硅酸鈉，俗稱泡花堿，其水溶液俗稱水玻璃，是一種礦黏合劑。
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水玻璃
CAS登錄號1344-09-8;106985-35-7 EINECS登錄號215-687-4 熔點1089℃
相對密度2.614 折射率1.520 化學式Na2SiO39H2O 分子量284.2
沸點 2355 ℃lit. 水溶性 H2O: soluble 密度 2.33 g/mL at 25℃lit.
外觀無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劑洗滌劑肥皂的填料土壤穩定劑紡織工業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式為R2OnSiO2式中R2O為堿金屬氧化物n為SiO2與堿金屬氧化物摩爾數的比值稱為水玻璃的摩數建筑上常用的水玻璃是硅酸鈉的水溶液Na2OnSiO2
理化性能
粘結力強強度較高耐酸性耐熱性好耐堿性和耐水性差
性狀
無色正交雙錐結晶或白色至灰白色塊狀物或粉末能風化在100℃時失去6分子結晶水易溶于水溶于稀NaOH溶液不溶于乙.醇和酸
技術指標
硅酸鈉水溶液的技術指標
SiO2 | 氧化鈉（%） | 水不溶物（%） | 鐵（%） | 波美度 | 模數 | 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民經濟的各個部門在化工系統被用來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品是硅化合物的基本原料在經濟發達國家以硅酸鈉為原料的深加工系列產品已發展到50余種有些已應用于高精尖科技領域;
1在輕工業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也是水質軟化劑助沉劑;
3在紡織工業中用于助染劑漂白劑和漿紗劑
4在機械行業中廣泛用于鑄造砂輪制造和金屬防腐劑等;
5在建筑行業中用于制造快干水泥耐酸水泥防水油耐火材料等;
6在農業方面可制造硅素肥料;
7用作分析試劑
8土壤穩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境下因吸收土中水分處于膨脹狀態使土固結
9涂刷材料表面提高其抗風化能力 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度強度抗滲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堵漏修補磚墻裂縫將水玻璃粒化高爐礦渣粉砂及氟.硅酸鈉按適當比例拌合后直接壓入磚墻裂縫可起到粘結和補強作用
12防火硅酸鈉水溶液可做防火門的外表面用于木材防火織物防火劑
13可用來制作耐酸膠泥用于爐窖類的內襯
14制備硅膠是硅膠分子篩沉淀法白炭黑等硅系列產品的原料
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值調節劑也用作耐火材料黏合劑爐窯噴補劑焊條藥粉黏結劑耐酸水泥黏結劑瓦楞紙的膠粘劑
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充水或含高CL－ 的循環水系統
21用于紙張漂白
22是無機涂料的組分
23實驗室坩堝等耐高溫材料
24陶瓷原料等
25硅酸鈉在水處理領域用作冷卻水系統的緩蝕劑現今主要用作自來水如高層建筑空調系統用水的處理劑在工業冷卻水系統的應用較少有時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孔通道提高材料的密度和強度從而提高材料的抗風化能力但水玻璃不得用來涂刷或浸漬石膏制品因為水玻璃與石膏反應生成硫酸鈉Na2SO4在制品孔隙內結晶膨脹導致石膏制品開裂破壞
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生成硅膠和硅酸鈣凝膠起到膠結和填充孔隙的作用使土壤的強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速度很快一般為幾分鐘其中四礬防水劑不超過1min故工地上使用時必須做到即配即用
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水玻璃耐熱砂漿和混凝土主要用于高爐基礎和其他有耐熱要求的結構部位
6防腐工程應用
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抗滲價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各種結構的防腐蝕工程是紡酸建筑結構貯酸池耐酸地坪以及耐酸表面砌筑的理想材料
7黏結劑
五十年代水玻璃吹CO2工藝廣泛應用該工藝水玻璃加入量高潰散性差舊砂不能回用浪費硅砂資源大量外排固體廢棄物破壞生態環境生產鑄件質量粗糙使其面臨被淘汰
