无机胶粘剂及应用综述(二)

2007/8/10 15:04:24

1.2.硅酸钠俗名水玻璃，又称泡化碱。它是一种可溶性的硅酸盐，由不同比例的碱金属（钠）和石英砂(SiO2)组成系列的产品，其典型分子式为Na2O·nSiO2·xH2O,简式为Na2SiO3一般产品均含有水分。水玻璃的价格低廉，阻燃性好，使用方便，受到青睐，其应用已有上百年的历史。在纸板、纸盒的胶接中广泛使用。水玻璃胶的初粘力小，胶接中需施以适当的力加以固定并使粘牢。干后的胶层是脆性的，且易吸潮呈碱性，会污染物件。近期来虽用淀粉胶和合成树脂胶来替代部分水玻璃胶用于胶粘纸盒、纸箱等，但水玻璃胶的耗量仍是占首位的；再则用金属氧化物等改性水玻璃来制取耐热上千度的耐热胶，用于金属、陶瓷、石英材料的胶接已在开拓中，它仍将是无机胶粘剂中的主角。 (1)制法。硅酸钠的生产方法主要有碱法和硫酸钠法两种。碱法又可分为湿法和干法，或称一步法和两步法。产品的性能与模量(n)有关，模量是指二氧化硅(SiO2)与氧化钠(Na20）的重量百分比。不同的配料比可得到不同模量的产品，产品的模量一般在么2.2～3.7。模量高，胶接强度强。生产高模量产品以干法（纯碱法）较易控制，低模量产品以湿法（烧碱法）较为简单。 ①湿法（烧碱法）。按照产品模量来定原料的配比，将石英砂和液体烧碱按要求配比放人有搅拌的加压釜内，、混合均匀，通直接蒸汽加热到温度175℃，釜内压力控制在0.7～0.8MPa,反应4-6小时。将反应物冷却后过滤，除去未反应的石英砂，浓缩后即可得到液体硅酸钠（水玻璃）。其反应式如下： ②干法（纯碱法）。干法生产需经过熔融和溶解两步，放亦称两步法。此法是将石英砂和纯碱按一定比例混合均匀，在1400℃左右的高温下进行熔融反应，约4～6小时生成熔融态物料，经水淬冷却后呈玻璃料，即为固体硅酸钠；再将该固体趁热投人加压滚筒或开口的溶解锅内，通人蒸汽加热溶解，经沉降、浓缩，得到无色透明的粘稠液体即是水玻璃。其反应式如下： ③硫酸钠法。硫酸钠的用量按产品的模量而定，先与煤粉混合均匀，再同石英砂按规定的配比混合均匀，迅速投人反射炉内进行反应。反应完成后，物料出炉冷却、粉碎、溶解、分离掉不溶物、浓缩，得到水玻璃。其反应式如下：上述三法中，纯碱法的生产条件易控制，易于工业化生产，易于生产出高模量产品。但操作环境差且能耗大。烧碱法生产条件简易，操作环境较好，能耗低，但不宜于生产高模量产品。硫酸钠法在反应中易产生强腐蚀性物料且产生二氧化硫，污染环境，工业上很少采用。 (2)应用工艺。水玻璃的胶接力取决于它的模量和浓度，模量越高或浓度越高，则胶接力也随之提高。不同的应用，应选用不同模量的产品。作为胶粘剂用较多选择模量在2.9～3.4。水玻璃可不经配合直接使用，也可掺加不同添加剂如粘土、石灰、酪素、淀粉等来增加稠度、改善耐水性及提高胶接强度等。水玻璃溶液涂布于被粘体后经吸收及蒸发，徐徐地失去水分，很快地凝胶化直至硬化而具有一定的胶接强度。胶接纸制品采用热的水玻璃溶液有利。胶接压力一般为接触压，制纤维板由五层0.4mm纤维薄片层压时，其压力则高至5.5MPa。(3)性能。水玻璃为无色、淡黄色或青灰色透明的粘稠液体。溶于水呈碱性。遇酸即使是空气中的二氧化碳会分解而析出硅酸的胶质沉淀。其相对密度随模量的降低而增大。产品的国家标准号是GB4209—84，指标值如表1。表1 硅酸钠的国家标准二类产品的指标值除铁≤0.05%及水不溶物≤0.4～0.8%之外，其它指标值均相同。水玻璃具有使用方便，胶牢快速，耐热及耐燃的特点；但耐水性较差，会潮解而沾污物件。

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