Растворимое и жидкое стекло - Корнеев В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Известно, что при нагревании концентрированного раствора силиката лития ниже 100 °С он застывает сплошной белой аморфной массой, которая при охлаждении постепенно снова переходит в прозрачный жидкий раствор. Видимо, в этом случае не происходит образования связи Б1—О—1л, но частично дегидратированный при повышении температуры катион осаждает крупные силикатные анионы. Аналогичное явление имеет место в производстве растворов полисиликатов лития автоклавным способом, когда полученная взаимодействием активного кремнезема с раствором ЫОН система после остывания частично разжижается, образуя раствор полисиликата.
Прочная многослойная гидратная оболочка катиона лития, возможно, обусловливает устойчивость весьма концентрированных и высокомодульных растворов силиката и полисиликата лития при хранении, в отличие от калиевых и особенно натриевых растворов, которые при модулях выше 4 обладают малой жизнеспособностью и склонны к самопроизвольному гелеобразованию.
При высыхании жидкого стекла содержание оставшейся в геле воды зависит от температуры и влажности воздуха. С увеличением влажности воздуха при данной температуре гель станет поглощать влагу, т. е. проявлять гигроскопичность. Однако влаго-проницаемость затвердевших гелей мала. По данным Вейла [13], низкотемпературные жидкостекольные калиевые и натриевые связки имеют содержание воды 20—30 масс. % и прочность на разрыв порядка 12—15 МПа. При старении связки обычно теряют значительную часть своей первоначальной прочности. Водостойкость *идкостекольных связок со временем заметно возрастает и позволяет эксплуатировать изделия, но без погружения в воду. После Затвердевания в течение недели (или больше) поверхность изделия может быть обработана различными реагентами для увеличения водостойкости.
103
При склеивании жидкостекольными связками с низкой вя3.1 костью или при нанесении покрытий из них на материалы, способ ные хорошо впитывать влагу (бумага, картон, штукатурка й т. д.), происходит частичное разделение связки. Вода вместе Со щелочными компонентами и частью кремнезема впитывается, оставляя в покрывающем слое полимерную часть кремнезема. Эт0 явление во многих отношениях нежелательно, так как резко изме няются адгезионные и иные свойства покрытия, а также проц. ностные свойства материала во впитавшем слое. Чтобы избежать этого, вязкость связки необходимо увеличить до такой степени, чтобы пропитки покрываемого материала не происходило. При непрерывном конвейерном производстве свойства связки строго подгоняют под покрываемый материал и механическое обору, дование с учетом межоперационного времени.
I
3.2. Поведение жидкостекольных систем ¦ при повышенных температурах I
При умеренном нагревании натриевые жидкие стекла по мере потери влаги увеличивают вязкость и затвердевают, когда содержание воды понижается до 20—30%. Выше 100 °С скорость потери веса снижается и обращается в ноль около' 600 °С, когда гидратные формы кремнезема полностью отдадут воду.
Весьма важен темп нагревания. Если давление насыщенного пара в глубинных слоях стекла окажется выше атмосферного давления, то произойдет вспучивание материала. Этим явлением пользуются для получения пористых материалов, резко снижая внешнее давление в нагретой системе в той стадии, когда жидкое стекло еще сохраняет пластичность. Такой же результат получается при быстром повышении температуры после гранулирования жидкого стекла, так как существует значительный градиент влажности материала от поверхности к центру гранулы [58, 59].
В других случаях, когда жидкое стекло используется как связующее в бетонах, желательно получить наиболее плотные и прочные структуры. Пористость в бетонах возникает как за счет уменьшения объема жидкого стекла в ходе потери влаги и образования крупных пустот, так и из-за возникновения капиллярной пористости затвердевшего жидкого стекла при его дальнейшем высушивании.
Пористость собственно затвердевшего жидкого стекла, высушенного при разных температурах, была определена нами для калиевых систем различных модулей, начиная от трех и кончая золями, стабилизированными калиевой щелочью. Также была измерена удельная поверхность по азоту методом БЭТ. Пористость определяли измерением эффективной плотности (Озф) пикнометри-ческим методом и кажущейся плотности (ек). Затвердевшие в
Таблица 21. Пористость и удельная поверхность самопроизвольно затвердевших в слое составов системы КгО—вЮг-высушенных при разных температурах
Н20,
**"" Исходный раствор Продукт твер дения
Силикатный модуль л Плотность, г/см3 рН Температура сушки, °С Удельная поверхность по азоту, м2/г Пористость. 1— Є«/Є»Ф
3,32 1,24 11,8
5,00 1,19 11,5
10,0 1,16 11,1
42,6 1,12 10,7
20 60
150 20 60
150 20 60
150 20 60
150
1,0 2,2 1,5 1,0 1,0
23,0 10,0 89,6 100,0 130,0
0,05 0,11 0,13 0,07 0,09 0,35 0,28 0,27 0,42 0,39 0,40 0,45
течение недели растворы в слое 2—3 мм затем сушили до постоянного веса при различных температурах. Данные приведены в табл. 21.
Чем ниже модуль жидкого стекла, тем выше проявляется склонность системы изменять при потере воды свой общий объем, мало изменяя сплошность структуры. И наоборот, золи стремятся сохранить свой общий объем, создавая пористость при потере воды.
