Раствор хспэ в толуоле и жидкое стекло – огнезащитный состав для горючих материалов – патент РФ 2202577

огнезащитный состав для горючих материалов - патент РФ 2202577

Изобретение относится к составам, придающим огнестойкость горючим строительным и конструкционным материалам. Состав включает раствор хлорсульфированного полиэтилена в органическом растворителе и жидкого стекла в виде водного раствора силикатов металлов или четвертичного аммония. Сочетание компонентов в определенном соотношении позволяет получить материалы, имеющие первую группу огнезащитной эффективности при расходе композиции 0,3-1 кг/м2. 1 табл. Изобретение относится к составам, придающим огнестойкость горючим строительным и конструкционным материалам, а именно к покрытию, защищающему от возгорания древесину, полимерные и другие горючие строительные материалы. Известно большое число составов на основе водорастворимых силикатов [1-9]. Недостатком большинства из них является сложная рецептура и высокая цена состава. Например, огнезащитный вспучивающийся состав на основе жидкого стекла, дополнительно содержащего мочевино-формальдегидную смолу, дициандиамид, вспученный перлит, двуокись титана и асбест [2]. Наиболее близким к предлагаемому покрытию является состав, содержащий от 15 до 80% силиката щелочного металла в гранулированной форме 15-40% вулканизированного органического связующего до 40% органической смолы, способной к обугливанию, и до 50% наполнителя [10]. Целью настоящего изобретения является создание высокоэффективного огнезащитного покрытия, предотвращающего возгорание древесины и других строительных материалов на основе жидкого стекла. Поставленная цель достигается путем использования состава на основе жидкого стекла в смеси с раствором хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) в органическом растворителе. Авторы неожиданно обнаружили, что жидкое стекло смешивается с растворами хлорсульфированного полиэтилена в толуоле и других сходных органических растворителях в широком диапазоне концентраций и образует стойкие эмульсии. В качестве жидкого стекла можно использовать водные растворы силикатов щелочных металлов или четвертичного аммония. В частности, пригодно низкомодульное натриевое жидкое стекло по ГОСТ 13078-81, имеющее показатели, приведенные ниже. Массовая доля двуокиси кремния - 24 - 35%
Массовая доля окиси натрия - 7 - 25%
Силикатный модуль - Более 2
Плотность - Более 1,3 г/см3
Массовая доля для нелетучих веществ - Более 25%
В качестве раствора ХСПЭ можно использовать промышленные лаки, например лак ХП 734 по ТУ 6-00-5763450-82-89 или лак ХСПЭ-Л по ТУ 6-00-5763450-83-89. Оптимальными являются растворы хлорсульфированного полиэтилена марки ХСПЭ - 20 "И", содержащего 25-30% хлора и 1,5-2% серы. В качестве растворителей используют толуол, ксилол, бутанол, нефтяной сольвент и др. Такой полимер хорошо горит, однако, в сочетании с жидким стеклом образует вспучивающееся покрытие, предохраняющее нижележащие материалы от возгорания. В таблице приведены примеры возможных рецептур состава для покрытия, отвечающих целям настоящего изобретения. В качестве раствора ХСПЭ использован лак ХП-734, а в качестве жидкого стекла - натриевое низкомодульное жидкое стекло по ГОСТ 13078-81.:
Получение готовых композиций осуществляется путем кратковременного перемешивания соответствующих компонентов без подогрева
Предлагаемая композиция может дополнительно содержать пигменты, например двуокись титана, наполнитель, например тальк, гидрослюды или вспученный перлит, ПАВ, например галогениды четвертичного аммония и красители, например анилиновые. Проведенные испытания огнезащитных свойств по ГОСТ 16363-98 показали, что вышеприведенные составы по примерам 1-4 при горении древесины относятся к материалам, имеющим первую группу огнезащитной эффективности при расходе композиции 0,3-1 кг/м
2
. Данный состав, получивший торговую марку XT-81, можно использовать для создания долговечных покрытий по древесине внутри помещений или под навесом, например для огнезащиты деревянных стропил в чердачных помещениях. Источники научно-технической информации
1. US Патент 3725095, НКИ 106-75, 26.11.68 (оп. 03.04.1973), Weidman V. W., Yates P.S. 2. Aвт.св. СССР 542756, С 09 К 21/14, 24.12.74, Касымбеков С.К., Таубкин С.И., Колганова М.Н. 3. Aвт.св. СССР 610851, С 09 К 21/02, 05.07.76, Гедеонов П.П. Лаптев Е. В., Савкин Н.П. и др. 4. Авт.св. СССР 715607, С 09 К 21/02, Гедеонов П.П., Савельев А.М., Остапец В.Ф. и др. 5. Авт. св. СССР 850644, С 09 К 21/02, Гедеонов П.П., Остапец В.Ф., Галкин Л.Б., Бондаренко В.Г. 6. Авт. св. СССР 854971, С 09 К 21/04, 11.11.79, Гедеонов П.П., Остапец В.Ф., Лопин А.И. 7. Авт.св. СССР 937403, С 04 В 28/26, 11.04.80, Агабеков Н.М., Слипченко К.А. 8. Авт. св. СССР 1180379, С 09 К 21/00, 13.06.83, Гаврильченко В.З., Бадалов Э.А., и др. 9. Авт. cв. СССР 1413085, С 04 В 28/26 03.04.86, Садакова В.Н., Левичев А.Н., Бурьяненко В.Н. и др. 10. Патент Великобритании 1604072, МКИ С 08 К 3/34, опубл. 2.12.81.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Состав для огнезащитного покрытия, содержащий от 1 до 50 мас.% раствора хлорсульфированного полиэтилена в органическом растворителе и от 50 до 99 мас.% жидкого стекла в виде водного раствора силикатов щелочных металлов или четвертичного аммония.

www.freepatent.ru

Огнезащитный состав для горючих материалов

 

Изобретение относится к составам, придающим огнестойкость горючим строительным и конструкционным материалам. Состав включает раствор хлорсульфированного полиэтилена в органическом растворителе и жидкого стекла в виде водного раствора силикатов металлов или четвертичного аммония. Сочетание компонентов в определенном соотношении позволяет получить материалы, имеющие первую группу огнезащитной эффективности при расходе композиции 0,3-1 кг/м

2. 1 табл.

Изобретение относится к составам, придающим огнестойкость горючим строительным и конструкционным материалам, а именно к покрытию, защищающему от возгорания древесину, полимерные и другие горючие строительные материалы.

