spoiwa chemia 3 2

Wiązanie szkła wodnego polega przede wszystkim na koagulacji (przejściu zolu w żel) kwasu krzemowego, jednakże obecny w roztworze wodorotlenek sodu działa peptyzująco, tzn. powoduje przechodzenie żelu w zol, tym samym utrzymując kwas krzemowy w postaci zolu. Dopiero pod działaniem dwutlenku węgla z powietrza następuje zobojętnienie środowiska:

2NaOH + C0₂--► Na^Oj + F^O

dzięki czemu może nastąpić koagulacja. Powyższe reakcje cząstkowe można sumarycznie zapisać następująco:

Na₂Si0₃ + C0₂ + 2H_zO -► Na₂C0₃ + H₄Si0₄

Wytworzony żel kwasu krzemowego ulega stopniowo polikondensacji i odwodnieniu z utworzeniem łańcuchów krzemotlenowych (rys. 10.1).

a)

ó    OH    OH

I    I    I

-Si — O-Si-O-Si —o —

OH    O    OH

HO-Si-OH

Rys. 10.1. Fragment łańcucha krzemotlenowego: a) budowa chemiczna, b) uproszczona struktura

przestrzenna

Polikondensacja stanowi odmianę reakcji polimeryzacji, czyli powstawania związków wielkocząsteczkowych; charakteryzuje się tym, że powstawaniu łańcuchów polimeru towarzyszy wydzielanie produktu ubocznego w postaci związku małocząsteczkowego, w tym przypadku H₂0..

Proces wiązania i twardnienia szkła wodnego jest powolny. W celu przyspieszenia wydzielania się z roztworu żelu kwasu krzemowego stosuje się i dodatki koagulatorów. Najczęściej używany jest fluorokrzemian sodu Na₂SiF₆. j Stosuje się go w ilości 15-f20% w stosunku do masy szkła wodnego. Przy-spieszające działanie fluorokrzemianu polega na zobojętnianiu zasady sodowej w całej objętości spoiwa, podczas gdy dwutlenek węgla działa powierzchniowo. Ponadto, pod działaniem C0₂ tworzywo pokrywa się twardą powłoką żelu, utrudniającą dyfuzję gazu w głąb materiału oraz wydzielanie się wilgoci z warstw wewnętrznych. W obecności fluorokrzemianu reakcja prowadząca do koagulacji szkła wodnego przebiega (sumarycznie) następująco:

2Na₂SiQ₃ + Na₂SiF₆ + 6H₂0 -* 6NaF + 3H₄Si0₄

86