ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Неорганические связующие и загущающие вещества

Одним из сравнительно давно предложенных применений коллоидного кремнезема, полученного из силиката натрия ионным обменом, было его использование для повышения проч­ности керамических цементов [475]. При подобного рода при­менениях коллоидный кремнезем действует при обычной тем­пературе как связующее или загущающее вещество, поскольку превращается в твердый гель. Эффективность цементов нахо­дится в прямой зависимости от прочности геля, и теория этого вопроса уже обсуждалась выше в данной главе.

В некоторых случаях коллоидный кремнезем использовался благодаря своей высокой химической активности. Так, когда стеклянный порошок покрывается коллоидным кремнеземом, то его можно формовать. При нагревании кремнезем расплав­ляется в стекле и получается твердое спекшееся изделие [476]. Прочность при добавлении коллоидного кремнезема в качестве связующего, очевидно, усиливается при погружении системы в спиртовую среду и образовании смеси с этилсиликатом [477, 478]. В том случае, когда необходимо использовать кол­лоидный кремнезем как связующее для кремнеземного порошка, то более прочные связи будут образовываться ниже темпера­туры расстекловывания, что достигается добавлением к золю кремнезема борной кислоты (1—5%) с целью понижения температуры спекания [479]. Сочетание коллоидного кремне­зема и кислых фосфатов поливалентных металлов приводит при нагреве к образованию прочных связей, вероятно, вследствие того, что появляется некоторое количество соединений кремне­зема с фосфат-ионами. Однако при высокой температуре фосфаты, как правило, вызывают понижение прочности.

Повышенная прочность связей в керамических изделиях достигается за счет использования смесей, состоящих из пер­вичного кислого фосфата алюминия и коллоидного кремнезема, при их добавлении к тонкодисперсным тугоплавким порошкам циркония, оксида циркония или оксида алюминия [480]. В ре­зультате реакции Р205 с кремнеземом при относительно низкой температуре образуется высокая прочность связей в тугоплав­ких композициях. Так, золь кремнезема может смешиваться с фосфатом аммония или с другими первичными фосфатами при относительно низком значении рН, н такой золь при минималь­ных его количествах находит применение в качестве связую­щего вещества для тугоплавких порошков [481, 482]. Согласно данным-Ли [483], связующие свойства коллоидного кремнезема улучшаются за счет добавления растворимого четвертичного силиката аммония, такого, например, как силикат тетраметил - аммония, который оказывается в достаточной степени щелоч­ным, чтобы взаимодействовать с коллоидным кремнеземом и вызывать его коалёсценцию в цементируемой структуре.

Рейтер [484] показал возможность типичного применения коллоидного кремнезема в качестве связующего для тугоплав­ких частиц с целью получения огнеупорной керамики. Автор описал способную отливаться в форму смесь коллоидного крем­незема и измельченных в порошок тугоплавких зерен вместе с агентом желатинизации, чтобы вызвать схватывание смеси. Мазиляускус [485] представил обзор работ, имевшихся в 1958 г., об использовании коллоидного кремнезема в керами­ческих изделиях. Прочные связи в подобных керамических веществах образуются при относительно низкой температуре.

Шоуп приготовил гели кремнезема, обладающие очень вы­сокой прочностью, из смесей силиката калия и коллоидного кремнезема, о чем уже упоминалось при рассмотрении вопро­сов о полисиликате калия в гл. 2 (см. лит. к гл. 2 [97, 96]). Такие композиции могут иметь высокую прочность связи в'тех случаях, когда допускается присутствие небольших количеств соли калия.