Известно большое число составов на основе водорастворимых силикатов [1-9]. Недостатком большинства из них является сложная рецептура и высокая цена состава. Например, огнезащитный вспучивающийся состав на основе жидкого стекла, дополнительно содержащего мочевино-формальдегидную смолу, дициандиамид, вспученный перлит, двуокись титана и асбест [2]. Наиболее близким к предлагаемому покрытию является состав, содержащий от 15 до 80% силиката щелочного металла в гранулированной форме 15-40% вулканизированного органического связующего до 40% органической смолы, способной к обугливанию, и до 50% наполнителя [10]. Целью настоящего изобретения является создание высокоэффективного огнезащитного покрытия, предотвращающего возгорание древесины и других строительных материалов на основе жидкого стекла. Поставленная цель достигается путем использования состава на основе жидкого стекла в смеси с раствором хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) в органическом растворителе. Авторы неожиданно обнаружили, что жидкое стекло смешивается с растворами хлорсульфированного полиэтилена в толуоле и других сходных органических растворителях в широком диапазоне концентраций и образует стойкие эмульсии. В качестве жидкого стекла можно использовать водные растворы силикатов щелочных металлов или четвертичного аммония. В частности, пригодно низкомодульное натриевое жидкое стекло по ГОСТ 13078-81, имеющее показатели, приведенные ниже. Массовая доля двуокиси кремния - 24 - 35% Массовая доля окиси натрия - 7 - 25% Силикатный модуль - Более 2 Плотность - Более 1,3 г/см
3
Массовая доля для нелетучих веществ - Более 25% В качестве раствора ХСПЭ можно использовать промышленные лаки, например лак ХП 734 по ТУ 6-00-5763450-82-89 или лак ХСПЭ-Л по ТУ 6-00-5763450-83-89. Оптимальными являются растворы хлорсульфированного полиэтилена марки ХСПЭ - 20 "И", содержащего 25-30% хлора и 1,5-2% серы. В качестве растворителей используют толуол, ксилол, бутанол, нефтяной сольвент и др. Такой полимер хорошо горит, однако, в сочетании с жидким стеклом образует вспучивающееся покрытие, предохраняющее нижележащие материалы от возгорания. В таблице приведены примеры возможных рецептур состава для покрытия, отвечающих целям настоящего изобретения. В качестве раствора ХСПЭ использован лак ХП-734, а в качестве жидкого стекла - натриевое низкомодульное жидкое стекло по ГОСТ 13078-81.: Получение готовых композиций осуществляется путем кратковременного перемешивания соответствующих компонентов без подогрева Предлагаемая композиция может дополнительно содержать пигменты, например двуокись титана, наполнитель, например тальк, гидрослюды или вспученный перлит, ПАВ, например галогениды четвертичного аммония и красители, например анилиновые. Проведенные испытания огнезащитных свойств по ГОСТ 16363-98 показали, что вышеприведенные составы по примерам 1-4 при горении древесины относятся к материалам, имеющим первую группу огнезащитной эффективности при расходе композиции 0,3-1 кг/м
2
. Данный состав, получивший торговую марку XT-81, можно использовать для создания долговечных покрытий по древесине внутри помещений или под навесом, например для огнезащиты деревянных стропил в чердачных помещениях. Источники научно-технической информации 1. US Патент 3725095, НКИ 106-75, 26.11.68 (оп. 03.04.1973), Weidman V. W., Yates P.S. 2. Aвт.св. СССР 542756, С 09 К 21/14, 24.12.74, Касымбеков С.К., Таубкин С.И., Колганова М.Н. 3. Aвт.св. СССР 610851, С 09 К 21/02, 05.07.76, Гедеонов П.П. Лаптев Е. В., Савкин Н.П. и др. 4. Авт.св. СССР 715607, С 09 К 21/02, Гедеонов П.П., Савельев А.М., Остапец В.Ф. и др. 5. Авт. св. СССР 850644, С 09 К 21/02, Гедеонов П.П., Остапец В.Ф., Галкин Л.Б., Бондаренко В.Г. 6. Авт. св. СССР 854971, С 09 К 21/04, 11.11.79, Гедеонов П.П., Остапец В.Ф., Лопин А.И. 7. Авт.св. СССР 937403, С 04 В 28/26, 11.04.80, Агабеков Н.М., Слипченко К.А. 8. Авт. св. СССР 1180379, С 09 К 21/00, 13.06.83, Гаврильченко В.З., Бадалов Э.А., и др. 9. Авт. cв. СССР 1413085, С 04 В 28/26 03.04.86, Садакова В.Н., Левичев А.Н., Бурьяненко В.Н. и др. 10. Патент Великобритании 1604072, МКИ С 08 К 3/34, опубл. 2.12.81.

Формула изобретения

Состав для огнезащитного покрытия, содержащий от 1 до 50 мас.% раствора хлорсульфированного полиэтилена в органическом растворителе и от 50 до 99 мас.% жидкого стекла в виде водного раствора силикатов щелочных металлов или четвертичного аммония.

РИСУНКИ

Рисунок 1

findpatent.ru

Огнезащитный состав для горючих материалов

Изобретение относится к составам, придающим огнестойкость горючим строительным и конструкционным материалам. Состав включает раствор хлорсульфированного полиэтилена в органическом растворителе и жидкого стекла в виде водного раствора силикатов металлов или четвертичного аммония. Сочетание компонентов в определенном соотношении позволяет получить материалы, имеющие первую группу огнезащитной эффективности при расходе композиции 0,3-1 кг/м2. 1 табл.


Изобретение относится к составам, придающим огнестойкость горючим строительным и конструкционным материалам, а именно к покрытию, защищающему от возгорания древесину, полимерные и другие горючие строительные материалы. Известно большое число составов на основе водорастворимых силикатов [1-9]. Недостатком большинства из них является сложная рецептура и высокая цена состава. Например, огнезащитный вспучивающийся состав на основе жидкого стекла, дополнительно содержащего мочевино-формальдегидную смолу, дициандиамид, вспученный перлит, двуокись титана и асбест [2]. Наиболее близким к предлагаемому покрытию является состав, содержащий от 15 до 80% силиката щелочного металла в гранулированной форме 15-40% вулканизированного органического связующего до 40% органической смолы, способной к обугливанию, и до 50% наполнителя [10]. Целью настоящего изобретения является создание высокоэффективного огнезащитного покрытия, предотвращающего возгорание древесины и других строительных материалов на основе жидкого стекла. Поставленная цель достигается путем использования состава на основе жидкого стекла в смеси с раствором хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) в органическом растворителе. Авторы неожиданно обнаружили, что жидкое стекло смешивается с растворами хлорсульфированного полиэтилена в толуоле и других сходных органических растворителях в широком диапазоне концентраций и образует стойкие эмульсии. В качестве жидкого стекла можно использовать водные растворы силикатов щелочных металлов или четвертичного аммония. В частности, пригодно низкомодульное натриевое жидкое стекло по ГОСТ 13078-81, имеющее показатели, приведенные ниже. Массовая доля двуокиси кремния - 24 - 35%

