Жидкое стекло это: Жидкое стекло — особенности и сферы применения

многофункциональный материал со множеством полезных свойств

Жидкое стекло — общее название для растворимых силикатов натрия, калия или лития. Наибольшим спросом пользуется натриевое и калиевое жидкое стекло.

Для производств выпускается жидкое стекло в виде стекловидного порошка. Его еще называют «силикат-глыба» или растворимое стекло. Из него на стекольных заводах изготавливают готовый к применению продукт в виде густой жидкости.

Жидкое стекло было создано немецким химиком Яном Непомуком фон Фуксом в начале XIX века, и с тех пор его состав не изменился, хотя используются разные технологии его изготовления.

Свойства

Густая, вязкая, резиноподобная прозрачная жидкость. Водорастворимая, обладает низкой теплопроводностью.

Жидкое стекло — водный раствор щелочных силикатов. Он имеет щелочную реакцию, его рН равен 10-13. Взаимодействует с сильными кислотами с выделением нерастворимой кремниевой кислоты. С металлами, с солями и оксидами металлов образуются труднорастворимые силикаты. С большинством органических веществ не совместимо ( исключения: сахар, спирт, мочевина). Например, реакция раствора силиката натрия с ацетоном приводит к полимеризации раствора и образованию похожего на каучук материала.

Для жидкого стекла производитель обычно указывает, помимо концентрации и плотности, так называемый «силикатный модуль». Этот параметр показывает соотношение в растворе оксида кремния к оксиду натрия. Он не является характеристикой качества вещества, но иногда важен, если для готовой смеси имеет значение соотношение этих оксидов.

Достоинства жидкого стекла

— На его основе можно создать множество смесей с разнообразными свойствами готового материала: водонепроницаемых, химически стойких, термостойких, устойчивых к атмосферным воздействиям и пр.
— Исходное сырье и готовое жидкое стекло стоят недорого. Технология производства и применения достаточно просты, расход невелик.
— Материал не токсичен как в готовом виде, так и в процессе изготовления.
— С его помощью создаются пожаробезопасные материалы и изделия. Оно не горит, не выделяет опасных газов при нагревании. Это очень важная характеристика, особенно в строительстве производственных, общественных и жилых объектов.
— Защищает от ультрафиолета. Убивает бактерии, грибок, плесень и защищает от них. Обладает антистатическими свойствами.
— Работы с жидким стеклом можно проводить в условиях повышенной влажности.
— Очень хорошо сцепляется с любой поверхностью.
— Долгой срок службы.
— Источник растворимых силикатных соединений для производства
кремнийорганических веществ и неорганических соединений на основе кремния.

К недостаткам следует отнести быстрое схватывание — для обработки больших поверхностей приходится готовить раствор частями. Еще одним недостатком является щелочной характер растворов на основе жидкого стекла, из-за чего при работе следует использовать резиновые перчатки, защитную одежду и обувь. В противном случае можно получить химический ожог, если раствор концентрированный.

В интернет-магазине «ПраймКемикалсГрупп» вы можете купить натриевое жидкое стекло по доступной цене, с доставкой или самовывозом.

В следующей статье мы расскажем о применении этого материала и поделимся некоторыми интересными фактами о нем.

характеристики материала, правила применения и рекомендации специалистов

Несмотря на появление на строительном рынке все новых и новых материалов, некоторые смеси продолжают использоваться в течение столетий. Один из таких материалов — жидкое стекло (иногда используют сокращение — ЖС). Причиной такого долголетия стало выгодное сочетание впечатляющих характеристик, простоты использования и приемлемой стоимости. Познакомимся с этим материалом поближе и выясним, что советуют профессиональные строители по его применению.

Общая характеристика материала

Жидкое стекло (другое название состава – силикатный клей) получил в 1818 году немецкий химик Я. Н. фон Фукс. Материал представляет собой раствор силиката натрия (или калия) в водно-щелочном растворителе. Этот прозрачный быстро кристаллизующийся клей знаком многим людям со школьных уроков труда. А вот о том, что жидкое стекло имеет широкое применение в строительстве и быту, осведомлены не все.

