水玻璃

CAS登錄號(hào)1344-09-8;106985-35-7   EINECS登錄號(hào)215-687-4  熔點(diǎn)1089℃

相對(duì)密度2.614  折射率1.520  化學(xué)式Na₂SiO₃·9H₂O  分子量284.2

沸點(diǎn) 2355 ℃(lit.) 水溶性 H₂O: soluble  密度 2.33 g/mL at 25℃(lit.)

外觀：無(wú)色、淡黃色或青灰色透明的粘稠液體。

別稱：泡花堿，水玻璃；硅酸鈉(液體);硅酸鈉,水玻璃;水玻璃,硅酸鈉;硅酸鈉;硅酸鈉 九水;九水合硅酸鈉;泡沫堿

用途：用作速凝劑、分析試劑、織物防火劑、粘合劑、粘結(jié)劑、洗滌劑、肥皂的填料，土壤穩(wěn)定劑，紡織工業(yè)助染劑、漂白劑和漿紗劑，礦物浮選劑等

俗稱泡花堿，是一種水溶性硅酸鹽，其水溶液俗稱水玻璃，是一種礦黏合劑。其化學(xué)式為R₂O·nSiO₂，式中R₂O為堿金屬氧化物，n為SiO₂與堿金屬氧化物摩爾數(shù)的比值，稱為水玻璃的摩數(shù)。建筑上常用的水玻璃是硅酸鈉的水溶液。(Na₂O·nSiO₂)

理化性能

粘結(jié)力強(qiáng)、強(qiáng)度較高，耐酸性、耐熱性好，耐堿性和耐水性差。

性狀

無(wú)色正交雙錐結(jié)晶或白色至灰白色塊狀物或粉末。能風(fēng)化。在100℃時(shí)失去6分子結(jié)晶水。易溶于水，溶于稀NaOH溶液，不溶于乙.醇和酸。

技術(shù)指標(biāo)

硅酸鈉水溶液的技術(shù)指標(biāo)

SiO2	氧化鈉（%）	水不溶物（%）	鐵（%）	波美度	模數(shù)	可溶固體（%）	鐵(%)
≥24.6	≥7.0	≤0.20	≤0.02	0.35～0.37	3.5～3.7	≥99	0.12
≥26.0	≥8.2	≤0.38	≤0.09	0. 39～0.41	3.1～3.4	≥99	0.12
≥29.2	≥12.8	≤0.36	≤0.08	0 .50～0.52	2.6~2.9	≥99	0.12
≥25.7	≥10.2	≤0.38	≤0.09	0.44～0.46	2.2~2.5	≥99	0.10

 

水玻璃的具體用途

水玻璃的用途非常廣泛，幾乎遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)。在化工系統(tǒng)被用來(lái)制造硅膠、白炭黑、沸石分子篩、五水偏硅酸鈉、硅溶膠、層硅及速溶粉狀硅酸鈉、硅酸鉀鈉等各種硅酸鹽類產(chǎn)品，是硅化合物的基本原料。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家，以硅酸鈉為原料的深加工系列產(chǎn)品已發(fā)展到50余種，有些已應(yīng)用于高、精、尖科技領(lǐng)域;

1、在輕工業(yè)中主要用于清洗劑、合成洗滌劑、重垢型洗滌劑，也用作洗滌劑中的除油污助劑，肥皂的填充劑等，是洗衣粉、肥皂等洗滌劑中不可缺少的原料，用作洗滌劑助劑

2、也是水質(zhì)軟化劑、助沉劑;

3、在紡織工業(yè)中用于助染劑、漂白劑和漿紗劑

4、在機(jī)械行業(yè)中廣泛用于鑄造、砂輪制造和金屬防腐劑等;

5、在建筑行業(yè)中用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、耐火材料等;

6、在農(nóng)業(yè)方面可制造硅素肥料;

7、用作分析試劑

8、土壤穩(wěn)定劑。加固土，將水玻璃和氯化鈣溶液交替壓注到土中，生成的硅酸凝膠在潮濕環(huán)境下，因吸收土中水分處于膨脹狀態(tài)，使土固結(jié)。

9、涂刷材料表面，提高其抗風(fēng)化能力 以密度為1.35g/cm3的水玻璃浸漬或涂刷黏土磚、水泥混凝土、硅酸鹽混凝土、石材等多孔材料，可提高材料的密實(shí)度、強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性及耐水性等。

10、防水。配制速凝防水劑、橡膠防水劑等。

11、堵漏。修補(bǔ)磚墻裂縫。將水玻璃、粒化高爐礦渣粉、砂及氟.硅酸鈉按適當(dāng)比例拌合后，直接壓入磚墻裂縫，可起到粘結(jié)和補(bǔ)強(qiáng)作用。