Массовая доля окиси натрия - 7 - 25%
Силикатный модуль - Более 2
Плотность - Более 1,3 г/см3
Массовая доля для нелетучих веществ - Более 25%
В качестве раствора ХСПЭ можно использовать промышленные лаки, например лак ХП 734 по ТУ 6-00-5763450-82-89 или лак ХСПЭ-Л по ТУ 6-00-5763450-83-89. Оптимальными являются растворы хлорсульфированного полиэтилена марки ХСПЭ - 20 "И", содержащего 25-30% хлора и 1,5-2% серы. В качестве растворителей используют толуол, ксилол, бутанол, нефтяной сольвент и др. Такой полимер хорошо горит, однако, в сочетании с жидким стеклом образует вспучивающееся покрытие, предохраняющее нижележащие материалы от возгорания. В таблице приведены примеры возможных рецептур состава для покрытия, отвечающих целям настоящего изобретения. В качестве раствора ХСПЭ использован лак ХП-734, а в качестве жидкого стекла - натриевое низкомодульное жидкое стекло по ГОСТ 13078-81.:
Получение готовых композиций осуществляется путем кратковременного перемешивания соответствующих компонентов без подогрева
Предлагаемая композиция может дополнительно содержать пигменты, например двуокись титана, наполнитель, например тальк, гидрослюды или вспученный перлит, ПАВ, например галогениды четвертичного аммония и красители, например анилиновые. Проведенные испытания огнезащитных свойств по ГОСТ 16363-98 показали, что вышеприведенные составы по примерам 1-4 при горении древесины относятся к материалам, имеющим первую группу огнезащитной эффективности при расходе композиции 0,3-1 кг/м2. Данный состав, получивший торговую марку XT-81, можно использовать для создания долговечных покрытий по древесине внутри помещений или под навесом, например для огнезащиты деревянных стропил в чердачных помещениях. Источники научно-технической информации
1. US Патент 3725095, НКИ 106-75, 26.11.68 (оп. 03.04.1973), Weidman V. W., Yates P.S. 2. Aвт.св. СССР 542756, С 09 К 21/14, 24.12.74, Касымбеков С.К., Таубкин С.И., Колганова М.Н. 3. Aвт.св. СССР 610851, С 09 К 21/02, 05.07.76, Гедеонов П.П. Лаптев Е. В., Савкин Н.П. и др. 4. Авт.св. СССР 715607, С 09 К 21/02, Гедеонов П.П., Савельев А.М., Остапец В.Ф. и др. 5. Авт. св. СССР 850644, С 09 К 21/02, Гедеонов П.П., Остапец В.Ф., Галкин Л.Б., Бондаренко В.Г. 6. Авт. св. СССР 854971, С 09 К 21/04, 11.11.79, Гедеонов П.П., Остапец В.Ф., Лопин А.И. 7. Авт.св. СССР 937403, С 04 В 28/26, 11.04.80, Агабеков Н.М., Слипченко К.А. 8. Авт. св. СССР 1180379, С 09 К 21/00, 13.06.83, Гаврильченко В.З., Бадалов Э.А., и др. 9. Авт. cв. СССР 1413085, С 04 В 28/26 03.04.86, Садакова В.Н., Левичев А.Н., Бурьяненко В.Н. и др. 10. Патент Великобритании 1604072, МКИ С 08 К 3/34, опубл. 2.12.81.

Формула изобретения


Состав для огнезащитного покрытия, содержащий от 1 до 50 мас.% раствора хлорсульфированного полиэтилена в органическом растворителе и от 50 до 99 мас.% жидкого стекла в виде водного раствора силикатов щелочных металлов или четвертичного аммония.


MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за
поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 20.06.2009

Дата публикации: 10.12.2011



bankpatentov.ru

САМОТВЕРДЕЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ЖИДКОГО СТЕКЛА | Лако-красочные материалы

Свойства жидкого стекла

Свойства водных растворов силикатов щелочных металлов и их способность вступать в физико-химическое взаимодействие с раз­личными веществами в большой мере определяются свойствами безводных силикатов — силикатных стекол. Безводные силикаты щелочных металлов изучены значительно лучше, чем их водные растворы. Существует несколько гипотез о строении силикатных стекол.

Все гипотезы допускают наличие в стекле высокополимерного, апериодического, но не лишенного отдельных упорядоченных ми­крообластей каркаса, приближающих стекло к кристаллической структуре.

Различные точки зрения по вопросу внутреннего строения крем­неземистого стекла могут быть сведены к двум важнейшим: к тео­рии пространственной сетки Захариазена и цепочечной гипотезе Сосмэна — Тарасова. По мнению большинства исследователей, расхождения между этими представлениями носят больше каче­ственный, чем количественный характер. Строение стекол лучше описывается той или иной теорией в зависимости от их состава и сложности.

Согласно современным представлениям стекла щелочных сили­катов являются частным случаем рассмотренных систем. Они со­стоят из кремнекислородных комплексов, несущих отрицательный заряд, степень сложности и разветвленности которых может быть различной, и катионов металлов (Na+, К+ и т. д.). Для этих стекол характерно наличие связи двух типов: ионно-ковалентной (связь Si—О) и ионной (Me—О). Как показало изучение строения ряда силикатов [74], при большом содержании щелочных окислов сили­каты состоят из щелочных или слоистых радикалов — Si—О—Si, сшитых катионами щелочного окисла. В этом случае свойства сте­кол будут определяться ионной связью. При малом содержании щелочных окислов образуются каркасные (непрерывные) струк­туры, а свойства стекол будут определяться ионно-ковалентной связью.

Детальным изучением диаграммы состояния бинарной системы Na20—Si02 установлено существование трех определенных сили­катов натрия: 2Na20-Si02, Na20-Si02 и Na20-2Si02. По данным П. Н. Григорьева и М. А. Матвеева, к числу индивидуальных кристаллических силикатов натрия, обнаруживаемых современ­ными методами, относится также трисиликат натрия Na20-3Si02. Растворимость силикатов натрия в воде ухудшается по мере увели­чения их модуля.

По представлениям С. К. Дуброво и О. А. Шмидт, процесс взаи­модействия силикатов натрия с водой и их растворение протекают в две стадии. На первой стадии происходит обмен ионов натрия стекла на ионы водорода раствора, вследствие чего на поверхности образуется слой кремневой кислоты, составляющей вместе с крем­неземом исходного стекла защитный слой на его поверхности. На второй стадии происходит взаимодействие защитного слоя с обра­зовавшимся щелочным раствором, вызывающее растворение крем­невой кислоты на поверхности.

