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水玻璃耐水固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-6-13 12:16:23
本文介绍了利用二氧化硅含量丰富的稻壳灰,经处理与磷酸反应,制得了新型水玻璃耐水固化剂磷酸硅,找到了一种制取廉价磷酸硅的方法。

水玻璃作为无机粘结剂越来越广泛地应用于许多领域,如陶瓷、金属防腐、涂料、纸箱、灌浆材料、焊接材料等。并且具有价廉、无毒、耐高温等优点。但水玻璃由于在硬化物中残留着吸水性较强的碱金属氧化物,因而耐水性能差,不适应在长期潮湿的环境中使用,不能承受热水、沸水的冲击,限制了该胶粘剂的应用范围。

长期以来,人们对改进水玻璃的耐水性做了大量的工作。最常见的方法是在水玻璃中添加固化剂,最早人们用某些无机酸或某些酸盐作为固化剂添加到水玻璃中,由于这些固化剂与水玻璃剧烈反应,不易调节和控制,使水玻璃出现过早凝聚或产生不均匀凝胶,从而大大地降低了水玻璃的韧性,而且其防水性能仍无多大进展。

最近人们研究出新型水玻璃固化剂!磷酸硅,它有效地解决了以往固化剂的缺陷,大大提高了水玻璃的耐水性和韧性。

磷酸硅制备以往都是以硅胶为硅源与磷酸反应制得,所以生产成本比较高。我们了解到我国有大量的稻壳被用做烧锅炉的燃料,燃烧后的残留物(稻壳灰)大多被当做废物丢弃,而稻壳灰中却含有大量的二氧化硅,所以我们就利用廉价的稻壳灰来代替较贵的硅胶,用稻壳灰与磷酸反应制取磷酸硅。经过长期的试验研究,最终得到了理想的产品。

磷酸硅是一系列以SiO2/P2O5不同摩尔比和不同晶型组成的物质,将二氧化硅和磷酸按一定比例混合加热反应,随着温度、反应时间等的变化将生成一系列磷酸硅产物。

磷酸硅的防水机理。水玻璃的吸水性是由Na+导致,所以改进吸水性的方法要么增大水玻璃的模数,减小吸水的相对含量;要么添加固化剂用疏水的基团或离子替代Na+。

稻壳灰#预处理#低温加热#高温缩合#粉碎#产品1.3药品和仪器:盐酸(cp级),硝酸(cp级),磷酸(85%), 天平,马福炉,烧杯,坩埚,X-射线衍射仪等。磷酸硅的制备。

稻壳灰的处理:稻壳灰是稻壳充分燃烧后残留物,其中除含有大量二氧化硅外,还含有一定量的金属和碱金属,所以使用前要用稀盐酸浸泡一段时间,过滤、洗涤、干燥,从而除去金属及碱金属离子。



二乙基甲苯二胺(DETDA)是聚氨酯弹性体以及环氧树脂的芳香族二胺固化剂,用于浇注、涂料、RIM及胶黏剂,也是聚氨酯及聚脲弹性体的扩链剂。


称取一定量处理后的稻壳灰,用重量法测定出其中二氧化硅的实际含量,然后SiO2/P2O5摩尔比在一定范围内,取一定量85%的磷酸和稻壳灰,充分混合均匀,放入马福炉,进行低温(100-200?)反应30-50分钟,然后升温至700-1000?,反应50-80分钟,可得Si3(PO4)4和SiP2O7。

用稻壳灰代替硅胶制取磷酸硅,当控制SiO2/P2O5的摩尔比在1.8-2.5之间时,得到的磷酸硅为Si3(PO4)4。当控制SiO2/P2O5摩尔在1.2-1.8之间时,得到的磷酸硅为SiP2O7

经X-Ray衍射分析,得到的衍射数据与标准图谱(ASTM卡22-1380、25-755)对照,相似度为100%。

经红外光谱分析。Si3(PO4)4在711,795,1040,1120,1185,1312,1639cm-1处有明显吸收峰;SiP2O7在675,711,761,776,1040,1120,1220,1312,1639cm-1 处有明显的吸收峰,与 标准样的红外吸收峰相同。

制得磷酸硅与其它固化剂进行性能比较。测试比较方法:称取水玻璃耐水固化剂0.1g添加到6ml水玻璃中充分搅拌后,倒入5g珍珠岩,压模成型,规格为5cm%1cm的圆块。室温下放置48小时,然后进行防水性及抗折强度实验。

从性能比较可以看出,水玻璃耐水固化剂其防水性能远优于其它固化剂,其抗折强度也比其它固化剂大,这一结果与防水机理是吻合的。 从防水机理看,固化剂的防水作用是提供氢离子代替易引起水解的钠离子,但是如果固化剂水解放出氢离子的速度过快,将会导致凝聚不均匀,使固化后的硅酸盐材料不具备单一的均匀结构,使部分吸水离子或化合物残留在硅胶结构中,导致水的渗透而失去耐水性,抗折强度降低,由此可知良好的固化剂应能够提供氢离子并且释放速度比较缓慢的化合物。

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