Растворимое и жидкое стекло - Корнеев В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Плотные, не растрескивающиеся при высыхании пленки и блоки из высокомодульных силикатных систем можно получить, по Дилеру, подбором частиц кремнезема разных размеров, скрепляемых этим растворенным кремнеземом, располагающимся в пустотах. Описанный процесс растворения золей в растворах щелочей следует принимать во внимание при составлении таких композиций.
Растворение активных форм кремнезема в щелочах при повышенных температурах должно протекать, видимо, иным образом, и свойства образующихся систем будут иными. Упоминавшиеся выше вязкие растворы полисиликатов калия, образованные при температурах около 100 °С растворением аморфного кремнезема, Отличаются от рассмотренных нами именно величиной вязкости. Растворы полисиликатов натрия или калия, полученные добавлением к низкомодульному раствору в рассчитанном количестве катионитов в кислотной форме, будут лишены негидратированной Части кремнезема, а самопроизвольно образовавшаяся высоко-Дисперсная фаза гидратированного кремнезема будет иметь значительно более высокую концентрацию, что должно повлиять на вязкость системы и ее устойчивость к гелеобразованию. Срок
жизни таких полисиликатных растворов, особенно высокомодуль-иых должен уменьшаться.
Жизнь полученных нами растворов полисиликатов калия не заканчивается растворением части кремнезема и переходом его в гидратированные формы, что происходит в течение нескольких суток. Позднее начинают развиваться процессы гелеобразования, и система теряет текучесть, что фиксировалось нами измерением вязкости системы, изменение которой отражало процессы гелеобразования. Растворы, будучи маловязкими, длительное время сохраняли ньютоновский характер течения. В связи с этим изменение вязкости в процессе гелеобразования трактовалось с позиции классических представлений, разработанных Эйнштейном. Образование цепочек взаимодействующих частиц кремнезема, ветвясь и разрастаясь, создает вместе с гидратными оболочками относительно неподвижные области, которые, увеличиваясь в объеме, приводят к застудневанию, которое наступает, когда фаза геля приближается к половине общего объема системы. Рассчитав по величине вязкости долю объема фазы геля, мы получили кинетику гелеобразования, представленную на рис. 36.
Обращает на себя внимание различный характер кривых для низкомодульных и высокомодульных растворов. Высокомодульные системы сохраняют кинетику, характерную для золей. Для них скорость образования геля примерно пропорциональна поверхности фазы геля, следовательно с ростом поверхности скорость непрерывно нарастает. Константа скорости гелеобразования зависит от ионной силы раствора и увеличивается с уменьшением модуля раствора. Низкомодульные системы имеют затухающую кинетику, а высокощелочные системы оказываются стабильными. Между стабильными золями и стабильными низкомодульными растворами находится область наименее устойчивых растворов. Следует иметь в виду, что исследованные нами системы не были свободны от ионов натрия. Полисиликаты натрия менее устойчивы по отношению к кристаллизации или гелеобразованию, чем калиевые, особенно в области высоких рН. Для проявления большей устойчивости калиевых систем они должны быть достаточно чистыми от натрия.
Нами исследована зависимость свойств полисиликатных растворов от концентрации при одном и том же модуле (табл. 11) Растворы были получены разведением дистиллированной водой калиевого жидкого стекла модуля 3,31 и концентрации 21,6% Б Юг с последующим добавлением натриевого кремнезоля до общего модуля 5 при комнатной температуре. Старение растворов длилось 1 сут. Кинематическую вязкость измеряли иа шестой день после получения раствора.
При хранении в наименее концентрированном растворе выпадает небольшой осадок, и процесс загустевания визуально ближе к коагуляции. Вероятно, образование осадка приводит к снижению содержания а-БЮг- Как следует из табл. 11, использование разбавленного жидкого стекла при образовании полисиликатног"
68
Таблица 11. Свойства волисиликатиых растворов разной концентрации
Массовая доля о/ /0 Плотность, г/см3 а-БіО», % рН Кинематическая вязкость, м2/с- І0"6 Время гелеобразования, сут
КгО ЫагО
12,7 3,82 0,10 1,155 7,60 11,36 1,9 93
15,6 4,70 0,13 1,191 9,25 11,36 3,0 84
17,6 5,31 0,15 1,226 9,33 11,36 4,4 43
19,1 5,76 0,16 1,242 9,08 11,36 4,7 27
20,3 6,10 0,17 1,259 9,00 11,36 8,2 17
21,6 10,2 — 1,300 19,5 11,78 14,2 _
18,3 — 0,78 1,124 0,78 10,77 1,8
Примечание. В последних двух строках приведены физико-химические характеристики использованного калиевого жидкого стекла и натриевого кремнезоля.
Таблица 12. Свойства растворов полисиликатов лития
Модуль Массовая доля, % Плотность, г/см3 Вязкость, сПа-с рН Срок хранения при 25 °С, мес
ьио
4,8 20 2,1 1,17 1,2 < 11,0 12
8,5 20 1,2 1,17 0,8 11,0 12
раствора практически ие меняет таких характеристик, как содержание а-БЮг и рН раствора, что косвенно свидетельствует о неизменности полимерного состава. Вязкость полисиликатного раствора меняется симбатио с изменением вязкости жидкого стекла при разбавлении.