Силикатный клей хорошо прилипает ко многим поверхностям и после высыхания образует пленку, непроницаемую для воды. Материал дешев, поскольку массово выпускается промышленностью. В то же время, чтобы полностью раскрыть положительные свойства материала, важно правильно выбрать марку ЖС и наносить состав с соблюдением технологии.

Разновидности жидкого стекла

Технология изготовления клея на основе солей кремниевой кислоты практически не изменилась за два столетия. Раньше жидкое стекло получали, растворяя чистый кремний в растворах щелочей. Сегодня в концентрированные растворы едкого натра (или гидроксидов калия, лития) помещают кремнезем и смесь нагревают при повышенном давлении.

От того, какая щелочь (натриевая, калиевая, литиевая) использовалась при растворении, зависят свойства полученного ЖС:

• Главное преимущество натриевого ЖС – отличные показатели адгезии (способности прилипать) ко многим минералам и строительным материалам. Полученная после кристаллизации масса не плавится от нагрева, не горит и практически не боится деформации при механических нагрузках. Эти свойства обусловили большую популярность натриевого ЖС у строителей.
• Силикатный клей на основе солей калия образует более рыхлую массу, которая отличается высокой гигроскопичностью. Состав также не боится огня, стоек к деформациям. Еще одна положительная особенность калиевого жидкого стекла в том, что обработанная им поверхность приобретает матовую текстуру и не дает световых бликов.

Встречаются также составы на основе силиката лития. Это более редкая разновидность, которая создает хорошую защиту обработанной поверхности от теплового воздействия.

Отечественная силикатная промышленность выпускает разновидности жидкого стекла на основе только одного вида щелочи. Но встречаются и многокомпонентные составы зарубежного производства. Они дороже отечественных, но в некоторых ситуациях показывают лучшие результаты.

Основные преимущества материала

Жидкое стекло – это прозрачная масса, которая немного напоминает по свойствам резину (она тягучая, пластичная и практически непроницаемая для воды). После нанесения на поверхность состав кристаллизуется. Образовавшееся покрытие обладает целым рядом положительных свойств:

• Благодаря хорошей пластичности силикатный клей при нанесении заполняет любые трещины и поры на обрабатываемой поверхности. После засыхания и кристаллизации покрытие демонстрирует хорошую механическую прочность и адгезию к основанию.
• Покрытие стойко к износу. При правильном нанесении слой жидкого стекла не потребует обновления в течение 5 лет.
• Сквозь пленку жидкого стекла не может проникнуть влага. Материал допускается применять даже в помещениях с повышенной влажностью.
• Пленка не растворяется в кислотах, не плавится и не пузырится при нагревании, не горит. Кроме того, на этом материале не могут развиваться плесневые грибки и бактерии.
• Составы на основе силикатных солей стоят недорого. В сочетании с небольшим расходом (при правильном нанесении) это отличный вариант обработки материалов, не наносящий ущерба бюджету.
• Жидкое стекло безопасно для человека. Состав не выделяет летучих соединений, не растворяется в воде. Такую отделку можно использовать в больницах, детских учреждениях и т. д.

Эти преимущества сделали ЖС популярным строительным материалом. Он применяется уже два столетия и вряд ли будет вытеснен со своих позиций в ближайшем будущем.

Пара слов о недостатках

Как и у любого материала, у жидкого стекла есть некоторые недостатки. Главный из них связан с быстрым началом кристаллизации. Из-за этого при нанесении силикатного клея нельзя медлить. Кроме того, определить, сколько клея нужно наносить в каждом случае, как и куда именно накладывать следующую порцию, довольно непросто. Чтобы правильно выполнить покрытие этим материалом, нужен определенный опыт.

Составляя смету ремонта, обдумайте, будете ли вы работать с жидким стеклом самостоятельно или наймете специалиста. Первый вариант дешевле, но чреват напрасной тратой материала и низким качеством покрытия. Второй вариант требует дополнительных затрат на оплату работы профессионала.

