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水玻璃结合剂(water glassblinder)

一种无机材料的胶结剂。又称泡花碱。此类碱金属硅酸盐是用石英砂与钠、或钾、或锂的碳酸盐（或硫酸盐）熔融反应而制得。其化学通式为RQ-nSiO?mHO，RO指碱金属氧化物，如Na0、KO、Li0；n指SiO摩尔数；m

2 2 2 2 2 2 2 2

指所含h2o摩尔数。这类碱金属硅酸盐溶于水中会水解而形成溶胶。溶胶具有良好的胶结性能。因此在工业上被广泛用作无机材料胶结剂，在耐火材料工业作为结合剂用相当广泛，也广泛用于造纸及纺织等工业。

分类按碱金属硅酸盐中碱的种类不同，水玻璃可分为硅酸钠水玻璃、硅酸钾水玻璃、硅酸锂水玻璃、硅酸盐季胺水玻璃和钾钠硅酸盐水玻璃等。但除硅酸钠水玻璃得到大量应用外，其他硅酸盐水玻璃用量较少。硅酸钠水玻璃又可按水玻璃模数M（系指Si02与Na2Q的摩尔比）不同加以分类：M33的称为中性水玻璃；M3.0的称为碱性水玻璃，但这只是一种习惯的分类法，实际上，无论是中性还是碱性水玻璃，水解后水溶液均呈碱性。

制造硅酸钠水玻璃的制造方法有干法和湿法之分。干法是由石英粉与碳酸钠或硫酸钠按一定比例混合之后，加入1350?1500C的熔融炉中经过熔融反应而制得固体熔合物，其反应如下：

1350?1500C

Nfl.COs+NSiO, N既O,nSiO￡+CO,f

或

-或

湿法是用硅石微粉或非晶质硅质原料与苛性碱(Na()H)直接反应而制得，其反应如下：

2NaOH+nSiO2—Na.O?nSiO3*HQ

但，目前几乎都采用干法制造。

TOC\o1-5\h\z从Na2O-SiO2二元状态图(图1)可以看出：随着SiO2含量的不同，或随SiO2与Na2O摩尔比不同，其反应产物不同，当M32时反应产物为：NaO-SiO和石英；当23M31时，反应产物为NaO?2SiO和NaO?SiO；当13M2 2 2 2 2 2

30.5时，反应产物为NaO-SiO和2NaO?SiO，而当M31时，反应产物为2NaO?SiO。但一般熔融制得的硅酸

2 2 2 2 2 2

钠固态熔合物是由正硅酸钠(2NaO-SiO和偏硅酸钠(NaO-SiO)或二硅酸钠(NaO-SiO)组成的混合物。这类熔融2 2 2 2 2 2

反应生成的固体熔合物装入蒸压釜内，用蒸汽使其溶解于水中便形成液体水玻璃。但随着硅酸钠的模数M和水解时的加水量不同，会形成不同性能的产品，见图2。图中1区为含正硅酸钠和氢氧化钠的混合区；2区为含偏硅酸钠的结晶性硅酸钠区；3区为含部分结晶硅酸钠的混合区；4区为硅酸钠玻璃区；5区为水合玻璃区；6区为水合无定形粉末区；7区为半固体物；8区为高粘稠硅酸钠区；9区为工业上使用的硅酸钠水玻璃区；10区为过稀硅酸钠溶液区；11区为不稳定的凝胶混合物区。

HjO

Na3

Na30 5。 WOh

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明2Na^O—SiOj—泪吹

水玻璃除以水溶液状态供使用外，还有将液态水玻璃经过雾化脱水后制成粉末状固态水玻璃供使用。此种水玻璃易溶于水、因而可以直接以粉末状态加入散状耐火材料中配制成不定形耐火材料使用。

性能水玻璃是一类强碱弱酸盐，在水的作用下易发生水解，其水解反应较复杂，硅酸钠水玻璃的水解反应可简要地归纳为如下反应式：

Na2O*nSiOi+mHzO ZNaOH+nSiOj(m—】)*H2O

而NaOH又会进一步电离成Na++0H-,从而使水玻璃溶液呈碱性反应。水玻璃溶液实际上是胶体溶液，其胶粒结构见图3。胶核是由二氧化硅聚集体构成，胶核又会吸附溶液中被电离出的n个SiO：-；同时硅酸钠中也有2n个Na+离子电离出来，其中也会有2(n-x)个Na+离子被吸附在SiO：-周围。胶核所吸附的SiO：-和部分Na+形成吸附层，而另有部分Na+离子扩散到吸附层外，形成扩散层，这样使胶粒带负电。因此硅酸钠水玻璃溶液中胶粒结构可用下式表示：

{(SiOQs■/iSiOf*2M-j：)Nb+广一? +

鼠厂鼠福 扩散层

J *4 /

股粒

图3水玻现胶检鳍构

物理性能较纯的水玻璃溶液呈无色透明或浅灰色、含有杂质的水玻璃呈浅蓝色或暗黑色。水玻璃中含有的杂质有CaO、Fe2O3、Al2O3和MgO等，它们对水玻璃的质量及其制品的物理化学性能均有影响。水玻璃的物理性能主要是以模数M，密度D和粘度以来衡量，模数的计算式如下：

式中SiO2和y分别指水玻璃中氧化硅和氧化钠百分含量膈，1.023指氧化硅与氧化钠分子量之比。密度可用波美计直接测量，密度D与波美度(。Be)之间的关系如下：

=145—

=145—

密度m-