Рідке скло

Натрієве рідке стекло, також відоме як силікат натрію або натрієвий силікатний клей, представляє собою водний лужний розчин силікату натрію (хімічна формула зазвичай записується як Na₂SiO₃ або Na₂O·nSiO₂). Це найбільш поширений і доступний вид рідкого скла, що знаходить широке застосування завдяки своїм унікальним характеристикам.

Основні властивості натрієвого рідкого скла

Властивості натрієвого рідкого скла визначаються його силікатним модулем (молярне або масове співвідношення SiO₂ до Na₂O) та щільністю розчину.

1. Хімічні властивості:

• Лужність: Розчини натрієвого рідкого скла мають виражену лужну реакцію (pH зазвичай 11-13), що обумовлено гідролізом силікату натрію.
• Реакція з кислотами: При взаємодії з кислотами, включаючи вугільну кислоту (що утворюється при розчиненні вуглекислого газу з повітря у воді), відбувається реакція нейтралізації. Це призводить до виділення гелю кремнієвої кислоти, який при висиханні утворює твердий аморфний кремнезем. Ця властивість лежить в основі його в'яжучих та клеючих здібностей.
  • Спрощена реакція з вуглекислим газом: Na₂SiO₃ + H₂O + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂SiO₃↓
  • При взаємодії з сильними кислотами: Na₂SiO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂SiO₃↓
• Взаємодія з солями: Може реагувати з розчинами солей багатьох металів (наприклад, кальцію, магнію, алюмінію, заліза), утворюючи нерозчинні силікати цих металів. Ця властивість використовується, наприклад, для зміцнення ґрунтів.
• Негорючість і вогнестійкість: Натрієве рідке скло є абсолютно негорючим, нетоксичним (у затверділому стані) та пожежобезпечним матеріалом. При нагріванні воно не виділяє шкідливих речовин.

2. Фізичні властивості:

• Зовнішній вигляд: Густа, в'язка, сиропоподібна рідина. Колір може варіюватися від безбарвного до жовтуватого або сіруватого, залежно від чистоти та наявності домішок.
• Щільність: Щільність товарних розчинів зазвичай становить 1,3–1,5 г/см³ і залежить від концентрації силікату натрію.
• В'язкість: Має високу в'язкість, яка збільшується зі зростанням концентрації та силікатного модуля, і зменшується з підвищенням температури.
• Адгезія (клеюча здатність): Проявляє відмінну адгезію до багатьох пористих матеріалів мінерального походження (камінь, бетон, цегла, штукатурка), а також до паперу, картону, дерева, скла. Адгезія до металів гірша і потребує спеціальної підготовки поверхні.
• Водопроникність: Після висихання та полімеризації натрієве рідке скло утворює плівку. Її водопроникність залежить від умов затвердіння та складу. Для підвищення водостійкості часто застосовують спеціальні добавки або подальшу обробку (наприклад, хлористим кальцієм).
• Морозостійкість: У рідкому стані боїться замерзання, оскільки кристалізація води може порушити його колоїдну структуру. Затверділе покриття з натрієвого рідкого скла має деяку морозостійкість, але може бути крихким при низьких температурах.
• Теплоізоляційні властивості: Саме по собі має низькі теплоізоляційні властивості, однак використовується як зв'язуюче при виробництві легких теплоізоляційних матеріалів, таких як піноскло або вермикулітові плити.

3. Механічні властивості (затверділого шару):

• Міцність: Після висихання утворює твердий, склоподібний, але досить крихкий шар.
• Зносостійкість: Підвищує зносостійкість оброблених пористих поверхонь (наприклад, бетонних підлог).
• Твердість: Формує тверде покриття.

Застосування натрієвого рідкого скла

Натрієве рідке скло – один з найбільш затребуваних видів силікатних матеріалів завдяки своїй ефективності та відносно низькій вартості.

