Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Корнеев В.И. -> "Растворимое и жидкое стекло" -> 47

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 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 92 >> Следующая

Нейтрализация жидкого стекла кислыми газами, в том числе углекислым газом, используется в литейном деле для приготовления форм и стержней. Песок, очищенный от пыли, смачивается небольшим количеством жидкого стекла, из этой смеси формуется изделие, которое затем отверждается продувкой углекислым газом в течение 0,5—2 мин. Жидкого стекла требуется так мало, что оно не заполняет все пространство между зернами, но каждая песчинка обволакивается раствором. Таким образом, вся структура остается пористой, с большой поверхностью контакта с углекислым газом. Это создает идеальные условия для использования кислых газов: пористая структура и тонкий слой раствора силиката, покрывающий каждую песчинку. Однако если необходима высокая прочность системы, то она достигается, прежде всего, наиболее плотной упаковкой зерен песка, что, помимо давления формования, требует определенного распределения зерен по размерам и оптимальной вязкости жидкого стекла. При этом зависимость прочности от содержания стекла в системе проходит через острый максимум. Часть этой зависимости представлена
109
2 1 1-1-1-' '
?O 21 22 23 24 25 Жидкое стекло, насс. %
Рис. 44. Зависимость прочности на разрыв от содержания жидкого стекла (Na20 • 3,3 Si02, q= 1,39 г/см3) в смеси с песком после сушки до постоянного веса при 49 °С [13]
на рис. 44. Условие максимальной прочности иногда не согласуется с обеспечением необходимой пористости. При непродолжительной продувке, когда жидкое стекло сохраняет щелочную реакцию, процесс идет по уравнению: 20Н~+С02-^Н20+СОз , и карбонат-ион с ионом натрия образуют кристаллогидрат' Na2C03 • 10Н2О, который при стоянии на воздухе выветривается, а при нагревании до ?=32 °С плавится в собственной кристаллизационной воде.
Более продолжительная продувка приведет к менее щелочной, близкой к нейтральной, реакции жидкого стекла, и в этих условиях образуется бикарбонат натрия по реакциям:
он-+со2->-нсо^;
СО|-+Н20+С02—2НСОГ.
Бикарбонат натрия начинает разлагаться при температуре выше 50 °С с выделением С02 и образованием Na2C03.
После продувки углекислым газом литейные формы просушивают нагретым воздухом, после чего в вяжущей системе остаются частично гидратированный кремнезем и сода. Слабощелочная среда обусловливает адгезию вяжущего к песку, но при высокой температуре во время заполнения металлом литьевых форм ионы натрия способствуют спеканию и создают проблемы при отделении отливок от форм и при регенерации песка.
При использовании вяжущих систем очень часто возникают два противоречивых требования. После приготовления система должна сохранять необходимые для укладки технологические свойства, т. е. обладать достаточно высокой жизнеспособностью; с другой стороны, после укладки вяжущее должно быстро набирать прочность. Продувка углекислым газом или дымовыми ra-
llo
Зами с последующей просушкой в этом отношении удобна, обеспе-[Ивая в нужный момент быстрое схватывание, но неприемлема для утверждения сплошных больших масс.
Когда вяжущие системы используются на потоке в непрерывном производстве, где время от одной операции до другой жестко регламентировано, удобно пользоваться жидкими отвердителями, которые смешиваются с жидким стеклом в виде раствора или тонкой эмульсии. К таким отвердителям относятся сложные эфиры легких органических кислот, а также эфиры угольной и кремневой кислот, омыляющиеся под действием щелочи жидкого стекла:
КСООГ+ОН-^СОСГ + гГОН.
Различные эфиры имеют свои константы скорости этой реакции. Но большинство используемых эфиров-отвердителей весьма ограниченно растворимы и образуют самостоятельную фазу в виде капель эмульсии. Вокруг этих капель образуются силикатные полупроницаемые мембраны, которые разрываются осмотическим давлением, и механизм действия таких отвердителей оказывается сложным. Состав отвердителя смешением различных эфиров и замедляющих или ускоряющих добавок подбирается для данного технологического объекта, а также отрабатывается его необходимая дозировка.
Примерные скорости взаимодействия отдельных эфиров с жидким стеклом приведены ниже:
Эфир Время, мни
Моноацетат этиленгликоля ' <1
Диацетат этиленглнколя ~45
1,3-диацетат глицерина ~4
Триацетат глицерина ~90
1,2-пропиленкарбонат 4—6
Особое место среди отвердителей, повышающих модуль жидкого стекла, занимают фторсиликаты щелочных металлов. Их особенность заключается в том, что они не только взаимодействуют со щелочью, понижая ее содержание, но выделяют при своем разложении кремнекислоту, которая в твердеющей системе заметно уплотняет ее, понижая пористость. Реакция протекает между фторсиликатным ионом и ионами гидроксила
SiF§-+40Fr^Si(OH)4 + 6F-.
Это типичная реакция замены лиганда в комплексах, но* она сопровождается сменой координационного числа атома кремния и, как часто бывает в таких случаях, комплексы со смешанными лигандами оказываются крайне неустойчивыми. Реакция обратима и в кислых средах протекает в обратном направлении.
111.
Введение порошка 1Ча251Рб в натриевое жидкое стекло, как и в других случаях смешения с твердыми кислыми отвердителями сразу вызывает коагуляцию силиката и гелеобразование вокруг зерна. Поэтому порошок фторсиликата натрия обычно предвари, тельно смешивают с наполнителем, а затем уже с жидким стеклом Иногда, как например при приготовлении жидких самотвердеющих смесей в литейном деле, используют раствор кремнефтористой кислоты. Реакция в этом случае протекает очень быстро, и чтобы сохранить хоть на несколько минут живучесть системы, кислоту берут в количестве, нейтрализующем только часть (1/4 или 1/3) общей щелочи жидкого стекла. При получении кислотостойких бетонов и замазок кремнефторид натрия, в соответствии с отработанными на практике рецептурами, вводят в количестве большем, чем нужно для нейтрализации всей щелочи жидкого стекла [67]. Так например, для нейтрализации всей щелочи, содержащейся в натриевом жидком стекле (п=3, о=1,45 г/см3), кремне-фторида натрия требуется чуть меньше 16% от массы стекла, при п=2 и о=1,40 г/см3 необходимо 18 масс. % кремнефторида натрия. Рекомендуемые рецепты предлагают 25—30 масс. % Маг51Р6 для кислотостойких замазок. После нейтрализации всей щелочи жидкого стекла разложение фторсиликата натрия полностью прекратится, и это означает, видимо, что в затвердевшей системе практически целесообразно одновременное присутствие и Ма251Р6, и 51(ОН)4- Полезно также отметить, что в кислой среде написанная реакция пойдет в обратном направлении, если 1ЧаР, образовавшийся при изготовлении замазки, будет присутствовать в системе в достаточной концентрации. Поэтому отмывка №Р после затвердевания будет способствовать увеличению кислото-стойкости как из-за удаления открытого для влаги ЫаР, так и вследствие вступления в реакцию еще части Ма251Р6 и забивки пор кремнегелем.
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 92 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed