова ния, остановимся только на сущности происходящих при жизй Полисиликатных растворов процессов. При добавлении щелоч' к золю она быстро усваивается, так что рН раствора не соотве' ствует концентрации прибавленной щелочи, но растворимые фор мы кремнезема начинают возрастать гораздо, позже. Вероятна прибавленная щелочь переводит золь в раствор в форме, близко к мономерной. При достаточно высокой концентрации низкопол' мерных форм кремнезема усиливаются их конденсация и гидроли-' это высвобождает гидроксильные ионы, которые снова вступав в реакцию растворения исходного золя. Этот процесс в итоге пр11 водит к образованию фазы полимерного кремнезема, которая о1 личается от исходной более высокой степенью гидратации. Пс верхность вновь образующейся фазы гидратированного кремнез* ма велика, и поэтому удельная поверхность кремнезема расте
66
fio нашим расчетам, 1 моль ОН- ионов переводит в раствор примерно в 2 раза больше молей SiCb. Частицы новой фазы не увеличиваются до больших размеров, а, как это свойственно самопроизвольно образующимся кремнезолям, останавливаются в росте, достигнув порядка 5—7 нм. Фазу, сформированную из таких частиц, можно видеть на снимках с электронного микроскопа.
Термодинамической основой такого процесса перехода от безводных форм к гидратированным является повышенная растворимость безводных золевых частиц по отношению к гидратным формам полимерных силикатов. Поверхность вновь образующейся фазы, по нашим оценкам, составляет 1500—2000 м2/г. Скорость процесса затухает в течение 1—5 сут в связи с уменьшением рН раствора и появлением отрицательных зарядов на вновь образующейся поверхности или, иными словами, за счет адсорбции гид-роксильных ионов на растущей фазе. Описываемый процесс соответствует многочисленным наблюдениям при определении растворимости кремнезема в щелочных средах, когда во многих случаях равновесная концентрация кремнезема устанавливается сверху, т. е. со стороны пересыщенных растворов. Такого же рода процесс происходит при гидратации цементных фаз, где раствор оказывается пересыщенным по отношению ко вновь образующимся гидратным формам силикатов. В высокомодульных полисиликатных системах к моменту затухания процесса большая часть кремнезема остается в исходном безводном состоянии. Таким образом, полисиликатный раствор, образованный добавлением к золю концентрированной щелочи, состоит из уменьшившихся в размерах частиц исходного золя, высокодисперсной фазы гидратированного кремнезема с размерами частиц не выше 5—7 нм и кремнезема, находящегося в растворе в виде ионных олигомерных форм.
Предыдущая << 1 .. 21 22 23 24 25 26 < 27 > 28 29 30 31 32 33 .. 92 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed