水玻璃的固化

水玻璃类材料在化工，建筑防腐蚀上应用广泛。用水玻璃配制成的胶泥，砂浆和混凝土可用于接触酸性介质的塔，槽等设备的衬里，铺砌耐酸地坪、排酸沟和浇灌设备基础等。水玻璃类材料有工程造价低 (水玻璃的价格仅为树脂的1/100到1/50) ，耐酸性好(尤其是对强氧化性酸 )，耐热性高(极限使用温度可达800-900℃)等优点，这些是树脂类材料所无法相比的。

要使水玻璃类材料能在常温下较短时固化并具有一定的强度，必须要加入一定量的固化剂。传统的水玻璃固化剂是氟硅酸钠。

氟硅酸钠：无色六方结晶。无臭无味。有吸潮性。相对密度2.679。溶于乙醚等溶液中，不溶于醇。在酸中的溶解度比在水中大。在碱液中分解，生成氟化物及二氧化硅。灼热（300℃上）后，分解成氟化钠和四氟化硅。有毒！

水玻璃由于存在易溶于水的碱金属离子, 固化后残留有水溶性碱, 从而耐水性差、易返潮、不适用于潮湿环境。故以水玻璃为基料的材质, 必须加入一定的固化剂来改善其耐水性和固化性能。常用的固化剂有金属氧化物、无机酸、氟硅酸盐等。但这些固化剂在使用过程中, 还存在许多不理想之处。因此人们一直在寻找新型的固化剂。较理想的固化剂应具有以下特点: (1) 产品无毒或低毒, 生产过程无污染(2) 固化速度适中, 不出现早凝或不凝现象。(3) 固化后性能要比以往的固化剂好, 达到行业标准。聚合磷酸铝水玻璃固化剂, 它不仅有效地克服了传统固化剂的不足, 而且无公害, 符合环境保护的需要。合成工艺聚合磷酸铝是以磷酸和氧化铝为原料,按特定的P?A l比例混合, 经聚合反应和添加化学添加剂处理而得到的产品。

聚合磷酸铝的毒性试验:产品经口服急性毒性试验, 对老鼠半致死量LD50= 1810g?k g,属无毒级。另外, 在兔的破伤皮肤和不破伤皮肤上, 对皮细胞组织进行一次性刺激试验, 结果未发生红疹、浮肿、及其它异常现象, 故产品对皮肤无刺激性, 使用安全。

在无机模塑材料中的应用:将固化剂与珍珠岩混合,加水玻璃充分搅拌,在钢模内成型7107×7107×7107cm ,放置7 天, 进行防水性能试验。模块经100℃沸水煮2h 后测其抗压强度, 聚合磷酸铝作为钠水玻璃固化剂, 其性能优于其它固化剂, 与进口同类产品相当, 可以满足轻质骨材成型体的耐压强度(147M Pa) 要求。

在耐酸混凝土中的应用：通常耐酸混凝土中使用氟硅酸钠作固化剂。由于氟硅酸钠有毒, 存放过程易吸潮结块, 故不能用于食品工业, 而且在酸处理养护时放出HF 有毒气体,直接危害人们的身体健康。用聚合磷酸铝替代氟硅酸钠既可以避免以上的不足, 又能达到建筑防腐材料的规范要求。试块配方: 钠水玻璃100 份, 聚合磷酸铝15 份, 铸石粉等300 份。调成耐酸砂浆, 其初凝时间为2117h, 终凝时间为5142h。试块尺寸: 3×3×3cm , 试块成型后常温养护2 周, 未经酸处理即浸入酸中, 经30 天浸泡, 试块无裂纹、无溃散, 其抗压强度测定值见表3。同时, 对试块进行了吸水率试验,其吸水率在8-10% 范围, 小于规定的15% ,说明该水玻璃胶泥抗渗透性好。

建筑装饰用的墙纸大多数使用进口糊精粉作粘结剂, 造价高, 施工须对墙面作预处理。用聚合．酸铝现场调制的粘结剂, 粘结性能好, 节约工程造价。

聚合磷酸铝作为水玻璃固化剂, 在国外八十年代初就有生产和应用, 而我国至今仍未见报导。我们在推广应用过程中, 发现市场很需要这种性能优异且无公害的产品, 其前景十分广大。为此, 我们正在着手用价廉的原料合成聚合磷酸铝, 降低产品的价格, 同时采用表面处理技术提高其适应性, 以扩大水玻璃在涂料、建材、高炉灌浆等方面的应用。

钾水玻璃专用固化剂：水玻璃耐酸胶泥由水玻璃、固化剂及粉状填料组成。水玻璃俗称泡花碱，是一种硅酸盐水溶液，常用的是硅酸钾，称为钾水玻璃。水玻璃胶泥具有良好的机械强度，优良的耐酸性能（氢氟酸及热磷酸除外），价格便宜，但孔隙率较大，不耐碱类腐蚀。钾水玻璃胶泥由钾水玻璃、缩和磷酸铝固化剂和耐酸填料配成。钾水玻璃胶泥的抗渗透性、耐稀酸性和粘结强度高于钠水玻璃胶泥。

水玻璃的密度

土木工程中常用水玻璃的密度一般为1.36～1.50g/cm3 。

水玻璃分为钠水玻璃和钾水玻璃两类，俗称泡花碱。

钠水玻璃为硅酸钠水溶液，分子式为Na2O.nSiO2和K2O.nSiOz。钾水玻璃为硅酸钾水溶液，分子式为K2O.nSiOz 。土木工程中主要使用钠水玻璃。当工程技术要求较高时也可采用钾水玻璃。

优质纯净的水玻璃为无色透明的粘稠液体，溶于水。当含有杂质时呈淡黄色或青灰色。钠水玻璃分子式中的n称为水玻璃的模数，代表Na2O和SiO2的分子数比，是非常重要的参数。n值越大，水玻璃的粘性和强度越高，但水中的溶解能力下降。当n大于3.0时，只能溶于热水中，给使用带来麻烦。n值越小，水玻璃的粘性和强度越低，越易溶于水。故土木工程中常用模数n为2.6～2.8，既易溶于水又有较高的强度。我国生产的水玻璃模数一般在2.4～3.3之间。水玻璃在水溶液中的含量（或称浓度）常用密度或者波美度表示。土木工程中常用水玻璃的密度一般为1.36～1.50g/cm3，相当于波美度38.4～48.3 。密度越大，水玻璃含量越高，粘度越大。水玻璃通常采用石英粉（SiO2）加上纯碱（NaCO3），在1300～1400℃的高温下煅烧生成固体，再在高温或高温高压水中溶解，制得溶液状水玻璃产品。