Влияние физических воздействий но кинетику образования гелей активной кремневой кислоты, используемой в качестве связующей компоненты

Широкое распространение получило применение жидкого стекла в качестве связующей компоненты при заделке швов, трещин, при окраске асбестоцемента и др. В большинстве случаев используется не сам-о жидкое стекло, а активная кремневая кислота АК, получаемая при смешении жидкого стекла с активирующим агентом, например кислотой. В связи с этим представляет интерес исследование кинетики образования гелей АК при наложении физических воздействий на жидкую смесь компонентов для получения геля, от приготовления которой зависят технологические свойства АК.

Обычно для приготовления АК смешивают 1—2%-ный раствор жидкого стекла, имеющего щелочную реакцию (рН = 11 —12), с раствором активирующего агента, например, серной кислоты:

В результате полимеризации могут образовываться самые разнообразные поликремневые кислоты.

Технологические свойства АК зависят преимущественно от образования в процессе их созревания агрегатов коллоидных размеров, представляющих собой гелеобразные, разветвленные структуры, способные взаимодействовать с коллоидными частицами и твердыми поверхностями.

В работе исследовалась кинетика образования гелей АК при предварительном воздействии вибрации и ультразвука в сочетании с магнитным полем. Исследования проводились на установке, состоящей из вибростенда ВЭДС-10А, ультразвукового генератора, реакционного сосуда, постоянных магнитов и спектрофотометра СФ-18.

Исследование влияния вибрации и ультразвука в сочетании с магнитным полем на кинетику образования геля проводили методом светорассеяния на длине волны 4490 А. Момент окончания гелеобразования фиксировали по увеличению светорассеяния. Обработка магнитным полем в сочетании с вибрацией, или ультразвуком, проводилась сразу -после смешения раствора жидкого стекла с серной кислотой в течение 1 мин. Более длительная обработка, как было установлено экспериментально, не влияет на кинетику образования гелей

Известно, что время застудневания АК зависит главным образом от pH среды. В связи с этим эксперименты проводились в двух направлениях. В первом случае готовили гели в среде с рН-0,1, а во втором—с pH-6,8.

Гели АК получали по методу Грэма приливанием раствора ортосиликата натрия к разбавленной серной кислоте до различных определенных показателен pH в интервале 0,1—7. В отдельных случаях при приготовлении щелочного золя при pH среды 11 во время нейтрализации вместо H2SO брали раствор кислого углекислого аммония.

Учитывая тот факт, что время образования гелей АК заметно изменяется магнитное поле напряженностью 2000 эрстед при использовании жидкого стекла из различных партий, в экспериментах применялось жидкое стекло одной партии (ГОСТ 18958—73; 3,6 р=1,31 г/см3, где т — модуль, р — плотность).

На рисунке представлены экспериментальные данные исследования кинетики- образования гелей АК, полученных после совместного предварительного воздействия магнитного поля и вибрации или магнитного поля и ультразвуковых колебаний на смесь компонентов для получения гелей АК при рН-0.1.

Анализ результатов, представленных, на рисунке, показывает, что время образования гелей АК не зависит от пред-" верительного совместного воздействия магнитного поля и вибрационных колебаний или магнитного ноля и ультразвуковых колебаний. Можно предположить, что это связано с длительностью" образования гелей АК (2 ч). В этом случае предварительная активация даже такими мощными факторами, как вибрация и ультразвук, не оказывает воздействия. В связи с этим представляет интерес исследование кинетики образования гелей в области pH=5—7, когда" время синтеза студней сокращается до 4—10 мин (см. таблицу).

Из таблицы видно, что предварительное совместное воздействие магнитного поля в сочетании с вибрационными ультразвуковыми колебаниями уменьшает время образования гелей АКВ: 1,5—2 раза по сравнению с контрольным. Интересно отметить, что при больших частотах (выше 15 кГц) эффект воздействия поля и колебаний на реакционную смесь не наблюдается. Не оказывает влияния также действие одного- поля напряженностью до 3200—4000.

Известно, что в дисперсных система! электромагнитные поля вызывают направленную коагуляцию или ускорена?, коагуляционных процессов. В большинстве случаев существует пороговая напряженность поля, ниже которой этой эффект не проявляется. Наиболее ориентированные и прочные структуры