Эти особенности необходимо учитывать, принимая решение о необходимости применения жидкого стекла при строительстве или в быту.

Сфера использования

Множество положительных свойств жидкого стекла позволили ему завоевать признание специалистов в самых разных отраслях строительства. Его применение в быту также многообразно.

Применение в строительстве

Жидкое стекло широко применяется при возведении конструкций жилых и промышленных зданий, а также при работе с внутренней отделкой:

• ЖС не боится высоких температур, поэтому материал нашел применение при сооружении каминов и печей. Состав смешивается с огнестойким цементом и песком, полученный раствор используется для создания кладки. Получившиеся в итоге швы не боятся перепадов температур, что обеспечивает долгую службу печи.
• Гидроизоляционные свойства силикатного клея нашли применение при строительстве сборных фундаментов, стен, заливке бетонных полов.
• Разбавленным раствором ЖС грунтуют бетонные полы перед окрашиванием.
• Используются различные разновидности жидкого стекла и при создании составов для герметизации стыков труб, отделки чердаков, подвалов и т. д.
• Еще одно направление – изготовление разнообразных смесей, красок и паст. К примеру, ЖС входит в краску, которая защищает дерево от влаги и жара.
• Силикатный клей – непременный компонент антисептиков для бетона и дерева. Входит он также в различные замазки, гидрофобизаторы, клей для плитки и т. д.

Использование в быту

Бытовое применение жидкого стекла не менее разнообразно. Вот основные направления использования этого материала:

• При ремонте силикатный клей используется для крепления плиток ламината, листов линолеума, кафельной плитки. ЖС может применяться в чистом виде или входить в качестве компонента в клеевые смеси.
• Востребовано жидкое стекло и в садоводстве. К примеру, слоем этого клея покрывают трещины и повреждения на древесных стволах. Силикатная пленка препятствует развитию болезнетворных бактерий и плесени.
• С помощью составов на базе жидкого стекла склеивают разбитые изделия из фарфора, стекла, пластика, дерева.
• В декоративной отделке помещений силикатный клей создает гладкие поверхности со стеклянным блеском.
• В столярном деле силикатным клеем обрабатывают дерево, чтобы защитить его от влаги, плесени и перепадов температур.

Что лучше – жидкое стекло или керамика?

Однозначно сказать, какой из видов стеклоподобного покрытия лучше, трудно. Выигрывая у керамики по одним параметрам, жидкое стекло уступает по другим. Сравнивая эти два материала, можно получить следующие результаты:

• По сроку службы оба материала практически не отличаются. Срок службы в зависимости от сферы применения – около 5 лет. Автомобильное покрытие придется обновлять каждый год, независимо от того, сделано оно на керамической или силикатной основе.
• По степени защиты поверхностей от механического повреждения керамика надежнее, чем жидкое стекло. Однако прочности пленки силикатного клея также достаточно для решения большинства задач.
• По декоративным качествам материалы также довольно близки. Оба вида покрытия обеспечивают блеск, напоминающий блеск стекла. При этом керамика несколько более плотна и хуже отражает световой поток.
• По цене жидкое стекло выигрывает у керамики.

Таким образом, получается, что выбор материала зависит от имеющегося бюджета, поставленных задач и личных предпочтений.

Алгоритм нанесения жидкого стекла

Перед началом работы внимательно ознакомьтесь с инструкцией, приведенной на упаковке. Описываемый нами алгоритм представляет собой общий порядок действий и в некоторых случаях нуждается в небольшой корректировке.

