Растворимое и жидкое стекло - Корнеев В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, группа жидких стекол — щелочных силикатных растворов весьма обширна. Входящие в эту группу силикатные системы классифицируют по следующим признакам.
По степени полимерностн кремнезема (числу атомов кремния /, образующих систему силоксановых связей — Э1—О—^ — в процессе полимеризации). При полимеризации кремнезема происходит возрастание его молекулярной массы (М), а при вы-
. 7
соких степенях полимеризации — увеличение размера (0) частиц кремнезема. При определенной степени полимеризации / в щелоч-ных силикатных системах появляется коллоидный кремнезем как в виде золя, так и в виде высокодисперсного гидратированного кремнезема:
мономеры ->- низшие--*¦ высшие --*¦ коллоидный
('=') олигомеры олигомеры кремнезем
(/=1-^-25) (поликремневые (М>106 или
кислоты, 0>5 нм).
М<106)
По химическому составу по мере возрастания щелочности, характеризующейся отношением 5Ю2/М20 мольн. (силикатным модулем системы п) щелочные силикатные системы образуют ряд, соответствующий четырем вышеприведенным формам кремнезема:
высокощелочные--<- жидкие —полисиликаты »- золи
системы стекла (п = 4ч-25) (п>25).
(п<2) (п=2-г-4)
По виду катиона жидкие стекла подразделяют на калиевые, натриевые, литиевые и силикаты органических оснований (наиболее распространены силикаты четвертичного аммония). Синтезируют также смешанные жидкие стекла внутри этих четырех групп.
По содержанию воды в силикатных системах различают:
высоководные системы-->- низководные системы-->¦ порошки.
(легкоподвижные (пасты)
жидкости)
Таким образом, щелочные силикатные системы — жидкие стекла представлены широким диапазоном составов, характеризующихся разной щелочностью, различной природой катионов (включая органические), различным составом силикат-анионов от мономерных до высокополимерных, присутствием в системе коллоидного кремнезема различных форм, различным агрегатным состоянием связок от жидкостей до порошков. В этом многообразии систем традиционные и широко применяемые в промышленности натриевые и калиевые жидкие стекла представлены сравнительно узким диапазоном составов и являются по существу частным случаем жидких стекол. Жидкие стекла, как видно из приведенной классификации, характеризуются широким диапазоном составов, а следовательно, и свойств. Специфической особенностью таких систем является то, что при монотонном (непрерывном) изменении химического состава по мере уменьшения щелочности от высокощелочных систем до золей кремнезема, происходит изменение их свойств, связанное с принципиальными изменениями физико-химической природы растворов, в частности с появлением в системе высокополимерного кремнезема в коллоидной форме.
Практическое использование жидких стекол осуществляется по одному из трех направлений. Первое направление связано
с проявлением жидким стеклом вяжущих свойств — способности к самопроизвольному отвердеванию с образованием искусственного силикатного камня. Уникальной способностью жидкого стекла являются также его высокие адгезионные свойства к подложкам различной химической природы. В этих случаях жидкое стекло выступает в качестве химической связки для склеивания различных материалов, изготовления покрытий и производства композиционных материалов широкого назначения.
Второе направление предусматривает применение жидких стекол в качестве источника растворимого кремнезема, т. е. исходного сырьевого компонента для синтеза различных кремнеземсодер-жащих веществ — силикагеля, белой сажи, цеолитов, катализаторов, золя кремнезема и др.
Третья область относится к применению силикатов щелочных металлов в качестве химических компонентов в составе различных веществ. Это направление предусматривает использование жидкого стекла в синтетических моющих средствах, для отбелки и окраски тканей, при производстве бумаги.
Современные области применения жидких стекол в промышленности и строительстве обширны. Они охватывают машиностроение (связующие для литейных формовочных смесей и противопригарных красок), целлюлозно-бумажную промышленность (пропитка бумажной массы, склеивание), производство жароупорных материалов (растворы и бетоны), кислотоупорных материалов, катализаторов, цеолитов, силикагеля, белой сажи, синтетических моющих средств, производство электросварочных материалов (штучных сварочных электродов и керамических флюсов), силикатных лакокрасочных материалов, приготовление инъекционных составов для укрепления грунтов при строительстве и т. д.
Глава 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ РАСТВОРИМОГО СТЕКЛА
2.1. Безводные щелочные силикатные системы
Сведения о безводных кристаллических и стеклообразных щелочных силикатах и о фазовых соотношениях в соответствующих системах являются основой промышленного синтеза щелочных силикатных стекол (силикат-глыбы) и процесса их превращения в жидкие водные системы. Данные о безводных щелочных силикатах в кристаллическом и стеклообразном состоянии необходимы также для изучения продуктов твердения жидких (раст-
9
8
воримых) стекол в многочисленных объектах в разных отраслях техники и промышленности.
