TA的每日心情 | 无聊
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发表于 2015-8-16 11:14:26
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影响水玻璃“老化”的因素有哪些？如何消除水玻璃“老化”？
1 p& v+ T# m' u+ Z+ ?7 L. b新制备的水玻璃是一种真溶液。但是在存放过程中，水玻璃中硅酸要进行缩聚，将从" c/ t' e" r7 k1 ?. E
真溶液逐步缩聚成大分子的硅酸溶液，最后成为硅酸凝胶。因此，水玻璃实际上是一种由不同聚合度的聚硅酸组成的非均相混合物，易受其模数、浓度、温度、电解质含量和存放时间的影响。
' U. s6 Q$ J% s9 X) E, b水玻璃在存放过程中分子产生缩聚，形成凝胶，其粘结强度随着贮存时间的延长而逐渐降低，这一现象称为水玻璃“老化”。6 L$ S& l* b6 ?7 R9 n$ ]9 V
“老化”现象可由下述两组试验数据来说明：高模数水玻璃（M=2.89，ρ=1.44g/cm3）贮放20、60、120、180、240天后，吹CO2硬化的水玻璃砂干拉强度相应下降9.9%、14%、23.5%、36.8%和40%；低模数水玻璃（M=2.44，ρ=1.41g/cm3）贮放7、30、60和90天后，干拉强度分别下降4.5%、5%、7.3%和11%。/ X% q: y g- ~# b
水玻璃存放时间对酯硬化水玻璃自硬砂初期强度影响不大，但对后期强度影响明显，据测定，对于高模数水玻璃下降60%左右，对于低模数水玻璃下降15~20%。残留强度也随存放时间的延长而降低。% F! k" j+ G* h. r4 b M8 |
水玻璃在存放过程中聚硅酸的缩聚反应和解聚反应同时进行着，分子量发生了歧化，最终生成单正硅酸和胶粒并存的多重分散体系，也就是在水玻璃的老化过程中，聚硅酸的聚合度发生了歧化，单正硅酸和高聚硅酸的含量均随存放时间的延长而增多。水玻璃在存放中缩聚、解聚反应的结果，使粘结强度下降了，即产生“老化”现象。
3 m4 s9 ]5 i% O& R$ B% _( M0 E3 P影响水玻璃“老化”的因素主要有：存放时间、水玻璃的模数和浓度。存放时间越长，模数越高，浓度越大，则“老化”越严重。; [+ w1 l- Z1 r$ x3 I
对久存的水玻璃可以采用多种方法的改性处理，以消除“老化”，使水玻璃恢复到新鲜水玻璃的性能：
% x1 ` c6 T Y& \& r4 k* O1、物理改性
' `* s" |0 p! K/ a0 P% H, b水玻璃老化是缓慢释放能量的自发过程，用物理改性处理“老化”的水玻璃就是用磁场、超声波、高频或加热等办法，向水玻璃体系提供能量，促使高聚合的聚硅酸胶粒重新解聚，促使聚硅酸的分子量重新均匀化，从而消除了老化现象，这就是物理改性的机理。例如，用磁场处理后，水玻璃砂的强度提高了20~30%，减少水玻璃加入量30~40%，节约CO2，改善溃散性，有较好的经济效益。
$ |7 A" e9 Q% |, n物理改性的缺点是不持久，处理后再贮放，粘结强度又会下降，故适用于铸造厂处理后尽快使用。尤其是M>2.6的水玻璃，硅酸分子浓度大，经过物理改性解聚后又会较快地缩聚，最好是处理后立即使用。0 R2 i5 ]* _* {- S) ?( E4 N* s
2、化学改性
, I0 `! A& `+ P, I% }/ {' G化学改性是往水玻璃中加入少量化合物，这些化合物均含有羧基、酰胺基、羰基、羟基、醚基、氨基等极性基团，通过氢键或静电将其吸附在硅酸分子或胶粒表面，改变其表面位能和溶剂化能力，提高聚硅酸稳定性，从而阻止“老化”进行。5 s. y! [1 _. S. L# X) A
例如往水玻璃中加入聚丙烯酰胺、改性淀粉、聚磷酸盐等，可取得较好的效果。9 @5 i, M: a" s) k
往普通水玻璃甚至改性水玻璃中掺入有机物可以起到多种作用，如：改变水玻璃的粘流性质；改善水玻璃混和料的造型性能；提高粘结强度，使水玻璃的绝对加入量减少；提高硅酸凝胶的可塑性；降低残留强度，使水玻璃砂更适用于铸铁和有色合金。
/ h% j h" y* A U! A; d3、物理—化学改性
t9 p& [3 A' W. U物理改性适宜于已“老化”的水玻璃，改性后立即使用。化学改性适宜于处理新鲜水玻璃，改性后的水玻璃可较长时间的存放。物理改性与化学改性结合起来，能使水玻璃具有持久的改性效果，例如在高压釜中加聚丙烯酰胺来改性“老化”的水玻璃效果很好，其中利用高压釜的压力和搅拌是属于物理改性，加聚丙烯酰胺是化学改性。 |
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