12、防火。硅酸鈉水溶液可做防火門(mén)的外表面、用于木材防火、織物防火劑。

13、可用來(lái)制作耐酸膠泥，用于爐窖類的內(nèi)襯

14、制備硅膠，是硅膠、分子篩、沉淀法白炭黑等硅系列產(chǎn)品的原料。

15、礦物浮選劑

16、用作石油催化裂化的硅鋁催化劑、石油開(kāi)采和隧道堵孔劑、加固劑

17、在水溶性膠黏劑中可用作增黏劑或pH值調(diào)節(jié)劑。也用作耐火材料黏合劑，爐窯噴補(bǔ)劑，焊條藥粉黏結(jié)劑、耐酸水泥黏結(jié)劑、瓦楞紙的膠粘劑、

18、用作版紙、木材、鑄造等方面的黏合劑

19、主要用作膠粘劑

20、防腐劑，用于金屬防腐劑、食品防腐。硅酸鹽不但可以抑制冷卻水中鋼鐵的腐蝕，而且還可抑制非鐵金屬—鋁和銅及其合金、鉛、鍍鋅層的腐蝕，特別適宜于控制黃銅脫鋅。硅酸鹽能有效地防止CL^－ 的侵蝕，因此可用于用海水作補(bǔ)充水或含高CL^－ 的循環(huán)水系統(tǒng)。

21、用于紙張漂白

22、是無(wú)機(jī)涂料的組分

23、實(shí)驗(yàn)室坩堝等耐高溫材料

24、陶瓷原料等。

25、硅酸鈉在水處理領(lǐng)域用作冷卻水系統(tǒng)的緩蝕劑。現(xiàn)今主要用作自來(lái)水如高層建筑空調(diào)系統(tǒng)用水的處理劑。在工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的應(yīng)用較少。有時(shí)利用硅酸鈉的堿度中和水中的CO₂以提高pH值。

具體分析是

    1、涂刷材料表面，提高抗風(fēng)化能力

    水玻璃溶液涂刷或浸漬材料后，能滲入縫隙和孔隙中，固化的硅凝膠能堵塞毛細(xì)孔通道，提高材料的密度和強(qiáng)度，從而提高材料的抗風(fēng)化能力。但水玻璃不得用來(lái)涂刷或浸漬石膏制品。因?yàn)樗�玻璃與石膏反應(yīng)生成硫酸鈉(Na₂SO₄)，在制品孔隙內(nèi)結(jié)晶膨脹，導(dǎo)致石膏制品開(kāi)裂破壞。

    2、加固土壤

    將水玻璃與氯化鈣溶液交替注入土壤中，兩種溶液迅速反應(yīng)生成硅膠和硅酸鈣凝膠，起到膠結(jié)和填充孔隙的作用，使土壤的強(qiáng)度和承載能力提高。常用于粉土、砂土和填土的地基加固，稱為雙液注漿。

    3、配制速凝防水劑

    水玻璃可與多種礬配制成速凝防水劑，用于堵漏、填縫等局部搶修。這種多礬防水劑的凝結(jié)速度很快，一般為幾分鐘，其中四礬防水劑不超過(guò)1min，故工地上使用時(shí)必須做到即配即用。

多礬防水劑常用膽礬(硫酸銅)、紅礬(重.鉻..酸鉀，K₂Cr₂O₇)、明礬(也稱白礬，硫酸鋁鉀)、紫礬等四種礬。

4、配制耐酸膠凝、耐酸砂漿和耐酸混凝土

耐酸膠凝是用水玻璃和耐酸粉料(常用石英粉)配制而成。與耐酸砂漿和混凝土一樣，主要用于有耐酸要求的工程。如硫酸池等。

5、配制耐熱膠凝、耐熱砂漿和耐熱混凝土

水玻璃膠凝主要用于耐火材料的砌筑和修補(bǔ)。水玻璃耐熱砂漿和混凝土主要用于高爐基礎(chǔ)和其他有耐熱要求的結(jié)構(gòu)部位。

6、防腐工程應(yīng)用

改性水玻璃耐酸泥是耐酸腐蝕重要材料，主要特性是耐酸、耐溫、密實(shí)抗?jié)B、價(jià)格低廉、使用方便。可拌和成耐酸膠泥、耐酸沙漿和耐酸混凝土，適用于化工、冶金、電力、煤炭、紡織等部門(mén)各種結(jié)構(gòu)的防腐蝕工程，是紡酸建筑結(jié)構(gòu)貯酸池、耐酸地坪、以及耐酸表面砌筑的理想材料。

7、黏結(jié)劑

五十年代水玻璃吹CO₂工藝廣泛應(yīng)用，該工藝水玻璃加入量高、潰散性差，舊砂不能回用，浪費(fèi)硅砂資源，大量外排固體廢棄物，破壞生態(tài)環(huán)境，生產(chǎn)鑄件質(zhì)量粗糙，使其面臨被淘汰。