Процесс создания покрытия на основе силикатного клея выглядит так:

1. С основания удаляются все загрязнения: пыль, остатки старого покрытия, отколовшиеся кусочки. Задача этого этапа – убрать все, что может отвалиться вместе с силикатным клеем.
2. Поверхность покрывается слоем грунтовки.
3. После нанесения грунтовочной смеси делается перерыв на 30–60 минут, чтобы грунт хорошо просох. Затем наносится второй слой грунтовки и тщательно просушивается.
4. Когда грунтовка высохла, можно приступать к нанесению жидкого стекла. Важно помнить, что масса за 20–25 минут кристаллизуется до такой степени, что нанесение станет невозможным. Поэтому лучше использовать за один раз небольшое количество состава и работать быстро.
5. Силикатный клей наносят на поверхность и распределяют шпателем так, чтобы получить тонкий слой постоянной толщины.
6. После нанесения важно дать жидкому стеклу полностью кристаллизоваться. Процесс может занимать от 24 часов до нескольких суток – в зависимости от разновидности клея, условий, в которых он сохнет, и толщины слоя.

Пока покрытие не высохло, крайне нежелательно подвергать его механическим воздействиям.

Советы опытных строителей

В работе с жидким стеклом есть несколько нюансов, которые постигаются только с опытом практического применения этого материала.

Полезные рекомендации от опытных строителей:

• При нанесении жидкого стекла на бетонную плиту работу начинают только после того, как цементная масса полностью отвердеет и сформирует окончательную структуру. Если поторопиться с нанесением, ЖС ускорит высыхание бетона, но качество поверхности будет низким из-за расслаивания покрытия.
• Чтобы состав глубже проник в поверхность, его наносят в несколько слоев (до 3). Нанеся первый слой, делают перерыв на полчаса. За это время произойдет первичное схватывание силиката, и новый слой не повредит предыдущий. Перед нанесением третьего слоя также делают перерыв на полчаса.
• Покупая жидкое стекло, выбирайте сравнительно небольшие упаковки из прозрачного или полупрозрачного материала. Это позволит убедиться, что в смеси нет комьев, осадка, посторонних примесей. Такие включения указывают на низкое качество состава.
• Обращайте внимание, указан ли на упаковке адрес производителя и торговое название. Отсутствие этой информации подозрительно.

Не стоит гнаться за дешевизной, выбирая клей. Как правило, наиболее дешевые смеси содержат небольшой процент силикатов, поэтому их свойства оставляют желать лучшего.

С помощью жидкого стекла можно решить множество задач. Чтобы материал в полной мере проявил свои положительные свойства, внимательно изучите порядок работы, тщательно выполняйте каждую операцию и не забывайте проверять промежуточные результаты своего труда на соответствие технологии. Тогда созданное покрытие прослужит долго и отлично защитит основу от влаги, температуры и механических повреждений.

Жидкое стекло: ученые открыли новое состояние вещества, которое не является ни твердым, ни жидким . Изучение стекла открыло новое состояние вещества, которое исследователи из Констанцского университета назвали жидким стеклом. Открытие дает ученым новое понимание того, как формируются такие объекты, как стекло, которые изменяются под воздействием тепла.

Стеклование — это процесс, при котором материя в хрупком и твердом состоянии становится резиноподобной и полужидкой под действием тепла. Этот процесс также можно обратить вспять, и вещество вернется в твердую, стеклообразную форму.

Хотя в нашей повседневной жизни мы повсюду видим стекло, ученые говорят, что многие его свойства до сих пор остаются загадкой. На самом деле, в химии и физике стекло относится к нескольким материалам со схожими свойствами, включая оконное стекло, металлы, пластмассы и даже биологические клетки.

Не обычное твердое тело

Хотя вы не можете просунуть сквозь него руку, не сломав его, авторы исследования говорят, что стекло далеко не типичный твердый предмет. Обычно, когда вещество превращается из жидкого в твердое, молекулы, составляющие этот предмет, смещаются, образуя твердый кристаллоподобный узор. Исследование показало, что со стеклом этого не происходит. Вместо этого молекулы просто застывают на месте, не образуя кристаллического узора.