酯硬化新型水玻璃自硬砂1999年問世水玻璃加入量1.8~3.0%強度高潰散性好舊砂可再生回用回用率80~90%可使用時間可調可用于機械化造型生產線也可用于單件小批量生產可生產幾公斤至幾百噸的各種鑄件現已在鐵路車輛冶金機械重型機械礦山機械通用機械廠幾十家企業推廣應用
新型水玻璃被稱為符合可持續發展的綠色環保型鑄造黏結劑主要特點
1粘結力和強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力但水玻璃自身質量配合料性能及施工養護對強度有顯著影響
2耐酸性好可以抵抗除氫.氟..酸HF熱磷酸和高級脂肪酸以外的幾乎所有無機和有機酸
3耐熱性好硬化后形成的二氧化硅網狀骨架在高溫下強度下降很小當采用耐熱耐火骨料配制水玻璃砂漿和混凝土時耐熱度可達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境中使用同樣由于NaFNa2CO3均溶于水而不耐水但可采用中等濃度的酸對已硬化水玻璃進行酸洗處理提高耐水性
相關知識水玻璃基本知識
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Na2OnSiO2鉀水玻璃為硅酸鉀水溶液分子式為K2OnSiO2土木工程中主要使用鈉水玻璃當工程技術要求較高時也可采用鉀水玻璃優質純凈的水玻璃為無色透明的粘稠液體溶于水當含有雜質時呈淡黃色或青灰色
鈉水玻璃分子式中的m稱為水玻璃的模數代表Na2O和SiO2的摩爾比是非常重要的參數n值越大水玻璃的粘度越高但水中的溶解能力下降當n大于3.0時只能溶于熱水中給使用帶來麻煩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n為2.6~2.8既易溶于水又有較高的強度
我國生產的水玻璃模數一般在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品
水玻璃的凝結固化
水玻璃在空氣中的凝結固化與石灰的凝結固化非常相似主要通過碳化和脫水結晶固結兩個過程來實現
隨著碳化反應的進行硅膠含量增加接著自由水分蒸發和硅膠脫水成固體而凝結硬化其特點是:
1.速度慢由于空氣中CO2濃度低故碳化反應及整個凝結固化過程十分緩慢
2.體積收縮
3.強度低
為加速水玻璃的凝結固化速度和提高強度水玻璃使用時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%摻量少凝結固化慢且強度低;摻量太多則凝結硬化過快不便施工操作而且硬化后的早期強度雖高但后期強度明顯降低因此使用時應嚴格控制固化劑摻量并根據氣溫濕度水玻璃的模數密度在上述范圍內適當調整即:氣溫高模數大密度小時選下限反之亦然
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品外觀潔白呈粉末狀均勻性好運輸儲存和使用非常方便特別適用于機械化自動化操作廣泛應用于冶金電力石化及建材工業中被用來做為不定形耐火材料中的粘結劑工業清洗劑防腐劑在制皂和耐酸水泥精細陶瓷工業以及精密鑄造業的快干劑和增強劑等速溶粉狀硅酸鈉產品還具有液體泡花堿所具有的一切性能和應用速溶粉狀硅酸鈉分子式Na2OmSiO2nH2O式量一般在280~350之間與通過機械粉碎的無水粉末狀硅酸鈉相比前者有許多寶貴性質如水溶速度純凈程度等速溶粉狀硅酸鈉屬于精細化工產品系對干法芒.硝法純.堿法泡花堿經過化料過濾調模噴霧干燥等加工過程制得的
分類介紹
1．硅酸鈉分兩種一種為偏硅酸鈉化學式Na2SiO3式量122.00偏硅酸鈉別名三氧硅酸二鈉CAS號 6834-92-0
另一種為正硅酸鈉（原硅酸鈉）化學式Na4SiO4相對分子質量184.04
2．正硅酸鈉是無色晶體熔點1361K1088℃不多見水玻璃溶液因水解而呈堿性（比純.堿稍強）因是弱酸鹽所以遇鹽.酸硫.酸硝.酸CO2都能析出硅酸保存時應密切防止CO2進入并應使用橡膠塞以防粘住磨口玻璃塞工業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綠色用為無機粘接制劑（可與滑石粉等混合共用）肥皂填充劑調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土壤中使土壤堅固以防倒塌
3．偏硅酸鈉是普通泡花堿與燒堿水熱反應而制得的低分子晶體商品有無水五水和九水合物其中九水合物只有我國市場上存在是在上世紀80年代急需偏硅酸鈉而倉促開發的技術含量較低的應急產品因其熔點只有42℃貯存時很容易變為液體或膏狀正逐步被淘汰但由于一些用戶習慣和一些領域對結晶水不是很在意九水偏硅酸鈉還是有一定市場
生產方法
硅酸鈉的生產方法分干法（固相法）和濕法（液相法）兩種
1．干法生產 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．濕法生產以石英巖粉和燒堿為原料在高壓蒸鍋內0.6～1.0 MPa蒸汽下反應直接生成液體水玻璃微硅粉可代替石英礦生產出模數為4的硅酸鈉
水玻璃質量標準
參考標準
指標名稱 | 指標 |
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≥ |
