Коагуляция кремнезема из силикатных растворов нейтральными электролитами и водорастворимыми органическими веществами
Названный процесс широко представлен в технологии получения кремнегелей, силикагелей, ксерогелей. Он непосредственно не используется в вяжущих системах, но весьма важен для понимания формирования физико-механических характеристик кремнегелей, образующихся при отверждении жидкого стекла кислотами. Как уже упоминалось, при постепенном подкислении раствора силиката до рН = 9—10 в щелочной среде происходи7 интенсивное укрупнение силикатных анионов за счет более мелки* в связи с нейтрализацией отрицательных зарядов на кремнезем? кислотой. При этом образуются не рыхлые агрегаты, а достаточно плотные компактные частицы. Этот рост останавливается прй
112
Дальнейшем понижении рН и уступает место гелеобразованию, г е. формированию пространственной сетки из этих первичных частиц практически без изменения концентрации кремнезема в любом элементе объема системы. Эта сетка после промывки и сушки, сопровождающейся усадкой, является основой ксерогеля, пористость, плотность, прочность и другие характеристики которого зависят от величины первичных частиц кремнезема, выраставших перед гелеобразованием, от плотности сетки из этих частиц и характера разрушений сетки при усадке. С гелеобразованием конкурирует другой процесс — коагуляция. Он заключается в том, что первичные частицы кремнезема сшиваются гидратированными ионами натрия [Na(H20)6] + или другого электролита с образованием очень непрочных рыхлых агрегатов, которые легко пептизируются при разбавлении раствора. Эти агрегаты, будучи высушены до ксерогелей, образуют тонкие кремнеземные порошки, практически не обладающие механической прочностью.
Процесс коагуляции происходит для данной концентрации силикатного раствора и данного рН при создании определенной пороговой концентрации электролита. При этом нужно учитывать и сам силикат в качестве электролита. Коагуляция сопровождается большим или меньшим осаждением образовавшихся агрегатов, и концентрация кремнезема перестает быть одинаковой в люБой части системы.
Центрифугированием можно усилить процесс разделения осадка и маточного раствора.
Когда в раствор силиката, обычно тоже частично нейтрализованного, добавляют спирты, кетоны или другие водорастворимые органические вещества или насыщают раствор аммиаком, происходит расслоение системы на две жидкие фазы. В «органической» фазе оказывается большая часть кремнезема с модулем более высоким, чем исходный, в «водной» фазе концентрируются электролиты: соли и щелочи. Концентрация кремнезема в «органической» фазе может быть доведена до высоких степеней и в дальнейшем использована для получения кремнегелей. Оба процесса — введение электролитов или органических веществ в жидкое стекло — с физико-химической точки зрения, объединяет потеря Устойчивости силикатного раствора в результате перераспределения воды между компонентами.
Существует огромное количество предложенных технологий, в Которых, варьируя температуру процесса, тип и концентрацию Добавляемой соли, концентрацию и модуль силикатного раствора, время выдержки системы при низком, но щелочном рН, получают структуры, обладающие самой различной пористостью, прочностью в затвердевшем состоянии. Этот опыт, весьма подробно Писанный Айлером [2], полезно знать и учитывать при создании Т°Г0 или иного варианта отверждения жидкого стекла в вяжущих системах.
" Заказ 23 ИЗ