способ получения высокомодульного жидкого стекла

Формула изобретения

Способ получения высокомодульного жидкого стекла путем гидротермальной обработки двуокиси кремния в виде аэросила с размером частиц от 5 до 20 мкм едкой щелочью при перемешивании ультразвуком с частотой от 15 до 45 кГц, отличающийся тем, что в нагретый до 80-99°C раствор гидроксида щелочного металла с концентрацией 1,5-4,0% по массе вводят 15-25% аэросила по массе, перемешивают ультразвуком с частотой от 15 до 45 кГц и гомогенизируют и диспергируют раствор, многократно пропуская его через магнитное поле с индукцией в рабочей зоне 0,05-0,4 Тл, и охлаждают до комнатной температуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения высокомодульного жидкого стекла для производства строительных материалов, может быть использовано при изготовлении теплоизоляционных изделий, а также для производства цинк-силикатных антикоррозионных покрытий.

Известны различные способы получения высокомодульного жидкого стекла.

Известен способ получения жидкого стекла путем обработки двуокиси кремния едкой щелочью при перемешивании, перемешивание ведут ультразвуком с частотой от 15 до 45 кГц и в качестве двуокиси кремния используют аэросил с размером частиц от 5 до 20 мкм. Авторское свидетельство СССР № 480644, МПК: C01B 33/32, 1975 г.

Известен способ получения высокомодульного жидкого стекла, включающий приготовление суспензии кремнеземсодержащего аморфного вещества микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния в растворе гидрооксида натрия и последующую гидротермальную обработку, в котором суспензию готовят при соотношении твердой и жидкой фаз 1: (1,66-1,92) при расходе едкого натра (в пересчете на Na ₂O) 52,1-69,3 кг/м³, а гидротермальную обработку проводят при температуре 95-98°C и атмосферном давлении в течении 15-30 мин. Патент Российской Федерации № 2142411, МПК: C01B 33/32, 1999 г.

Известен способ получения высокомодульного жидкого стекла, включающий пропускание водного раствора силиката щелочного металла через электродиализное устройство, содержащее тракты деионизации и концентрирования, катодную и анодную камеры, в котором процесс электродиализа водного раствора силиката щелочного металла проводят с периодической сменой трактов концентрирования и деионизации с частотой от четырех раз в час до 1 раза в 4 ч при поддержании концентрации щелочи в тракте концентрирования в интервале 0,1-1 моль/л и постоянной плотности тока в интервале 50-250 А/м ². Патент Российской Федерации № 2157337, МПК: C01B 33/32, 2000 г.

Известен способ получения высокомодульного жидкого стекла, включающий приготовление суспензии кремнеземсодержащего аморфного вещества в растворе гидроксида натрия и последующую гидротермальную обработку, в котором готовят суспензию из кремнеземсодержащего аморфного вещества - микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния с размером частиц (0,01-0,1)·10^-6 м, и дополнительно добавки "сульфатное мыло" - промежуточного продукта сульфатно-целлюлозной переработки древесины в растворе гидроксида натрия при соотношении твердой и жидкой фаз 1: (1,55-1,93) при расходе едкого натра (в пересчете на Na₂O) 51,9-90,9 кг/м³, а гидротермальную обработку проводят при температуре 68-73°C и атмосферном давлении в течение 5-10 мин. Патент Российской Федерации № 2171221, МПК: C01B 33/32, 2001 г.

Известен способ получения высокомодульного жидкого стекла, включающий приготовление суспензии кремнеземсодержащего аморфного вещества в растворе гидроксида натрия и последующую гидротермальную обработку, в котором готовят суспензию из кремнеземсодержащего аморфного вещества - микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния и, дополнительно, добавки "карамель" -промежуточного продукта сульфатно-целлюлозной переработки древесины в растворе гидроксида натрия при соотношении твердой и жидкой фаз 1:0,97-1,03 при расходе едкого натра (в пересчете на Na₂O) 76,2-81,4 кг/м³, а гидротермальную обработку проводят при температуре 85-95°C и атмосферном давлении в течение 10-15 мин. Патент Российской Федерации № 2238242, МПК: C01B 33/32, 2004 г.

За прототип принят способ получения жидкого стекла путем гидротермальной обработки двуокиси кремния едкой щелочью при перемешивании ультразвуком с частотой от 15 до 45 кГц, а в качестве двуокиси кремния используют аэросил с размером частиц от 5 до 20 мкм. Авторское свидетельство СССР № 480644, МПК: С01В 33/32, 1975 г.

Покрытия из жидкого стекла указанным способом при внешних воздействиях охрупчиваются, обладают низкой водостойкостью и стойкостью к соленой воде.

Данное изобретение устраняет недостатки прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение эластичности, стойкости к соленой воде, стойкости к воздействию соляного тумана.

Технический результат достигается тем, что в способе получения высокомодульного жидкого стекла путем гидротермальной обработки двуокиси кремния в виде аэросила с размером частиц от 5 до 20 мкм едкой щелочью при перемешивании ультразвуком с частотой от 15 до 45 кГц, отличающемся тем, что в нагретый до 80-99°C раствор гидроксида щелочного металла с концентрацией 1,5-4,0% по массе вводят 15-25% аэросила по массе, перемешивают ультразвуком с частотой от 15 до 45 кГц и гомогенизируют и диспергируют раствор, многократно пропуская его через магнитное поле с индукцией 0,05-0,4 Тс в рабочей зоне, и охлаждают до комнатной температуры.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлено устройство для получения высокомодульного жидкого стекла, где: 1 - емкость для приготовления жидкого стекла, 2 - бункер для гидроксида щелочного металла, 3 - бункер для высокодисперсного кремнезема (двуокиси кремния), 4 - источник ультразвука, 5 - компоненты жидкого стекла, 6 - сливное отверстие, 7 - резервуар с теплоносителем, 8 - клапан, 9 - нагревательные элементы, 10 - насос, 11 - фильтр с многополярным магнитом; 12 - рабочая зона.

Устройство позволяет изготавливать раствор кремнезема без потерь и загрязнения окружающей атмосферы.

Рассмотрим осуществление способа. В емкость 1 подают воду и нагревают до температуры 80-90°C. Затем через технологическое отверстие в крышке из бункера 2 засыпают в емкость 1 гидроксид щелочного металла (например, калия) в количестве 1,5-4,0% от массы воды. Затем подают из бункера 3 двуокись кремния в количестве 15-25% от массы воды. Одновременно получаемую взвесь с помощью насоса 10 пропускают через фильтр с многополярным магнитом 11.

После окончания засыпания двуокиси кремния раствор нагревают и перемешивают с помощью ультразвукового элемента 4. Магнитное поле сформировано 4-16 прямыми магнитами, расположенными равномерно по окружности вокруг трубопровода, которые создают в рабочей зоне 12 магнитное поле с индукцией от 0,05 до 0,4 Тл.

В процессе обработки ультразвуком раствора непрерывно перекачивают насосом 10 через рабочую зону 12, в которой раствор гомогенизируют и диспергируют магнитным полем.

По окончании процесса полученное жидкое стекло охлаждают до комнатной температуры.