Было установлено, что при взаимодействии силикатов натрия с водой вся переходящая в раствор кремневая кислота находится в молекулярной степени дисперсности. При этом, по мнению М. А. Матвеева, стеклообразные щелочные силикаты переходят в раствор, не гидролизуясь, и диссоциируют в растворе на ком­плексные гидратированные ионы щелочного металла и кремнекис — лородные анионы.

Система Na20—Si02—Н20 была изучена в интервале темпе­ратур 10—450° С. При постепенном выпаривании водных растворов метасиликата натрия, по данным Р. Айлера [1] и Ю. Вейла, могут быть выкристаллизованы гидратированные метасиликаты различных типов, например Na2Si03-5h30; Na2Si03-6h30; Na2Si03-8h30 и Na2Si0s-9h30, с температурами плавления соот­ветственно 72,2; 62,85; 48,35 и 47,85° С. Они очень хорошо раство­римы в воде и имеют кристаллический характер.

Растворы силикатов натрия в воде изучали многие исследова­тели, однако их строение до настоящего времени выяснено недо­статочно. Чаще всего жидкие стекла рассматривают как лиофиль — иые коллоидные системы. Так как взгляды на строение лиофиль — ных коллоидных систем в последнее время сильно изменились, то и представления о строении жидких стекол в известной мере устарели. Еще несколько десятилетий назад лиофильные коллоиды считались гетерогенными неравновесными системами, а теперь всеми признаются за истинные равновесные растворы полиме­ров [16J.

Последние представления о полимерном строении неорганиче­ских стекол вообще и щелочно-силикатных стекол, в частности, дают основание рассматривать жидкие стекла как растворы неорганических полимеров. Свойства их определяются подвиж­ностью и гидратацией катионов щелочного металла и разветвлен — ностью полимерных кремнекислородных анионов. От настоящих полимеров органического происхождения стекла отличаются тем, что их полимерная часть (каркас) имеет характер высокополимер­ного анионного радикала. М. А. Матвеев и А. И. Рабухин отме­чают, что особенностью силикатных и других стекол является то, что у них анион полимеризован, а катион мономерен. Э. Тило указывает, что для неорганических полимеров специфичным является наличие не полимерных молекул, а полимерных ионов. А. И. Рабухин, изучавший физико-химические свойства жидких стекол, указывает на двойственность их природы. По зависимости плотности жидких стекол от их состава, по сжимаемости, показа­телям преломления и отчасти эквивалентной электропроводности они ведут себя как водные растворы электролитов, а по свойствам вязкости, резко возрастающей с концентрацией, — как растворы полимеров.

Степень диссоциации силикатов в водных растворах невелика. Причина этого состоит в том, что свободный заряд полимерных анионов может возрасти настолько, что оставшиеся катионы чисто электростатически препятствуют диссоциации.

Жидкое стекло обладает высокой реакционной способностью. Как отмечается в специальной литературе, веществ, не реагиру­ющих с жидким стеклом, известно меньше, чем веществ, вступа­ющих с ним во взаимодействие.

Взаимодействие жидкого стекла с кислотами

Так как силикаты натрия являются солями очень слабой крем­невой кислоты, последняя должна вытесняться из этих солей всеми растворимыми в воде неорганическими и органическими кислотами. При этом образуется гель кремневой кислоты, обла­дающий вяжущими свойствами. Приводим схему одной из таких реакций (по данным П. Н. Григорьева и М. А. Матвеева):

Na2Si03 + 2НС1 = 2NaCl + h3Si03.

По нашим данным, большинство кислот очень энергично взаимодействует с жидким стеклом, образуя хлопьевидные осадки — кремиегель. Твердение с индукционным периодом про­исходит только при большом разбавлении стекла (до плотности 1,1) и низкой концентрации кислот (10—20%), однако образу­ющийся при этом гель малопрочен.

Ряд соединений (А1С13, Fe2(S04)3, A12(S04)3, Na2C03 и др.) подвергается гидролизу с образованием соответствующей кислоты, вступающей затем во взаимодействие с жидким стеклом (случай двухступенчатой реакции), но все они по тем или иным причинам не могут быть использованы для отверждения жидкого стекла.

Взаимодействие с кремнефтористоводородной кислотой. Крем- нефтористоводородная кислота является сильной двухосновной кислотой и относится к числу комплексных соединений. В водном растворе подвергается диссоциации и гидролизу в несколько по­следовательных стадий. В больших количествах h3SiF6 получают в технике поглощением водой SiF4, являющегося побочным про­дуктом производства суперфосфата и фосфорной кислоты. Это очень дешевый материал, сырьевые ресурсы которого неогра­ниченны.

Условно состав раствора h3SiF6, по данным И. Г. Рысс, можно представить как смесь HF, SiF4 и Н20.

В водном растворе HF диссоциирует:

2HF^2H’+2F’.

Положение равновесия этой реакции смещается вправо вследствие связывания ионов фтора в относительно прочный комплексный ион SiFe:

2F’ + SiF4 раств <— SiFe-

Фтористый кремний подвергается гидролизу:

SiF4 + 2Н20 ^ SiO, гидр + 4HF.

Свойства водного раствора будут определяться условиями равновесия этих основных реакций. В щелочном растворе часть кислоты нейтрализуется мгновенно, а затем наступает проте­кающий во времени процесс разложения SiF|; по уравнению

SiF6^SiF4 +2F’.

При взаимодействии кремнефтористоводородной кислоты с жидким стеклом скорость реакции, по-видимому, определяется разложением SiFej и последующим гидролизом SiF4, в процессе которого образуются кремнегель и плавиковая кислота HF, реагирующая затем с силикатом натрия.

Условно в общем виде реакцию химического взаимодействия между h3SiF6 и жидким стеклом различного модуля можно за­писать следующим образом:

Для одномодульного стекла

H.,SiFc -1- 3NaSiOs + 7Н30 — 6NaF + 4Si (ОН)4; (7)

Для двухмодульного стекла h3SiF„ + 3Na2Si20B + 13НгО — 6NaF + 7Si (ОН)4. (8)

Образующаяся в процессе реакции ортокремиевая кислота выделяется в виде геля, вызывая затвердевание смеси. Кремний, входящий в состав h3SiF6, участвует в образовании дополни­тельных молекул ортокремневой кислоты, повышающих связу­ющую способность системы. В качестве отвердителя применяли кремнефтористоводородную кислоту 8%-ной концентрации. В та­ком виде она чаще всего поставляется потребителям. Эксперимен­тальные данные по продолжительности гелеобразования компози­ций жидкое стекло — h3SiFe при разной плотности жидкого стекла и переменном количестве кислоты приведены на рис. 28.

Весьма важной и интересной особенностью кремнефтористо — водородной кислоты является ее способность вызывать геле- образование в концентрированных растворах жидкого стекла с регулируемым индукционным периодом, причем до наступления момента коагуляции физические свойства раствора, в частности его вязкость, остаются практически неизменными. С повышением плотности жидкого стекла продолжительность гелеобразования возрастает. Прочность образующегося геля высока, но она умень­шается с понижением плотности жидкого стекла и повышением содержания кислоты.

