Растворимое и жидкое стекло

Наполненные системы

Когда жидкое стекло играет роль связующего между части­цами того или иного наполнителя, прочность структуры, обра­зовавшейся после высыхания при обычной температуре, зависит От многих факторов, но по характеру разлома затвердевшего камня можно определить наиболее слабое место образовавше­гося материала. Разрушение может носить адгезионный характер (по местам стыка связующего и наполнителя) или когезионный (преимущественно по связке или по наполняющему материалу). Жидкое стекло обладает хорошей адгезией к большинству мате­риалов, что легко определяется по углу смачивания. Силикатные Растворы с модулями ниже 3,5—3,7 хорошо смачивают все виды •^органических стекол и керамик, асбест, целлюлозу, натураль - иУю и синтетическую шерсть, волос, нейлон, несмолистое дерево, глины, алюмосиликатные породы, силикатные, карбонатные, фос-

Фатные, окисные минералы. Они дают хороший контакт с щ лезом, алюминием, цинком, свинцом и другими металлическими поверхностями, а также со стиролом и многими пластполимерами Время смачивания при этом может быть разным и в сильно! степени зависеть от вязкости жидкого стекла. Сажа, графит, жиры воски силикатными растворами щелочных металлов не смачивают - ся и действуют как разделяющие слои. Растворы силикато{ четвертичного аммония, особенно такие как силикат тетраэта. ноламмония, обладают лучшей смачиваемостью многих органи­ческих полимерных материалов.

Хорошее смачивание материала обусловливает хорошую адге - зию в затвердевшем состоянии. Поэтому большинство затвердев - ших композиций на жидком стекле разрушаются когезионно или по смешанному механизму. Если от затвердевшей системы тре­буется высокая прочность, то при этом, естественно, исполь­зуются прочные композиционные материалы, значительно пре­вышающие по физико-механическим характеристикам затвердев­шее жидкое стекло. Казалось бы, в этом случае прочность ком­позиции должна была бы определяться физико-механическими свойствами жидкого стекла. Однако даже в простейшем случае склеивания поверхностей различных материалов жидким стеклом обнаруживается разнообразие прочностных характеристик.

Анализ данных табл. 25 показывает, помимо очевидной за­висимости прочностных характеристик от модуля и времени суш­ки, некоторое различие прочности связи разных материалов. Это различие, небольшое при малом времени сушки, становится весьма существенным с его возрастанием. При связывании неоргани­ческих материалов — окислов, карбонатов, кварца, силикатов, алюмосиликатов — разнообразие физико-механических характе­ристик еще более заметно и свидетельствует о не совсем инертном характере связываемого материала. Слой связывающего стекла из-за участия в нем атомов или группировок связываемого мате­риала сплошь и рядом оказывается неоднородным по толщине. Время твердения, т. е. время значительной потери подвижности отдельных элементов взаимодействующей системы, часто слишком мало по сравнению с временем протекания межфазной реакции между связывающим и связываемым материалом. Поэтому ока­зывается, что толстый слой связки менее прочен, чем тонкий

При отработке рецептур силикатных красок время протека­ния межфазной реакции между твердыми компонентами и жидким стеклом определяет живучесть краски. Различные компоненты, используемые в красках, разделяют по их активности в отноше­нии жидкого стекла на ряд групп.

Компоненты пассивные: слюда, титановые белила, кобальто­вые и кадмиевые окисные пигменты, полевой и тяжелый шпат - кирпич. Они не посылают своих ионов в раствор силиката, 11 затвердевшая пленка жидкого стекла оказывается водораств0' римой и с соответствующей прочностью.

Компоненты пониженной активности: мел, мраморная муї тальк, волластонит, окись хрома, двуокись марганца, сурик лезный, черный железо-окисный пигмент, отожженные окись Маг. ния и окись алюминия, различные алюмосиликатные породы кварцевый песок.

Компоненты активные: окись цинка, карбонаты магния, д0. ломит, охра глинистая, брусит, гидраргиллит, мука из битого стекла, бронзовые и алюминиевые пудры, цинковые пыли. Эт| вещества в короткий срок при хорошем измельчении обеспечиваю переход жидкого стекла в твердое водонерастворимое состояние.

Компоненты высокоактивные: известь, компоненты портланд. цемента, окись магния (неотожженная), свинцовый сурик, евин - цовые белила, фторосиликаты.

Предложенная градация очень приближенная. Активность большинства окислов и карбонатов зависит от их происхождения. Как почти во всех гетерогенных реакциях, где твердое вещество реагирует с жидкой фазой, химический состав твердой фазы еще не указывает на кинетику процесса.

Второй способ получения жидких стекол включает прямое рас - гВорение кремнеземсодержащих компонентов в едких щелочах с получением требуемых щелочно-силикатных растворов (жидких стекол) в один этап на одном технологическом переделе. Несмотря ла кажущуюся простоту возможных технологических решений, этот способ не получил значительного промышленного распростра­нения в силу ряда причин, главными из которых являются неста­бильность технологического процесса, определяемая широким диапазоном состава и свойств исходного кремнеземсодержащего сырья, высокие параметры процесса растворения (давление, тем­пература), худшее по сравнению с жидким стеклом из силикат - глыбы качество готового продукта, большее количество промыш­ленных отходов, дефицит едкой щелочи, сложность получения вы­сокомодульных стекол.

В отдельных случаях жидкое стекло производится в каче­стве побочного продукта основного производства [27] или как один из продуктов комплексной переработки минерального сырья [17].