水玻璃的固化機理及其耐水性的提高途徑引言水玻璃是一種性能良好的膠凝劑，是多種聚硅酸鹽的簡單溶液，但是各個聚硅酸的聚合度和分子構造及其含量均無法測用量較少。水玻璃的固化特性SiO2和Na2O值，用m表示)、密度(水玻璃溶液中含有的Na2O?mSiO2百分質量，用C表示)和客鹽濃度。以鈉水玻璃為例，假設模數小于2、濃度＜40%時是(聚)硅酸鈉的真溶液，濃度提高時則析出多種硅酸和膠體溶液并存體系，即不會生成“水玻璃”；假設模數≥4、濃度＞32%，則根本上已硅溶膠化，不再含有真溶液，也不宜稱作水玻璃。假設體系內還含其他鹽類(稱作客鹽)且濃度＞0.1mol/L0.1mol/L時，ξ電位被迫降到臨界值時，也會轉變成凝膠而趨向固化。反響可簡要地歸納為反響式〔1〕。而NaOHNa+和n個SiO32-；同2n個Na2(n-x)個Na+離子被吸附在SiO32-四周。膠核所吸附的SiO32-和局部Na+這樣使膠粒帶負電。因此硅酸鈉水玻璃溶液中膠粒構造可用式〔2〕表示。水玻璃不同途徑的固化機理水玻璃的粘結強度是指水玻璃硬化后具有的強度。水玻璃〔如隨后通過水玻璃的膠凝過程建立起粘結強度2硅酸膠分散合化學反響通過三個同時發(fā)生的過程產生：〔1〕單分子和雙分子硅酸聚合形成低聚體；〔2〕〔3〕單個粒子的聚合形成長鏈。有以下幾種：加熱硬化水玻璃的加熱硬化系物理脫水硬化過程，水玻璃脫水后為酸陰離子聚攏成膜，Na+存在較多的Si-OH時水分子重排并對相鄰硅醇基之間的縮合起催化作用，而且Si-OH鍵之間相互脫水締合，形成Si-O-Si性極好的三維構造的固化體系。Na+和H+處于三維構造膜的封閉狀態(tài)中，遇水不溶；固化溫度升至200℃以上，即可得到耐水性極好的固化體系。加熱條件下的固化反響式如式〔3〕所示。微波硬化承受微波硬化水玻璃砂，具有強度高、硬化速度快、水玻同時大幅度提高了水玻璃的粘結效率，在滿足使用強度的前提高的難題。氣體硬化CO2璃在CO2個過程來實現。隨著碳化反響的進展，硅膠含量增加，即在CO2CO2過程，自由水分蒸發(fā)和硅膠脫水成固體SiO2而分散硬化，產來源于水玻璃的脫水[5]。醇和酯的硬化有機酯在堿性水溶液中發(fā)生水解，生成有機酸或醇；其次階段，形成的醋酸鈉和乙二醇都有猛烈的吸取結晶水或溶劑化水的未反響水玻璃的脫水[5]。糖醇)、己六醇(山梨醇)和氫化麥芽糖等。添加多元醇也可以提30%左右。首先是這些多元醇吸附在硅酸膠粒外表上，阻礙后者增大。膠粒愈細，硅酸凝膠單位體積這種轉變明顯有利于水玻璃的粘結強度和其他性質[6]。有機高分子的硬化在水玻璃中參加少量的聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇70%酰胺基水解成羧酸基(高分子的立體阻礙效應)，所起改性作用的實際是丙烯酸與丙烯酰胺共聚物[7]。金屬或金屬氧化物硬化粉末金屬或金屬氧化物硬化劑的共同特點是顆粒細、比外表產生粘結力；此外還伴隨化學反響的作用[8]。如硅鐵粉和水玻NaOH，溶液顯弱堿性。與此同時，由于鋅分子與鐵分子的存在，在弱堿性的環(huán)境下，發(fā)生了置換與縮聚反響，生成硅酸鋅和硅酸鐵。同鋼鐵的作用[9]。無機酸硬化SiO32-，硅Na2(H2SiO4)和的離子只有H2SiO42-和H3SiO4-，二者在溶液中隨著硫酸的參加，逐步與H+結合，如反響式〔4〕~〔6〕所示。在堿性溶液和近中性溶液中，原硅酸和負一價的原硅酸離子間進展氧聯(lián)反應，生成硅酸二聚體，如反響式〔7〕所示。H3SiO4-作用生成三聚體、四聚體等多點。圖36，此時硅酸分子和正一價硅凝膠過程中，粒子進一步長大，當溶膠中SiO2粒子的含量超過肯定Si-O-Si的剛性[10]。硬化劑硬化水玻璃與固化劑發(fā)生膠凝固化作用才能與松散的沙粒結成固結層，從而到達固沙的目的。硬化劑有：氯化銨、結晶氯化鋁、聚合氯化鋁和氯化鎂等。氯化銨硬化劑粘度小，對涂層滲透速度快，化學硬化反響氣體。強度高，硬化反響不產生有害氣體。體系強度高，硬化反響不產生有害氣體。鋁硬化劑。提高水玻璃耐水性的途徑即基體中的Na+與OH-吸取水分并且侵蝕基體，導致硅氧鍵斷裂吸取水分的Na+與OHOH-和Na+Na+的親水性要比OH-強的多，所Na+的存在及其數量的多寡。通過這一Na+，但水玻璃凝膠中無法避開Na+的存在，因此解決水玻璃凝膠抗吸濕性的方法主要有以下兩種。取代親水的Na+Na+和OH