酯硬化新型水玻璃自硬砂1999年問(wèn)世，水玻璃加入量1.8~3.0%，強(qiáng)度高、潰散性好、舊砂可再生回用，回用率80~90%，可使用時(shí)間可調(diào)，可用于機(jī)械化造型生產(chǎn)線，也可用于單件小批量生產(chǎn)。可生產(chǎn)幾公斤至幾百噸的各種鑄件，現(xiàn)已在鐵路車輛、冶金機(jī)械、重型機(jī)械、礦山機(jī)械、通用機(jī)械廠幾十家企業(yè)推廣應(yīng)用。

新型水玻璃被稱為符合可持續(xù)發(fā)展的綠色環(huán)保型鑄造黏結(jié)劑。主要特點(diǎn)

1、粘結(jié)力和強(qiáng)度高。水玻璃硬化后的主要成分為硅凝膠和固體，比表面積大，因而具有較高的粘結(jié)力。但水玻璃自身質(zhì)量、配合料性能及施工養(yǎng)護(hù)對(duì)強(qiáng)度有顯著影響。

2、耐酸性好。可以抵抗除氫.氟..酸(HF)、熱磷酸和高級(jí)脂肪酸以外的幾乎所有無(wú)機(jī)和有機(jī)酸。

3、耐熱性好。硬化后形成的二氧化硅網(wǎng)狀骨架，在高溫下強(qiáng)度下降很小，當(dāng)采用耐熱耐火骨料配制水玻璃砂漿和混凝土?xí)r，耐熱度可達(dá)1000℃。因此水玻璃混凝土的耐熱度，也可以理解為主要取決于骨料的耐熱度。

4、耐堿性和耐水性差。因和混合后易均溶于堿，故水玻璃不能在堿性環(huán)境中使用。同樣由于NaF、Na₂CO₃均溶于水而不耐水，但可采用中等濃度的酸對(duì)已硬化水玻璃進(jìn)行酸洗處理，提高耐水性。

 

相關(guān)知識(shí)水玻璃基本知識(shí)

常用的水玻璃分為鈉水玻璃和鉀水玻璃兩類，俗稱泡花堿。鈉水玻璃為硅酸鈉水溶液，分子式為Na₂O·nSiO₂。鉀水玻璃為硅酸鉀水溶液，分子式為K₂O·nSiO₂。土木工程中主要使用鈉水玻璃。當(dāng)工程技術(shù)要求較高時(shí)也可采用鉀水玻璃。優(yōu)質(zhì)純凈的水玻璃為無(wú)色透明的粘稠液體，溶于水。當(dāng)含有雜質(zhì)時(shí)呈淡黃色或青灰色。

鈉水玻璃分子式中的m稱為水玻璃的模數(shù)，代表Na₂O和SiO₂的摩爾比，是非常重要的參數(shù)。n值越大，水玻璃的粘度越高，但水中的溶解能力下降。當(dāng)n大于3.0時(shí)，只能溶于熱水中，給使用帶來(lái)麻煩。n值越小，水玻璃的粘度越低，越易溶于水。土木工程中常用模數(shù)n為2.6~2.8，既易溶于水又有較高的強(qiáng)度。

我國(guó)生產(chǎn)的水玻璃模數(shù)一般在2.4~3.3之間。水玻璃在水溶液中的含量(或稱濃度)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為1.36~1.50g/cm3，相當(dāng)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)加上純堿(Na₂CO₃)，在1300~1400℃的高溫下煅燒生成液體硅酸鈉 ，從爐出料口流出、制塊或水淬成顆粒。再在高溫或高溫高壓水中溶解，制得溶液狀水玻璃產(chǎn)品。

水玻璃的凝結(jié)固化

水玻璃在空氣中的凝結(jié)固化與石灰的凝結(jié)固化非常相似，主要通過(guò)碳化和脫水結(jié)晶固結(jié)兩個(gè)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

隨著碳化反應(yīng)的進(jìn)行，硅膠含量增加，接著自由水分蒸發(fā)和硅膠脫水成固體而凝結(jié)硬化，其特點(diǎn)是:

1.速度慢。由于空氣中CO₂濃度低，故碳化反應(yīng)及整個(gè)凝結(jié)固化過(guò)程十分緩慢。

2.體積收縮。

3.強(qiáng)度低。

為加速水玻璃的凝結(jié)固化速度和提高強(qiáng)度，水玻璃使用時(shí)一般要求加入固化劑氟硅.酸鈉，分子式為Na₂SiF₆。

氟硅.酸鈉的摻量一般為12%~15%。摻量少，凝結(jié)固化慢，且強(qiáng)度低;摻量太多，則凝結(jié)硬化過(guò)快，不便施工操作，而且硬化后的早期強(qiáng)度雖高，但后期強(qiáng)度明顯降低。因此，使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制固化劑摻量，并根據(jù)氣溫、濕度、水玻璃的模數(shù)、密度在上述范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整。即:氣溫高、模數(shù)大、密度小時(shí)選下限，反之亦然。

