水玻璃不同途径的固化机理
水玻璃的粘结强度是指水玻璃硬化后具有的强度。水玻璃和原砂经混砂机混拌以后,砂粒表面上包覆了一层薄薄的水玻璃膜,即粘结膜。相邻的砂粒通过粘结膜连接起来,形成粘结桥(如图1),随后通过水玻璃的胶凝过程建立起粘结强度硅酸胶凝聚合化学反应通过三个同时发生的过程产生:分子硅酸聚合形成低聚体;分子间硅氧基团的聚合导致环的闭合和终粒子形成;单个粒子的聚合形成长链。
通过对相应文献的参考研究,归纳出水玻璃的固化途径主要有以下几种水玻璃的加热硬化系物理脱水硬化过程,水玻璃脱水后为脱水硅酸凝胶。常温下水玻璃溶胶中的水分蒸发,水玻璃中的硅酸阴离子聚集成膜,Na+无规则地分布在涂膜中。水玻璃凝胶中存在较多的Si-OH键,遇水易溶,则固化物。当温度升高时(80℃时)水分子重排并对相邻硅醇基之间的缩合起催化作用,进一步加热至120~ 130℃以上,残存的水分子促使硅醇基的缩合,而且Si-OH 键之间相互脱水缔合,形成Si-O-Si键,这是耐水性的三维结构的固化体系。Na+和H+处于三维结构膜的封闭状态中,遇水不溶;固化温度升至200℃以上,即可得到耐水性的固化体系。加热条件下的固化反应式如式(3)所示。