Жидкое стекло

Жидкое стекло - это водный раствор силиката натрия или калия, воздушно вяжущее, изготавливаемое путем обжига смеси, состоящей из кварцевого песка и соды, представляет собой коллоидный раствор кремниевой кислоты. Жидкое стекло варят в стеклоплавильных печах, также как и стекло, полученный раствор застывает и твердеет, превращаясь в прозрачные куски или глыбы(силикат-глыбы), силикат-глыбы растворимы в воде, при повышении температуры и давления(6-7 атм.) образуется вязкая жидкость, которую используют в строительном производстве.

Полученное стекло после дробления растворяют в воде. Жидкое стекло применяется для укрепления грунтов, при производстве бетонов со специальными свойствами (кислотоупорных, огнеупорных, жаростойких), огнезащитных красок и других материалов.

Основными составляющими жидкого стекла являются:

Na2SiO3nH2O и K2SiO3nH2O,

n- силикатный модуль жидкого стекла.

В соответствии с действующей нормативно-технической документацией в нашей стране выпускаются "стекло натриевое жидкое", "стекло калиевое жидкое", а также смешанные калиево-натриевые и натриево-калиевые жидкие стекла. Другие виды жидких стекол выпускаются по временным техническим условиям и стандартам предприятий.

Промышленностью нашей страны выпускаются в основном натриевые жидкие стекла, в меньших масштабах производятся калиевые жидкие стекла, а литиевые и жидкие стекла на основе четвертичного аммония выпускаются в виде отдельных опытных партий.

    Натриевые жидкие стекла  обычно выпускают в пределах  значений силикатного модуля  от 2,0 до 3,5 при плотности растворов  от 1,3 до 1,6 г/см3 . Калиевые жидкие  стекла характеризуются значениями  силикатного модуля 2,8-4,0 при плотности 1,25-1,40 г/см3.

Жидкое стекло содержит от 50-70 % воды.

Жидкое стекло твердеет медленно, поэтому для ускорения твердения к нему добавляют катализатор:

Na2SiF6

Na2SiO3+ Si(OH)4+2NaOH

При введении Na2SiF6 в жидкое стекло протекают следующие реакции:

Гидролиз

Na2SiF6+4H2O= Si(OH)4+2NaF+4HF

HF+ NaOH= NaF+ H2O

  Жидкое стекло принято характеризовать: по виду щелочного катиона (натриевые, калиевые, литиевые, четвертичного аммония); по массовому или мольному соотношению в стекле SiO2 и M2О (где М- это K , Na, Li или четвертичный аммоний), причем мольное соотношение SiO2/M2O принято называть силикатным модулем жидкого стекла n; по абсолютному содержанию в жидком стекле SiO2 и M2O в масс.%; по содержанию примесных оксидов Al2O3 , Fe2O3, CaO , MgO, SO3 и др.; по плотности растворов жидкого стекла ( г/см3). Химический состав жидких стекол характеризуют по содержанию кремнозема и других оксидов, независимо от конкретной формы их существования в растворе. В некоторых странах в характеристику жидких стекол включают также значение вязкости в растворе.

Практическое использование жидких стекол осуществляется по одному из трех направлений.

Первое направление связано с проявлением жидким стеклом вяжущих свойств - способности к самопроизвольному отвердеванию с образованием искусственного силикатного камня. Уникальной способностью жидкого стекла являются также его высокие адгезионные свойства к подложкам различной химической природы. В этих случаях жидкое стекло выступает в качестве химической связки для склеивания различных материалов, изготовления покрытий и производства композиционных материалов широкого назначения.

Второе направление предусматривает применение жидких стекол в качестве источника растворимого кремнозема, т.е. исходного сырьевого компонента для синтеза различных кремнеземсодержащих веществ - силикагеля, белой сажи, цеолитов, катализаторов, золя кремнезема и др.

Третья область относится к применению силикатов щелочных металлов в качестве химических компонентов в составе различных веществ. Это направление предусматривает использование жидкого стекла в синтетических моющих средствах, для отбелки и окраски тканей, при производстве бумаги.

Современные области применения жидких стекол в промышленности и строительстве обширны. Они охватывают машиностроение (связующие для литейных формовочных смесей и противопригарных красок), целлюлозно-бумажную промышленность (пропитка бумажной массы, склеивание), производство жароупорных материалов (растворы и бетоны), кислотоупорных материалов, катализаторов, цеолитов, силикагеля, белой сажи, синтетических моющих средств, производство электросварочных материалов (штучных сварочных электродов и керамических флюсов), силикатных лакокрасочных материалов, приготовление инъекционных составов для укрепления грунтов при строительстве и т.д.