速溶粉狀

速溶粉狀硅酸鈉又稱速溶泡花堿、水合硅酸鈉。該產(chǎn)品外觀潔白，呈粉末狀，均勻性好。運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用非常方便，特別適用于機(jī)械化、自動(dòng)化操作。廣泛應(yīng)用于冶金、電力、石化及建材工業(yè)中。被用來(lái)做為不定形耐火材料中的粘結(jié)劑、工業(yè)清洗劑、防腐劑，在制皂和耐酸水泥、精細(xì)陶瓷工業(yè)以及精密鑄造業(yè)的快干劑和增強(qiáng)劑等。速溶粉狀硅酸鈉產(chǎn)品還具有液體泡花堿所具有的一切性能和應(yīng)用。速溶粉狀硅酸鈉分子式Na₂O·mSiO₂·nH₂O，式量一般在280~350之間。與通過(guò)機(jī)械粉碎的無(wú)水粉末狀硅酸鈉相比，前者有許多寶貴性質(zhì)，如水溶速度、純凈程度等。速溶粉狀硅酸鈉屬于精細(xì)化工產(chǎn)品，系對(duì)干法(芒.硝法、純.堿法)泡花堿經(jīng)過(guò)化料、過(guò)濾、調(diào)模、噴霧干燥等加工過(guò)程制得的。

分類介紹

1．硅酸鈉分兩種，一種為偏硅酸鈉，化學(xué)式Na₂SiO₃，式量122.00。偏硅酸鈉別名“三氧硅酸二鈉”，CAS號(hào)： 6834-92-0。

另一種為正硅酸鈉（原硅酸鈉），化學(xué)式Na₄SiO₄，相對(duì)分子質(zhì)量184.04。

2．正硅酸鈉是無(wú)色晶體，熔點(diǎn)1361K(1088℃)，不多見(jiàn)。水玻璃溶液因水解而呈堿性（比純.堿稍強(qiáng)）。因是弱酸鹽所以遇鹽.酸，硫.酸、硝.酸、CO₂都能析出硅酸。保存時(shí)應(yīng)密切防止CO₂進(jìn)入，并應(yīng)使用橡膠塞以防粘住磨口玻璃塞。工業(yè)上常用純堿與石英共熔制取Na₂CO₃+SiO₂→Na₂SiO₃+CO₂↑，制品常因含亞鐵鹽而帶淺藍(lán)綠色。用為無(wú)機(jī)粘接制劑（可與滑石粉等混合共用），肥皂填充劑，調(diào)制耐酸混凝土，加入顏料后可做外墻的涂料，灌入古建筑基礎(chǔ)土壤中使土壤堅(jiān)固以防倒塌。

3．偏硅酸鈉是普通泡花堿與燒堿水熱反應(yīng)而制得的低分子晶體，商品有無(wú)水、五水和九水合物，其中九水合物只有我國(guó)市場(chǎng)上存在，是在上世紀(jì)80年代急需偏硅酸鈉而倉(cāng)促開(kāi)發(fā)的技術(shù)含量較低的應(yīng)急產(chǎn)品，因其熔點(diǎn)只有42℃，貯存時(shí)很容易變?yōu)橐后w或膏狀，正逐步被淘汰，但由于一些用戶習(xí)慣和一些領(lǐng)域?qū)�結(jié)晶水不是很在意，九水偏硅酸鈉還是有一定市場(chǎng)。

生產(chǎn)方法

硅酸鈉的生產(chǎn)方法分干法（固相法）和濕法（液相法）兩種。

1．干法生產(chǎn) 是將石英砂和純堿按一定比例混合后在反射爐中加熱到1400 ℃左右，生成熔融狀硅酸鈉；

2．濕法生產(chǎn)以石英巖粉和燒堿為原料，在高壓蒸鍋內(nèi)，0.6～1.0 MPa蒸汽下反應(yīng)，直接生成液體水玻璃。微硅粉可代替石英礦生產(chǎn)出模數(shù)為4的硅酸鈉。

水玻璃質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

參考標(biāo)準(zhǔn)

指標(biāo)名稱	指標(biāo)
模量	2.0±0.1
二氧化硅(SiO2)/%	49.0～53.0
氧化鈉(Na2O)/%	25.5～29.0
溶解速度/s≤	100
表觀密度/(kg/L)≥

 

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