Положение и ориентация эллипсоидальных частиц, обнаруженных в жидком стекле. (Фото: профессора Андреас Цумбуш и Матиас Фукс/Университет Констанца)

Исследователи экспериментировали с эллипсоидальными коллоидами, чтобы понять, почему стеклянные структуры остаются в этой полустабильной форме. Коллоиды представляют собой смеси, состоящие из крупных частиц, которые ученые могут увидеть с помощью обычного оптического микроскопа. Это делает их очень популярными среди ученых, изучающих реакцию частиц в различных условиях, таких как стеклование.

Исследование выявило формы жидкого стекла, когда отдельные частицы все еще способны двигаться, но больше не могут вращаться. Эти скопления частиц препятствуют друг другу и, следовательно, не позволяют объекту формировать нормальные кристаллические узоры твердых тел. Исследователи говорят, что такого типа поведения никогда раньше не наблюдалось в объемных очках.

Идеальная форма для открытия

Авторы исследования говорят, что в большинстве экспериментов с использованием коллоидов используются сферические частицы. Однако в природе большинство объектов состоит из несферических частиц. Используя химию полимеров, немецкая команда создала свои собственные пластиковые частицы, растягивая и охлаждая коллоиды до тех пор, пока они не приобретут более эллиптическую форму.

«Из-за своей четкой формы наши частицы имеют ориентацию — в отличие от сферических частиц — что приводит к совершенно новым и ранее неизученным видам сложного поведения», — объясняет старший автор исследования Андреас Цумбуш в выпуске университета.

«При определенных плотностях частиц ориентационное движение замораживалось, тогда как поступательное движение сохранялось, что приводило к стеклообразным состояниям, в которых частицы группировались, образуя локальные структуры с аналогичной ориентацией».

Борьба между твердым телом и жидкостью

Исследователи говорят, что этот эффект кластеризации, препятствующий переходу частиц стекла в совершенно твердую форму, по-видимому, является двумя отдельными процессами стеклования, конкурирующими друг с другом.

«Это невероятно интересно с теоретической точки зрения», — говорит Матиас Фукс, профессор теории мягких конденсированных сред. «Наши эксперименты предоставляют доказательства взаимосвязи между критическими колебаниями и остановкой остекления, за которыми научное сообщество следит уже довольно давно».

Команда добавляет, что до сих пор теории о существовании жидкого стекла были только предположениями в течение 20 лет.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences .

Метки: стекло, физика, Наука

Случайная статьяСледующая статья

Крис Мелор — писатель, исследователь, редактор и продюсер из Нью-Йорка с 2006 года. Он получил местную премию «Эмми» за свою работу на спортивном телевидении. в 2011 году.

Посмотреть архив статей Криса

Содержание этого веб-сайта не является рекомендацией и предоставляется только в информационных целях. См. наш полный отказ от ответственности

Ни жидкость, ни твердое вещество — ScienceDaily

Хотя стекло является поистине вездесущим материалом, который мы используем ежедневно, оно также представляет собой серьезную научную загадку. Вопреки тому, что можно было бы ожидать, истинная природа стекла остается загадкой, а научные исследования его химических и физических свойств все еще продолжаются. В химии и физике термин «стекло» сам по себе является изменчивым понятием: он включает в себя вещество, известное нам как оконное стекло, но может также относиться к ряду других материалов со свойствами, которые можно объяснить, ссылаясь на поведение, подобное стеклу, в том числе , например, металлы, пластмассы, белки и даже биологические клетки.

Может показаться, что стекло совсем не твердое. Как правило, когда материал переходит из жидкого состояния в твердое, молекулы выстраиваются в линию, образуя кристаллический узор. В стекле такого не бывает. Вместо этого молекулы эффективно замораживаются на месте до того, как произойдет кристаллизация. Это странное и неупорядоченное состояние характерно для стекол разных систем, и ученые все еще пытаются понять, как именно формируется это метастабильное состояние.

Новое состояние вещества: жидкое стекло

Исследования под руководством профессоров Андреаса Цумбуша (факультет химии) и Матиаса Фукса (факультет физики) из Констанцского университета только что добавили еще один уровень сложности к стеклянная загадка. Используя модельную систему, включающую суспензии специально изготовленных эллипсоидальных коллоидов, исследователи открыли новое состояние вещества — жидкое стекло, в котором отдельные частицы могут двигаться, но не могут вращаться — сложное поведение, которое ранее не наблюдалось в объемных стеклах. Результаты опубликованы в Труды Национальной академии наук.