Составы и свойства ЖСС с кремнефтористоводородной кисло­той приведены в гл. 5.

^ОБг/см3

Го W 60 80 100 120 см3 Коли."сспЗп HzSlFe

Рис. 28.

П родолжительность гелеобразования композиций, состоящих из 100 см3 жидкого стекла различной плотности и переменного количества H2SiF„ (8%-иая концентрация)

Соли кремнефтористоводородной кислоты — фторосиликаты также отверждают жидкое стекло, взаимодействуя с ним по тем же схемам (7), (8). Примером этой группы соединения является кремнефтористый натрий Na2SiFe. Он находит применение в строи­тельной промышленности для получения самотвердеющих кислото­упорных цементов на основе жидкого стекла [61 ] и может исполь­зоваться для приготовления самотвердеющих формовочных смесей на жидком стекле.

Взаимодействие жидкого стекла с гидроокисями щелочноземельных металлов и силикатами кальция

По данным П. Н. Григорьева и М. А. Матвеева, жидкое стекло легко и быстро реагирует с гидроокисями щелочноземельных металлов с образованием гелеобразных продуктов реакции.

Реакция, например, гидроокиси бария с жидким стеклом про­текает по следующей схеме:

NaX> • nSi02 — f Ва(ОН)2 + 6Н20 =

= 2NaOH + (я — 1) Si02 + BaSi03 -6h30.

Эти же авторы отмечают, что аналогично идет реакция жидкого стекла с гидроокисями других щелочноземельных металлов:

Са(ОН)2, Mg(OH)3I Sr(OH)2.

Здесь также необходимо рассмотреть возможность двухста — дийного протекания реакции между жидким стеклом и веществами, образующими в водной среде гидроокиси щелочноземельных ме­таллов.

Из строительной практики известна способность трехкаль — циевого и двухкальциевого силикатов, являющихся минералоги­ческими составляющими портландцемента, подвергаться гидро­лизу при достаточном количестве воды с образованием Са(ОН)2 и различных гидросиликатов кальция в процессе твердения це­мента.

Приводим схему реакций гидролиза трехкальциевого и двух­кальциевого силиката по данным работы [61 ] и В. Ф. Журавлева:

2 (ЗСаО • Si02) + 6Н20 = ЗСаО • 2Si02- ЗН20 + ЗСа(ОН)2;

2СаО • Si02 + яН20 = Са(ОН)2 + СаО • Si02 (п — 2) Н20. (9)

Обе реакции гидролиза протекают медленно, особенно вторая.

Большое количество двухкальциевого силиката (более 50%) содержится в саморассыпающихся шлаках феррохромового про­изводства, а также в отходах, получающихся при производстве глинозема из нефелиновых руд, так называемых нефелиновых шламах. В связи с этим нами были изучены чистые синтезиро­ванные ЗСаО Si02 и |3-2СаО SiOa, портландцемент, содержащий эти соединения в больших количествах, а также феррохромовый шлак и нефелиновый шлам, в состав которых входит двухкаль — циевый силикат. Материалы размалывали до примерно равной удельной поверхности (удельная поверхность C3S была равна 3200 см2/г, удельная поверхность |3-C2S — 3400 см2/г). Дисперс­ность феррохромового шлака и нефелинового шлама была близкой к дисперсности остальных материалов: удельная поверхность шлака (домолотого) составляла 3100 см2/г; а нефелинового шлама — 3000 см2/г. Диаграммы твердения композиций, состоящих из жидкого стекла (М = 2,9 и М = 2,4, р = 1,48 г/см3) и порошко­образных отвердителей, взятых в соотношении 1 : 1 (по массе) представлены на рис. 29.

При модуле 2,9 композиции с трехкальциевым силикатом (C3S) твердеют мгновенно в процессе их приготовления. Поэтому кривая твердения для C3S на рис. 29, а не приведена. Двухкаль — циевый силикат ^-модификации, нефелиновый шлам и феррохро — мовый шлак твердеют с жидким стеклом при наличии хорошо вы­раженного индукционного периода. Затвердевшие композиции имели однородный вид и достаточно высокую прочность. При за­мешивании портландцемента с жидким стеклом модуля 2,9 сразу же наблюдается частичное схватывание массы с образованием ко­мочков. Индукционный период твердения отсутствует. Дальней­шее затвердевание композиции протекает очень медленно. Такой характер твердения объясняется, по-видимому, разнородностью состава портландцемента: одни минералогические составляющие (такие, как трехкальциевый силикат, алюминаты кальция) реаги­руют с жидким стеклом очень быстро, другие — медленно.

Снижение модуля жидкого стекла с 2,9 до 2,4 привело к за­медлению скорости взаимодействия компонентов и существенно изменило характер твердения композиций (рис. 29, б). В этом случае не только C2S, но и C3S, и портландцемент твердеют при

Рис. 29. Кинетика твердения композиций жидкое стекло—силикаты кальция:

А — М = 2,9; б — М = 2,4; / — р— C, S; 2 — нефелиновый шлам; 3 — феррохромо — вый шлак; 4 — портландцемент; 5 — C3S

Заметном индукционном периоде, а интервал времени между нача­лом и окончанием твердения сравнительно небольшой.

Судя по приведенным данным, чистый двухкальциевый сили­кат, а также феррохромовый шлак и нефелиновый шлам дают наиболее благоприятный характер твердения композиций и удо­влетворяют основным требованиям, которые предъявляются к от — вердителям. Твердение формовочной массы происходит практи­чески одновременно по всему объему. Те же данные свидетель­ствуют о возможности применения в качестве отвердителей также трехкальциевого силиката и портландцемента в сочетании с низ­комодульным стеклом.

Двухкальциевый силикат в самостоятельном виде в природе не встречается. Поэтому, с точки зрения практического использо­вания, особый интерес представляют дешевые и доступные ма­
териалы, содержащие C2S в больших количествах: феррохромовый шлак, нефелиновый шлам, электропечные, мартеновские и до­менные шлаки; шлаки, получающиеся при производстве ферро­марганца и ферровадания, и др.

Рис. 30. Полиморфные превращения (кривая Бредига)

Рассмотрим более подробно материалы, содержащие C2S, и их свойства.

Свойства двухкальциевого силиката и содержащих его материалов

Двухкальциевый силикат. Ортосиликат кальция (2СаО • Si02) существует в четырех модификациях: а, а’, р и у. Полиморфные превращения двухкальциевого силиката наглядно иллюстри­руются кривой М. Бредига, представленной на рис. 30. При на­гревании наблюдается следующий пор’ядок полиморфных превра­щений: y^-a’-t-a, а при охлаждении a — v a’ — v p ->- 7 [35 ].

