对水玻璃现状的认识

ujamico

摘 要：随着世界各国对环境和健康的日益重视，无机建筑涂料以其优良的环保性和耐候性等已越来越受到人们的重视。无机涂料属环境友好型涂料，其开发应用符合人类可持续发展原则，具有广阔的发展前景，而水玻璃正是无机涂料主要基料之一。
关键词：水玻璃；无机涂料；环保；可持续发展
水玻璃在国民经济中的地位越来越显要，现代科技发展已预示到，水玻璃可以应用到经济建设的各个领域，而且建筑业的应用越来越广泛深人.无机涂料与有机涂料相比，具有省能源、无公害、无污染等优点。因此，对无机涂料的研究日益引起人们的重视，尤其是水玻璃无机涂料原材料来源丰富，防火性能好，价格低廉，以致发展较为引人注目。
无机涂料以水玻璃、硅溶胶等为主要基料，原料往往直接取材于自然界，来源丰富。相对有机涂料来说，无机涂料的生产对环境污染小、能耗低，产品多数以水为分散介质，无环境及健康方面的不良影响，属环境友好型涂料。同时，无机涂料的耐老化性及其它某些性能也是大多数有机涂料难以比拟的。
1 无机建筑涂料的主要基料——水玻璃
1.水玻璃的种类及组成
水溶性硅酸盐俗称水玻璃，分子通式为M2O·mSiO2·nH2O，M可以是锂、钠、钾、铵等离子，m俗称水玻璃模数，是水玻璃中二氧化硅和碱金属氧化物的摩尔数的比值；n代表含水量。根据M离子的不同，水玻璃可分别称为锂水玻璃、钠水玻璃、钾水玻璃、铵水玻璃等。锂水玻璃和铵水玻璃价格高，钾水玻璃价格适中，钠水玻璃价格低廉。钾水玻璃和钠水玻璃都有很好的粘结性和成膜性，应用较为广泛。其中，钾水玻璃或钾钠混合水玻璃制备的涂料成膜性比钠水玻璃好。
2.水玻璃的特性
水玻璃为无色、青绿色或棕色的固体或粘稠类液体。水玻璃的粘结性能良好，硬化时析出的硅酸凝胶可堵塞毛细孔隙而防止水渗透；耐热性好，水玻璃硬化后形成的二氧化硅网状骨架，在高温下强度下降很小，当采用耐热耐火骨料配制水玻璃砂浆和混凝土时，乃热度可达1000摄氏度；耐酸性极好，可以抵抗氢氟酸、热磷酸和高级脂肪酸以外的几乎所有无机和有机酸。但，耐碱性和耐水性差。
2 水玻璃的用途
水玻璃的用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门。在化工系统被用来制造硅胶、白炭黑、沸石分子筛、五水偏硅酸钠、硅溶胶、层硅及速溶粉状硅酸钠、硅酸钾钠等各种硅酸盐类产品，是硅化合物的基本原料。在轻工业中是洗衣粉、肥皂等洗涤剂中不可缺少的原料，也是水质软化剂、助沉剂；在纺织工业中用于助染、漂白和浆纱；在机械行业中广泛用于铸造、砂轮制造和金属防腐剂等；在建筑行业中用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、土壤固化剂、耐火材料等；在农业方面可制造硅素肥料；另外用作石油催化裂化的硅铝催化剂、肥皂的填料、瓦楞纸的胶粘剂、实验室坩埚等耐高温材料、金属防腐剂、水软化剂、洗涤剂助剂、耐火材料和陶瓷原料、纺织品的漂、染和浆料、矿山选矿、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制胶粘剂等。分述如下：
1.提高抗风化能力
水玻璃溶液涂刷或浸渍材料后，能渗入缝隙和孔隙中，固化的硅凝胶能堵塞毛细孔通道，提高材料的密度和强度，从而提高材料的抗风化能力。以密度为1.35g/cm3的水玻璃浸渍或涂刷黏土砖、水泥混凝土、硅酸盐混凝土、石材等多孔材料，可提高材料的密实度、强度、抗渗性、抗冻性及耐水性等。 但水玻璃不得用来涂刷或浸渍石膏制品。因为水玻璃与石膏反应生成硫酸钠（Na2SO4），在制品孔隙内结晶膨胀，导致石膏制品开裂破坏。
2.加固土壤
将水玻璃与氯化钙溶液交替注入土壤中，两种溶液迅速反应生成硅胶和硅酸钙凝胶，起到胶结和填充孔隙的作用，使土壤的强度和承载能力提高。常用于粉土、砂土和填土的地基加固，称为双液注浆。
3.配制速凝防水剂
水玻璃可与多种矾配制成速凝防水剂，用于堵漏、填缝等局部抢修。这种多矾防水剂的凝结速度很快，一般为几分钟，其中四矾防水剂不超过1min，故工地上使用时必须做到即配即用。多矾防水剂常用胆矾（硫酸铜）、红矾（重铬酸钾）、明矾（也称白矾，硫酸铝钾）、紫矾等四种矾。
4.配制耐酸胶凝
耐酸胶凝是用水玻璃和耐酸粉料（常用石英粉）配制而成。与耐酸砂浆和混凝土一样，主要用于有耐酸要求的工程。如硫酸池等。
5.配制耐热砂浆
水玻璃胶凝主要用于耐火材料的砌筑和修补。水玻璃耐热砂浆和混凝土主要用于高炉基础和其他有耐热要求的结构部位。
6.防腐工程应用
改性水玻璃耐酸泥是耐酸腐蚀重要材料，主要特性是耐酸、耐温、密实抗渗、价格低廉、使用方便。可拌和成耐酸膠泥、耐酸沙浆和耐酸混凝土，适用于化工、冶金、电力、煤炭、纺织等部门各种结构的防腐蚀工程，是纺酸建筑结构贮酸池、耐酸地坪、以及耐酸表面砌筑的理想材料。
7.黏结剂
五十年代水玻璃吹二氧化碳工艺广泛应用，该工艺水玻璃加入量高、溃散性差，旧砂不能回用，浪费硅砂资源，大量外排固体废弃物，破坏生态环境，生产铸件质量粗糙，使其面临被淘汰。
酯硬化新型水玻璃自硬砂1999年问世，水玻璃加入量1.8-3.0%，强度高、溃散性好、旧砂可再生回用，回用率80-90%，可使用时间可调，可用于机械化造型生产线，也可用于单件小批量生产。可生产几公斤至几百吨的各种铸件，现已在铁路车辆、冶金机械、重型机械、矿山机械、通用机械厂几十家企业推广应用。
新型水玻璃被称为符合可持续发展的绿色环保型铸造黏结剂。
8. 修补砖墙裂缝
将水玻璃、粒化高炉矿渣粉、砂及氟硅酸钠按适当比例拌合后，直接压入砖墙裂缝，可起到粘结和补强作用。
在新世纪的建筑领域中，新型材料的产生和利用 ，我们都要考虑好利弊，平衡环境与经济的和谐发展。
参考文献
1. 黎治平等《酸改性钠水玻璃与苯丙乳液复合内墙涂料的研制》新型建筑材料，2003，
2. 徐国华《无机硅化物的性能以及在建筑涂料中的应用》上海：2004年全国建筑涂料与涂装技术交流大会，2004，
3. 徐峰《无机涂料与涂装技术》北京：化学工业出版社，2002
4. 徐家保《建筑材料学》广州：华南工学院出版社，1986