1. Будівництво:

• Гідроізоляція: Обробка фундаментів, підвалів, стін, підлог, басейнів, колодязів для захисту від капілярної вологи та ґрунтових вод. Часто використовується в суміші з цементом та піском (цементно-силікатні суміші).
• Ґрунтовка: Для зміцнення рихлих та пористих основ (бетон, цегла, штукатурка), знепилення поверхонь перед фарбуванням, нанесенням штукатурки або клейових сумішей. Покращує зчеплення наступних шарів.
• Добавка в будівельні розчини: Введення в цементні розчини та бетони для підвищення їх водонепроникності, кислотостійкості, щільності та прискорення твердіння.
• Виробництво кислототривких та вогнетривких матеріалів: Використовується як зв'язуюче при виготовленні кислототривких цементів, замазок, бетонів, а також вогнетривких обмазок, покриттів та кладочних розчинів.
• Ремонт тріщин та дефектів: Заповнення дрібних тріщин, пор та порожнин у кам'яних, бетонних та оштукатурених конструкціях.
• Деревозахист: Просочення дерев'яних конструкцій для надання їм вогнезахисних властивостей (антипірен) та часткового захисту від гниття та комах (антисептик).

2. Промисловість:

• Виробництво силікатних клеїв: Основний компонент канцелярського силікатного клею, клеїв для склеювання паперу, картону, гофротари, скла, фарфору.
• Целюлозно-паперова промисловість: Як проклеююча речовина для паперу та картону, для обважнення та надання глянцю, при виробництві фібри.
• Ливарне виробництво: Як зв'язуюче для виготовлення ливарних форм та стрижнів (за виплавлюваними моделями, для холоднотверднучих сумішей).
• Текстильна промисловість: Для просочення тканин з метою надання їм вогнестійкості, жорсткості, незминання та зменшення усадки.
• Виробництво синтетичних миючих засобів: Входить до складу порошкоподібних та пастоподібних миючих засобів як компонент, що запобігає ресорбції забруднень та корозії металевих деталей пральних машин.
• Хімічна промисловість: Сировина для виробництва силікагелю (адсорбенту), цеолітів (каталізатори, іонообмінники), білої сажі (наповнювач для гум та пластмас), метасилікату натрію.
• Виробництво зварювальних електродів: Як один з компонентів покриття (обмазки) зварювальних електродів, забезпечуючи стабільність горіння дуги та захист розплавленого металу.
• Нафто- та газовидобуток: Для тампонажних робіт у свердловинах, ізоляції пластових вод, зміцнення нестійких порід.

3. Побутове застосування:

• Склеювання: Ремонт виробів з паперу, картону, іноді скла та кераміки.
• Гідроізоляційні роботи: Дрібний ремонт, гідроізоляція погребів, оглядових ям у гаражах.
• Захист зрізів дерев: Іноді використовується садівниками для обробки зрізів та ран на деревах.
• Очищення: У деяких випадках для очищення сильнозабруднених поверхонь (наприклад, від масел).

Переваги натрієвого рідкого скла:

• Низька вартість: Один з найдоступніших матеріалів з подібними властивостями.
• Доступність: Широко представлене на ринку.
• Екологічність: У затверділому стані безпечне для навколишнього середовища та людини.
• Відмінна адгезія: Добре зчіплюється з багатьма мінеральними та целюлозними матеріалами.
• Негорючість і пожежобезпечність: Не підтримує горіння та не виділяє токсичних газів при нагріванні.
• Антисептичні властивості: Перешкоджає розвитку плісняви, грибка та бактерій на оброблених поверхнях.
• Стійкість до кислот: Після спеціальної обробки або у складі кислототривких композицій.

Недоліки натрієвого рідкого скла:

• Крихкість покриття: У чистому вигляді утворює твердий, але крихкий шар, схильний до розтріскування при деформаціях або ударних навантаженнях.
• Обмежена водостійкість: Плівка чистого рідкого скла поступово руйнується під тривалим впливом води, якщо не була проведена спеціальна обробка (наприклад, флюатування) або якщо воно не входить до складу цементних систем.
• Висока лужність: Вимагає обережності при роботі, оскільки може викликати хімічні опіки шкіри та слизових оболонок.
• Несумісність з деякими матеріалами: Погано склеює деякі види пластиків, гум. Не рекомендується для поверхонь, що піддаються сильним вібраціям.
• Утворення висолів: На деяких поверхнях (наприклад, цегляній кладці) може сприяти утворенню білих сольових нальотів (висолів).

Способи застосування:

Натрієве рідке стекло наносять пензлем, валиком, фарборозпилювачем (для розчинів низької в'язкості) або методом занурення. Для гідроізоляційних та ремонтних робіт часто готують суміші з цементом, піском та водою в різних пропорціях.

Натрієве рідке скло – це універсальний та економічний матеріал, який при правильному застосуванні дозволяє вирішувати широке коло завдань у будівництві, промисловості та побуті.