Силикатный клей (жидкое стекло), история, свойства, применение

silikat

Силикатный клей, который чаще называют жидким стеклом, – это минеральное соединение, широко используемое в быту и народном хозяйстве для соединения (склеивания) различных материалов. Вязкое текучее вещество известно человечеству почти 2 сотни лет, и все это время успешно применяется для многих целей.

Впервые жидкое стекло было получено в Германии химиком Яном Непомук фон Фуксом в 1818 году. Технология его производства оказалась достаточно проста, а сырье – природное или искусственное – дешево и распространенно.

Жидкое стекло – это водный щелочной раствор полисиликатов натрия Na2O(SiO2)n, калия K2O(SiO2)n или лития Li2O(SiO2)n. Необходимым составным элементом жидкого стекла, от которого получил свое название и сам клей, являются силикаты – вещества, в состав которых входит кремнезем SiO2. Залежи натуральных силикатов имеются повсеместно, способы производства не отличаются сложностью, а обширная сфера применения делает силикатный клей одним из самых доступных.

Способы получения

Есть несколько технологий изготовления жидкого стекла. Возможен обжиг (сплавление) смеси кварцевого песка и пищевой соды в специальной емкости. Применяется также воздействие на сырье, содержащее кремнезем, насыщенными растворами гидроксида натрия, калия или лития. При этом необходимым условием является поддержание температуры кипения конкретного раствора щелочи.

Клеящая способность жидкого стекла связана с физической особенностью силикатов – хорошей адгезией практически к любым поверхностям. Адгезия основана на физике твердого тела. На внешней поверхности твердых предметов молекулы связаны слабее, чем внутри. При нанесении на такие поверхности силикатного клея, между ними возникает молекулярное притяжение. Жидкость в клее адсорбируется на соединяемых поверхностях, в результате чего вязкость и плотность клеевого шва возрастают. Равновесие поверхностных частиц сдвигается, цепочки кремниевой кислоты видоизменяются, идет процесс поликонденсации и образуется устойчивый адгезионный шов.

Клей в промышленности и быту

Силикатный клей применяется во многих отраслях народного хозяйства. Но одной из самых простых и распространенных сфер долгое время было использование его в качества соединителя для бумаги. С детства всем знакомый жидкий прозрачный клей в пластиковых флаконах есть не что иное, как канцелярский вариант силикатного клея. Правильная консистенция и аккуратное нанесение жидкого стекла позволяли склеить различные виды бумаги и картона. Однако было обнаружено, что с течением времени линия клеевого шва желтеет, а само соединение становится хрупким. Поэтому, хотя силикатный клей и используется сейчас в офисной работе, его применение более ограниченно, чем раньше.

Одной из крупнейших сфер применения жидкого стекла является строительство. Смесь силиката натрия с неорганическими отходами различных производств дает высокопрочный недорогой материал, который используется при возведении основных конструкций зданий. В качестве отходов используется шлак черной и цветной металлургии, а также ненужные продукты деятельности обогатительных фабрик. Используются также зола ГРЭС и ТЭЦ и непригодный для земледелия грунт. Неоспоримым преимуществом получаемого таким образом бетона является то, что его производство требует гораздо меньше затрат электроэнергии, что приносит явную экономическую выгоду. Силикат натрия также применяется для производства строительных панелей и светлой керамики.

Строим правильно!

Немного о свойствах

Вспененное жидкое стекло очень слабо проводит тепло. Это его качество активно используется для получения специальных теплосберегающих материалов. Теплоизоляторы на основе силикатов натрия используются и в промышленных аппаратах, и в штучных теплоизоляционных изделиях. В качестве наполнителя для силикатного раствора применяется камыш, стебли хлопчатника, жим сахарного тростника, а также древесные стружки и опилки. Это могут быть также железохромовый шлак и кварцевый песок. Силикатная теплоизоляция выдерживает температурные нагрузки до 1300°С и множественные перепады на нагрев и охлаждение.

Силикатный клей используется в металлургии при изготовлении напыления для сварочных электродов, а также в качестве связующего материала при производстве литейных форм и стержней. Жидкое стекло применяется в машиностроении – для деликатного соединения деталей, в производстве целлюлозы, бумаги и текстиля. Силикат натрия является необходимым компонентом многих процессов в черной металлургии, литейном производстве и химической промышленности.

Основное внимание здесь уделяется прочностным качествам силикатного клея. В химическом производстве при работе с агрессивными продуктами жидкое стекло является незаменимым кислотоустойчивым покрытием. Силикатный клей также входит в состав стирального порошка. Силикат натрия, введенный в состав целлюлозы, добавляет бумаге и ткани блеск и дополнительную твердость.

Большую роль силикатный клей играет в обеспечении пожарной безопасности. В строительстве многих сооружений используются не только негорючие материалы подобные камню, бетону и металлу, но и исключительно пожароопасные элементы вроде дерева, пластика и синтетики. Для гарантии безопасности жилья и рабочего места их покрывают специальным огнезащитным веществом на основе жидкого стекла. К тому же огнеупорные штукатурки и пасты имеют водостойкие и антикоррозийные свойства.

Часто силикатный клей используется в крупных и мелких ремонтных работах. Так, жидкое стекло входит в состав кислотостойких, устойчивых к повышенному давлению и жару известковых и цементно-песчаных растворов. Также оно является главным составным элементом влагостойких уплотняющих замазок и силикатных фасадных красок. Силикатный клей применяется для защиты оснований сооружений от воздействия грунтовых вод, используется при гидроизоляции бассейнов, защите от влаги полов, стен и перекрытий подвальных помещений. Жидкое стекло во взаимодействии с феррохромным шлаком и золой продлевает срок службы грунтовых дорог.

Неожиданное применение силикатный клей нашел в садоводстве. После обрезки и прививания плодовых культур место среза обрабатывают жидким стеклом. Это придает растению прочность и защищает от плесени, грибков и паразитов.

Подведем итоги

Силикатный клей – это необычное соединение, применяемое в различных областях производства. Созданное для склеивания бумаги и картона, оно позднее стало применяться в составе различных клеевых смесей и замазок. Составы, включающие силикатный клей, отличаются устойчивостью к высокой температуре, являются теплоизоляторами и не подвержены воздействию органических вредителей (гнили, плесени, насекомых)

К недостаткам жидкого стекла можно отнести его сильнощелочную реакцию, которая при неосторожном обращении может вызвать ожог. Тем не менее, полезные свойства силикатного клея обеспечивают его востребованность в современном производстве.