A.—C2S устойчив при температурах выше 1447° С, при темпе­ратуре 1447° С переходит в a’—C2S.

Ее’—C2S при нагревании, начиная от у-модификации, устойчив в интервале температур 850—1447° С; при охлаждении а’—C2S никогда не получается 7—C2S; при 670° С образуется р—C2S, а последний при температуре ниже 525° С медленно переходит в у—C2S. Плотность a—C2S 3,4 г/см3.

Р—C2S является мета — стабильной модификацией. При охлаждении чистый Р—C2S переходит в у-мо- дификацию. Плотность р— QS 3,28 г/см3. В присут­ствии примесей этот пере — ход может затянуться или |> вообще не произойти. ^

У—C2S образуется толь­ко при охлаждении других модификаций и представ­ляет собой наиболее ста­бильную фазу. Она устой­чива при температуре ниже 780—830° С. Плотность у—C2S 2,97 г/см3.

Фазовые переходы: расплав a, a ^ а’ и a’ ^ р являются обратимыми, а превращения р-v у и у—а’ идут только в одном направлении.

Из-за большой разницы в плотности переход р—C2S в у—C2S сопровождается увеличением объема примерно на 12%, что при­водит к саморассыпанию шлака

Металлургические шлаки. Большое количество двухкальцие­вого силиката содержится в саморассыпающихся шлаках ферро­хромового производства, электропечных, мартеновских и до­менных шлаках. Саморассыпающиеся шлаки представляют интерес

Таблица 10. Средний химический состав шлаков от производства феррохрома на различных заводах СССР

Завод

Химический состав, %

Колебан ие удельной поверх­ности шлака, см’/г

СаО

Si О,

А1,0,

MgO

Сг. О,

FeO

Актюбинский

50—54

25,0—

5,1—

9.0—

3,1—

0,30—

1450—

29,5

6.5

10,2

9,6

1.7

1800

Серовский

49—

26,2—

6,5-8

9,5—

2—3

0,82—

1350—

52,3

27,7

10,0

1,4

1800*

Челябинский

48,0—

19,5—

4,0—

7 5—

3,0—

0,10—

1300—

52,3

30,0

6,7

12,0

12 5

3,3

1700 *

Запорожский

52—55

26—29

4—7

8—10

2—8

0,4—

1300—

0,9

2700

* После ввода в строй на этнх заводах цехов сепарации и просеивания шлака его удельная поверхность составляет 2000—2500 см2/г.

По двум соображениям. Во-первых, склонность шлака к само­рассыпанию косвенно указывает на высокое содержание в нем двухкальциевого силиката. Во-вторых, саморассыпающийся шлак является тонкодисперсным материалом и перед употреблением не требует дополнительного размола.

Саморассыпающиеся шлаки феррохромового производства. Та­кой шлак имеется в больших количествах на Челябинском элек­трометаллургическом комбинате, Актюбинском, Серовском и За­порожском ферросплавных заводах. Минералогический состав феррохромового шлака следующий [20]: 65% у—2Ca0Si02; 5% р—2СаО Si02; 20—25% шпинели Mg0Al203, FeO (Al, Cr)203.

Химический состав феррохромового шлака различных заводов представлен в табл. 10.

В табл. 11 приводятся полученные нами данные по определе­нию величины удельной поверхности, влажности, химического состава и активности образцов шлака всех четырех ферросплавных заводов. Для шлаков Челябинского и Актюбинского заводов удалось установить длительность их хранения в отвале и тем самым выявить влияние возраста шлака на его свойства.

Шлаки четырех заводов по химическому составу немного раз­личаются. В пределах одного и того же завода химический состав и основность различных партий шлака характеризуется доста­точно высокой стабильностью.

Активность шлака в основном определяется его возрастом (продолжительностью хранения) при прочих равных условиях. Косвенным показателем возраста шлака в большинстве случаев может быть его влажность. С повышением влажности активность снижается.

Активность шлака тем больше, чем выше его удельная поверх­ность, о чем можно судить при сравнении двух образцов Запорож­ского шлака (см. № 16 и 15 в табл. 11).

Саморассыпающиеся электропечные, мартеновские и доменные шлаки. Электропечные и мартеновские шлаки могут также служить отвердителями жидкого стекла, однако химический состав шлаков, даже для одной и той же марки стали, от плавки к плавке ко­леблется (табл. 12), степень рассылаемое™ шлаков и соответ­ственно их активность различны, что, естественно, осложняет получение ЖСС со стабильными свойствами. Мартеновские само­рассыпающиеся шлаки по составу и свойствам аналогичны элек­тропечным.

Саморассыпающиеся доменные шлаки в исходном состоянии имеют удельную поверхность 600—1000 см2/г и твердеют с жидким стеклом очень медленно (2,5—3,5 ч). После домола шлака до удельной поверхности 4000—5500 см2/г активность его суще­ственно возрастает — время твердения композиций составляет 45—60 мин. Нет сомнений в том, что доменные шлаки после домола можно применять в качестве отвердителей для смесей на жидком стекле, что подтверждается также данными X. И. Виш­някова и работами французского Технического центра литейного производства.

Нефелиновый шлам. Нефелиновый шлам представляет собой побочный продукт производства глинозема из нефелиновых руд. Большое количество этого материала имеется на Волховском алюминиевом заводе им. Кирова, Пикалевском глиноземном ком­бинате им. 50-летия СССР и Ачинском глиноземном комбинате. Сырьевые ресурсы нефелинового шлама практически неогра­ниченны.

По минералогическому составу нефелиновый шлам содержит 80—85% Р—2Ca0Si02. В связи с этим шлам как отвердитель ведет себя так же, как и чистый р—2СаО Si02, что подтверждается кривыми 1 и 2 рис. 29.

Данные о химическом составе нефелинового шлама на двух заводах (табл. 13) за длительный период производства свидетель­ствуют о незначительных колебаниях в составе и высокой стабиль­ности этого материала.

По минералогическому составу нефелиновый шлам и ферро­хромовый шлак различаются главным образом тем, что в первом двухкальциевый силикат находится в p-форме, а во втором — в у-форме. Стабилизируют p-форму, т. е. препятствуют ее пере­ходу в у-модификацию, такие примеси, как окислы бора, хрома, фосфора, а также присутствие небольших количеств щелочи. По-видимому, повышенное содержание щелочей в нефелиновом шламе (до 2,2—2,8%) оказывает стабилизирующее действие на Р—C2S, препятствуя его саморассыпанию.

