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水玻璃耐水固化劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-6-13 12:16:23 |
本文介紹了利用二氧化硅含量豐富的稻殼灰，經(jīng)處理與磷酸反應(yīng)，制得了新型水玻璃耐水固化劑磷酸硅，找到了一種制取廉價(jià)磷酸硅的方法。
水玻璃作為無機(jī)粘結(jié)劑越來越廣泛地應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如陶瓷、金屬防腐、涂料、紙箱、灌漿材料、焊接材料等。并且具有價(jià)廉、無毒、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。但水玻璃由于在硬化物中殘留著吸水性較強(qiáng)的堿金屬氧化物，因而耐水性能差，不適應(yīng)在長期潮濕的環(huán)境中使用，不能承受熱水、沸水的沖擊，限制了該膠粘劑的應(yīng)用范圍。
長期以來，人們對(duì)改進(jìn)水玻璃的耐水性做了大量的工作。最常見的方法是在水玻璃中添加固化劑，最早人們用某些無機(jī)酸或某些酸鹽作為固化劑添加到水玻璃中，由于這些固化劑與水玻璃劇烈反應(yīng)，不易調(diào)節(jié)和控制，使水玻璃出現(xiàn)過早凝聚或產(chǎn)生不均勻凝膠，從而大大地降低了水玻璃的韌性，而且其防水性能仍無多大進(jìn)展。
最近人們研究出新型水玻璃固化劑!磷酸硅，它有效地解決了以往固化劑的缺陷，大大提高了水玻璃的耐水性和韌性。
磷酸硅制備以往都是以硅膠為硅源與磷酸反應(yīng)制得，所以生產(chǎn)成本比較高。我們了解到我國有大量的稻殼被用做燒鍋爐的燃料，燃燒后的殘留物(稻殼灰)大多被當(dāng)做廢物丟棄，而稻殼灰中卻含有大量的二氧化硅，所以我們就利用廉價(jià)的稻殼灰來代替較貴的硅膠，用稻殼灰與磷酸反應(yīng)制取磷酸硅。經(jīng)過長期的試驗(yàn)研究，最終得到了理想的產(chǎn)品。
磷酸硅是一系列以SiO2/P2O5不同摩爾比和不同晶型組成的物質(zhì)，將二氧化硅和磷酸按一定比例混合加熱反應(yīng)，隨著溫度、反應(yīng)時(shí)間等的變化將生成一系列磷酸硅產(chǎn)物。
磷酸硅的防水機(jī)理。水玻璃的吸水性是由Na+導(dǎo)致，所以改進(jìn)吸水性的方法要么增大水玻璃的模數(shù)，減小吸水的相對(duì)含量;要么添加固化劑用疏水的基團(tuán)或離子替代Na+。
稻殼灰#預(yù)處理#低溫加熱#高溫縮合#粉碎#產(chǎn)品1.3藥品和儀器:鹽酸(cp級(jí))，硝酸(cp級(jí))，磷酸(85%)， 天平，馬福爐，燒杯，坩堝，X-射線衍射儀等。磷酸硅的制備。
稻殼灰的處理:稻殼灰是稻殼充分燃燒后殘留物，其中除含有大量二氧化硅外，還含有一定量的金屬和堿金屬，所以使用前要用稀鹽酸浸泡一段時(shí)間，過濾、洗滌、干燥，從而除去金屬及堿金屬離子。
二乙基甲苯二胺(DETDA)是聚氨酯彈性體以及環(huán)氧樹脂的芳香族二胺固化劑，用于澆注、涂料、RIM及膠黏劑，也是聚氨酯及聚脲彈性體的擴(kuò)鏈劑。
稱取一定量處理后的稻殼灰，用重量法測定出其中二氧化硅的實(shí)際含量，然后SiO2/P2O5摩爾比在一定范圍內(nèi)，取一定量85%的磷酸和稻殼灰，充分混合均勻，放入馬福爐，進(jìn)行低溫(100-200?)反應(yīng)30-50分鐘，然后升溫至700-1000?，反應(yīng)50-80分鐘，可得Si3(PO4)4和SiP2O7。
用稻殼灰代替硅膠制取磷酸硅，當(dāng)控制SiO2/P2O5的摩爾比在1.8-2.5之間時(shí)，得到的磷酸硅為Si3(PO4)4。當(dāng)控制SiO2/P2O5摩爾在1.2-1.8之間時(shí)，得到的磷酸硅為SiP2O7
經(jīng)X-Ray衍射分析，得到的衍射數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)圖譜(ASTM卡22-1380、25-755)對(duì)照，相似度為100%。
經(jīng)紅外光譜分析。Si3(PO4)4在711，795，1040，1120，1185，1312，1639cm-1處有明顯吸收峰;SiP2O7在675，711，761，776，1040，1120，1220，1312，1639cm-1 處有明顯的吸收峰，與 標(biāo)準(zhǔn)樣的紅外吸收峰相同。
制得磷酸硅與其它固化劑進(jìn)行性能比較。測試比較方法:稱取水玻璃耐水固化劑0.1g添加到6ml水玻璃中充分?jǐn)嚢韬?，倒?g珍珠巖，壓模成型，規(guī)格為5cm%1cm的圓塊。室溫下放置48小時(shí)，然后進(jìn)行防水性及抗折強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。
從性能比較可以看出，水玻璃耐水固化劑其防水性能遠(yuǎn)優(yōu)于其它固化劑，其抗折強(qiáng)度也比其它固化劑大，這一結(jié)果與防水機(jī)理是吻合的。 從防水機(jī)理看，固化劑的防水作用是提供氫離子代替易引起水解的鈉離子，但是如果固化劑水解放出氫離子的速度過快，將會(huì)導(dǎo)致凝聚不均勻，使固化后的硅酸鹽材料不具備單一的均勻結(jié)構(gòu)，使部分吸水離子或化合物殘留在硅膠結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)致水的滲透而失去耐水性，抗折強(qiáng)度降低，由此可知良好的固化劑應(yīng)能夠提供氫離子并且釋放速度比較緩慢的化合物。
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二乙基甲苯二胺(DETDA) http://www.mctechserv.com
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