Коллоидные суспензии представляют собой смеси или жидкости, содержащие твердые частицы, которые при размерах в микрометр (одну миллионную часть метра) или более больше, чем атомы или молекулы, и поэтому хорошо подходят для исследования с помощью оптической микроскопии. Они популярны среди ученых, изучающих стеклование, потому что они демонстрируют многие явления, которые также происходят в других стеклообразующих материалах.

Индивидуальные эллипсоидальные коллоиды

На сегодняшний день в большинстве экспериментов с коллоидными суспензиями использовались сферические коллоиды. Однако большинство природных и технических систем состоят из несферических частиц. Используя химию полимеров, группа под руководством Андреаса Цумбуша изготовила небольшие пластиковые частицы, вытянув и охладив их до тех пор, пока они не приобрели эллипсоидную форму, а затем поместила их в подходящий растворитель. «Из-за своей отличной формы наши частицы имеют ориентацию — в отличие от сферических частиц — что приводит к совершенно новым и ранее неизученным видам сложного поведения», — объясняет Цумбуш, профессор физической химии и старший автор исследования. .

Затем исследователи изменили концентрации частиц в суспензиях и отследили как поступательное, так и вращательное движение частиц с помощью конфокальной микроскопии. Цумбуш продолжает: «При определенных плотностях частиц ориентационное движение замораживалось, тогда как поступательное движение сохранялось, что приводило к стеклообразным состояниям, в которых частицы группировались, образуя локальные структуры с аналогичной ориентацией». То, что исследователи назвали жидким стеклом, является результатом того, что эти кластеры взаимно препятствуют друг другу и опосредуют характерные дальние пространственные корреляции. Они предотвращают образование жидкого кристалла, который был бы глобально упорядоченным состоянием материи, ожидаемым с точки зрения термодинамики.

Два конкурирующих процесса стеклования

То, что наблюдали исследователи, на самом деле было двумя конкурирующими процессами стеклования — обычным фазовым превращением и неравновесным фазовым превращением — взаимодействующими друг с другом. «Это невероятно интересно с теоретической точки зрения», — комментирует Матиас Фукс, профессор теории мягких конденсированных сред Констанцского университета и другой старший автор статьи. «Наши эксперименты предоставляют доказательства взаимосвязи между критическими флуктуациями и «стеклянной остановкой», за которыми научное сообщество следит уже довольно давно». Предсказание о жидком стекле оставалось теоретической гипотезой в течение двадцати лет.

Результаты также предполагают, что подобная динамика может работать в других стеклообразующих системах и, таким образом, может помочь пролить свет на поведение сложных систем и молекул, варьирующихся от очень маленьких (биологических) до очень больших (космологических). Это также потенциально влияет на разработку жидкокристаллических устройств.

Исследование было начато в рамках Центра совместных исследований (CRC) 1214 Университета Констанца «Анизотропные частицы как строительные блоки: адаптация формы, взаимодействия и структуры», который с 2016 по 2020 год финансировался Немецким исследовательским фондом (DFG).

Факты:

• Группа химиков и физиков из Университета Констанца открыла новое состояние вещества, жидкое стекло, с ранее неизвестными структурными элементами.
• Исследования, проведенные профессором Андреасом Цумбушем (факультет химии) и профессором Маттиасом Фуксом (факультет физики), позволяют по-новому взглянуть на до сих пор нерешенную проблему стеклования.
• Эксперименты с эллипсоидальными коллоидами показывают, что жидкое стекло образуется, потому что частицы могут двигаться, но не могут вращаться, что приводит к локальным скоплениям частиц, которые препятствуют друг другу и, таким образом, препятствуют формированию упорядоченного состояния материи.
  Жидкое стекло это: Жидкое стекло — особенности и сферы применения