Из изложенного ясно, что наиболее перспективными материа­лами для отверждения жидкого стекла, являются саморассыпа-

Таблица 12. Физико-химические свойства образцов саморассыпающегося шлака электропечного производства

Марка стали

Химический состав (основные окислы), %

СаО Si О,

Удель­ная поверх­ность, см2/г

Актив­ность, мнн

СаО

Si О,

МпО

AIsO,

MgO

110Г13Л 110Г13Л

35Л

52,08

56,0

59,43

22,74 21,60 19,81

0,90 2,10 0,50

3,35 4,20

13,75 11,85

2,29

2,6

3,0

2440 1680 900

38 13

65

Ющийся феррохромовый шлак и нефелиновый шлам. В принципе возможно применение для этой цели металлургических шлаков других производств — электропечных, мартеновских и доменных, однако они уступают первым двум. материалам по активности и стабильности. Процессы твердения ЖСС на жидком стекле с двухкальциевым силикатом и содержащими его материалами будут рассмотрены в самостоятельном разделе.

Таблица 13. Химический состав (%) образцов нефелинового шлама

Завод

СаО

Si О,

AI2Os

Fe,0,

Na20+K20

П. п. п.

Волховский

54,37

30,42

3,45

2,90

2,26

2,30

Пикалевский

56,54

29,67

2,96

2,98

2,79

2,55

на Ваш сайт.

kraska.biz

жидкостекольное связующее - патент РФ 2204578

Изобретение относится к связующим на основе жидкого стекла и может быть использовано в литейном производстве, в строительстве, для получения силикатных красок. Жидкостекольное связующее содержит жидкое стекло, комплексный отвердитель на основе этилсиликата и дополнительно дисперсную фазу, в качестве которой служат вещества, растворимые в этилсиликате, но не растворимые в жидком стекле. В качестве дисперсной фазы использован парафин и/или подсолнечное масло. Сочетание компонентов в определенном соотношении позволяет получить безвредное и простое в использовании связующее, легко приготовленное в быту и производственных условиях, а покрытие быстро сохнет и имеет хорошую адгезию. 1 табл. Изобретение относится к связующим на основе жидкого стекла и может быть использовано в литейном производстве, строительстве, для получения силикатных красок, а также в других отраслях промышленности, где применяется жидкое стекло. Известны клеи на основе жидкого стекла, которые используются для приготовления жароупорных и кислотоупорных бетонов и как связующее для изготовления литейных форм (М.М. Сычев. Неорганические клеи, из-во "Химия", Л, 1974). Однако в некоторых случаях использование необработанного жидкого стекла не обеспечивает получения требуемых заданных свойств. Например, литейные формы на необработанном жидком стекле имеют плохую выбиваемость и низкую огнеупорность. Поэтому жидкое стекло подвергают дополнительной обработке. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является жидкостекольное связующее содержащее, мас.%:
Жидкое стекло - 79-98,5
Комплексный отвердитель - 1,5-21
Для приготовления жидкостекольного связующего обычно используют натриевое жидкое стекло с плотностью 1,36-1,6. Указанный комплексный отвердитель представляет собой однородный раствор, который готовят путем растворения высших жирных кислот в этилсиликате. В качестве высших жирных кислот используют стеарин - смесь стеариновой и пальмитиновой кислот. Однако технологические возможности указанного жидкостекольного связующего несколько ограничены. Приготовленные с таким связующим смеси для литейных форм и стержней имеют повышенную прилипаемость, а силикатные краски низкую водостойкость и "мажутся" при соприкосновении с окрашенной поверхностью. Задачей предлагаемого изобретения является расширение технологических возможностей и сферы использования жидкостекольного связующего в промышленности и быту. Поставленная задача достигается тем, что жидкостекольное связующее дополнительно содержит дисперсную фазу, включающую парафин и/или подсолнечное масло, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Комплексный отвердитель - 1,5-21
Дисперсная фаза - 0,5-30
Жидкое стекло - Остальное
Граничные значения дисперсной фазы выбраны исходя из следующих соображений. Нижнее значение дисперсной фазы определяется необходимостью минимального содержания органических веществ в жидкостекольном связующем при его использовании для изготовления литейных форм. Дисперсная фаза, как правило, имеет органическое происхождение, а избыточное количество органических веществ в связующем приводит к браку отливок по газовым раковинам. Также нецелесообразно введение в жидкостекольное связующее более 30 процентов дисперсной фазы. В этом случае теряются прочностные свойства клеевых композиций, приготовленных с использованием жидкостекольного связующего. Получают жидкостекольное связующее следующим образом. В комплексный отвердитель вводят вещества, образующие дисперсную фазу. Эту смесь подогревают до 50-60oС до получения гомогенного раствора. Полученный гомогенный раствор вливают в подогретое до этой же температуры жидкое стекло при энергичном перемешивании или встряхивании. При этом жидкое стекло вступает во взаимодействие со стеарином и этилсиликатом. Реакция межу жидким стеклом и растворенным стеарином происходит моментально, в результате чего образуются мыла, которые препятствуют выделению этилсиликата из раствора. Взаимодействие между жидким стеклом и этилсиликатом происходит постепенно, что способствует выделению веществ, образующих дисперсную фазу, из раствора по всему объему. Полученный раствор состоит из мелких частиц дисперсной фазы с сильно развитой поверхностью и образует с дисперсионной средой, в данном случае с жидким стеклом, гетерогенную систему, т.е. между дисперсной фазой и дисперсионной средой имеются границы раздела. В таблице дано несколько составов жидкостекольного связующего. Пример использования жидкостекольного связующего 2. В жидкостекольное связующее вводят пылевидный кварц и при необходимости пигмент, например сурик. Общее количество материалов берут из расчета, мас.%:
Жидкостекольное связующее - 70
Порошковые компоненты (пылевидный кварц, пигмент) - 30
Составляющие перемешивают до получения однородной суспензии, которую кистью или валиком наносят на обрабатываемую поверхность - штукатурку, кирпичную стену, дерево, металл. Нанесенное покрытие быстро сохнет и имеет хорошую адгезию с покрываемым материалом. Жидкостекольное связующее безвредно и просто в использовании, может легко приготовлено в быту и производственных условиях.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Жидкостекольное связующее, содержащее жидкое стекло и комплексный отвердитель, состоящий из этилсиликата и стеарина, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит дисперсную фазу, включающую парафин и/или подсолнечное масло, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Комплексный отвердитель - 1,5-21,0
Дисперсная фаза - 0,5-30,0
Жидкое стекло - Остальное

www.freepatent.ru

Отверждение жидкого стекла реагентами

Растворимое и жидкое стекло

Это наиболее часто встречающийся способ перевода жидкого стекла в твердое состояние. Способ отличается большим. разнооб - разием, что позволяет удовлетворять самые различные требова­ния по кинетике процесса — от практически мгновенного осажде­ния до весьма малой скорости, растягивающей процесс на сутки и более. Помимо регулирования скорости, введение отвердителей часто играет и другую роль: сообщение вяжущей системе необхо­димых технологических параметров или придание требуемых свойств затвердевшей системе. Этими свойствами могут быть прочность, эластичность, пластические свойства, влаго - или газо­проницаемость или непроницаемость, водостойкость, кислотостой - кость, жаростойкость и т. д.

Можно сказать иначе: жидкое стекло обладает высокой реак­ционной способностью, и введение в жидкостекольную систему в значительных количествах тех или иных наполнителей и модифи­каторов почти всегда отражается на кинетике отверждения. Не так просто найти вещества, которые были бы инертны по отношению к Жидкому стеклу. Поэтому рецептуру той или иной системы необхо­димо отрабатывать сразу по всей совокупности свойств и до отверждения, и после него.

Отверждение жидкого стекла соединениями кальция и других двухвалентных металлов

Взаимодействие растворов силикатов с соединениями кальция занимает важное место в практической химии и заслуживает отдельного анализа. Чтобы разобраться в огромном количестве известных из практики фактов, подытожим общехимические све­дения, характеризующие их …

Лакокрасочные материалы и покрытия

В общем виде под силикатными красками следует понима1 суспензию наполнителей, отвердителей (силикатизаторов) и пиг­ментов в водных растворах водорастворимых силикатов, в част­ности жидких стекол. Применение жидкого стекла в качестве пленкообразователя для …

Золи

Наиболее высокомодульными щелочными силикатами являют­ся стабилизированные кремнезоли. Это дисперсные системы с низ­кой вязкостью и клейкостью. Раствор с содержанием Si02 более 10% при размерах частиц до 7 нм прозрачен, выше 50 …

msd.com.ua

ПРОРОШКОВЫЙ ОТВЕРДИТЕЛЬ ЖИДКОГО СТЕКЛА | Торговый Дом "СХМ"

ПРОРОШКОВЫЙ ОТВЕРДИТЕЛЬ ЖИДКОГО СТЕКЛА И

ЖИДКОСТЕКОЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ СМЕСЕЙ

Назначение. Порошковый отвердитель жидкого стекла (ПОЖС) предназначен для физико-химического отверждения (затвердевания) водных растворов жидкого стекла и жикостекольных композиционных смесей при использовании его в различных промышленных технологиях.

В частности, ПО используют в литейном производстве при  изготовлении форм и стержней из самотвердеющих формовочных и стержневых смесей, при изготовлении комбинированных и единых оболочек в литье по выплавляемым моделям, в строительстве для регулирования скорости твердения добавок жидкого стекла в бетонах, цементных штукатурных растворах, цементных изделиях, в нефтегазовой промышленности при использовании жидкого стекла в качестве буровых растворов, блокираторов водной фильтрации нефтяных и газовых скважин, гидрофобизаторов грунтовых и бетонных ограждений водных бассейнов и цементных изделий, в дорожном строительстве при силикатизации опорных подушек асфальтобетонных и цементобетонных шоссейных и проселочных дорог.

Сущность физико-химического воздействия порошкового отвердителя на процесс отвердевания водных растворов жидкого стекла и композиционных смесей на его основе.

Первичным процессом при смешивании порошкового отвердителя с жидким стеклом или смесями на его основе является физическая адсорбция водного растворителя на частицах порошка отвердителя. В результате этого в несколько повышается вязкость раствора жидкого стекла и смесей в зависимости от количества вводимого отвердителя.

Для некоторых технологий это является положительным явлением, например при изготовлении литейных форм и стержней из жидкостекольных смесей, так как способствует повышению плотности смеси и, следовательно, сырой прочности литейной формы или стержня.

Для других технологий это явление может оказать ухудшение требуемых свойств растворов жидкого стекла и смесей, например для приготовления и инъектировании жикоподвижных самотвердеющих суспензий при обработке нефте-газовых скважин. В этих случаях этот недостаток адекватно устраняется применением малых добавок поверхностно- активных веществ (ПАВ), например щелочного лигнина.

Вторичным процессом является химическое взаимодействие отвердителя с жидким стеклом, в результате которого жидкое стекло и смеси на его основе из жидкоподвижного состояния переходит в неподвижное, так называемое скоагулированное состояние. Этот момент определяется, как процесс схватывания жидкого стекла, при котором в результате химического ионного обмена вещества отвердителя с коллоидными частицами раствора жидкого стекла происходит массовое выделение из раствора (коагулирование) твердой фазы в виде скоагулированных частиц кремнезема. При этом скоагулированная система характеризуется сравнительно малой прочностью и легко разрушается при механическом воздействии.

После этого протекает третий период процесса взаимодействия, который заключается в образовании в скоагулированной системе гадросиликатов натрия в натриевом жидком стекле или силикатов калия в калиевом жидком стекле. В результате этого скоагулированная система приобретет высокую прочность и необратимую гидростойкость , что является важным для многих известных технологий с использованием жидкого стекла.

Исследованием установлено, что только порошковый неорганический отвердитель, например, на основе силикатов кальция, хлоридов алюминия обеспечивает формирование необратимого гидростойкого коагулята в смесях на основе жидкого стекла. Жидкие органические отвердители не обеспечивают формирование гидростойких сруктур скоагулированных систем на основе жидкого стекла. Поэтому там, где требуется высокая гидростокость скоагулированных систем на основе жидкого стекла необходимо применять порошковые неорганические отвердители.

Марки отвердителей различаются по активности воздействия на скорость отверждения жидкого стекла в виде следующих марок: ПОБД – порошковый отвердитель быстрого действия; ПОСД – порошковый отвердитель среднего действия; ПОМД- порошковый отвердитель медленного действия.

Указанные марки отвердителей должны соответствовать нормам, указанным в таблице по ТУ 1257-…………….

Таблица.

Технические нормы порошковых отвердителей

Параметры               Марки отвердителя Методы определения
     ПОБТ ПОСД     ПОМД
Цвет светлый  серый   серый Визуально
Насыпная плотность, г/см3 1,1-1,3 1,3-1,25 1,3-1,35 Взвешиванием
Максимальный размер частиц, мкм     40-60 50-80  80-90 Ситовой анализ гост 8736-87
Время до начала схватывания, мин.      3-15   15-20   20-35 По игле ВИКА

Гост 310.3.86

Время до  полного схватывания, мин.      15    20-40     40-80 По игле ВИКА

Гост 310.3.86

Прочность после полного схватывания, МПа      0,4    0,8      1,2-1,5 На приборе сжатия

Гост 310.4.81

При заказе порошкового отвердителя выдается полный текст технических  условий (ТУ), инструкция по применению жидкостекольных композиций с добавками отвердителя в зависимости от предполагаемого технологического применения.

 

www.cxm.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о