Кислотоcтойкие вяжущие вещества. Эти вещества разделяются на кислотоупорные цементы и замазки.

Кислотоупорный цемент изготовляют смешением растворимого стекла -водный раствор силикатов щелочных метал­лов (К, Na)₂О*n SiO₂), - тонкоизмельченных кислотостойких на­полнителей (андезит, диабаз, кварц) и кремнефтористого натрия (Na₂SiF₆) без последующего обжига. Кислотоупорные цементы используются для футеровки химической аппаратуры. На основе кислотоупорного цемента получают кислотоупорные замазки.

8.8. Стекло

Стекло - переохлажденный расплав смеси оксидов и бескислородных соединений, обладающий высокой вязкостью и по внешнему виду имеющий много общего с твердым (кристаллическим) телом. Стекло после охлаждения обладает также многими механическими свойствами твердого тела. Однако по своей внутренней структуре оно отличается от твердого тела: оно не имеет геометрически пра­вильной пространственной решетки, и в отличие от кристаллического тела не имеет определен­ной температуры плавления.

Следует отметить, что не всякое вещество в стеклообразном состоянии можно отнести к группе промышленных стекломасс. К последним относятся взаим­ные растворы неорганических соединений алюминатов, силикатов, боратов щелочных и щелочноземельных металлов, перешедших в стекловидное состояние.

В общем виде состав стекла можно выразить формулой:

n*R₂O*mRO*pR₂O₃*qRO₂,

где - n,m,p,q – переменные величины;

R₂О-окисиды щелочных металлов: Nа₂О, К₂0, Li₂ О и др.;

RО - окислы щелочноземельных и других двухвалентных металлов: СаО, МgО, ВаО, РЬО, ZnО, FеО, SrО и др.;

R₂O_{3 –} кислотные оксиды А1₂0₃, В₂О₃, Fe₂O₃ и др

R0₂ - SiO₂ , составляющий до 75% массы.

Наиболее распространенное трехкомпонентное стекло имеет состав Na₂О-СаО-6SiO₂. От вида и количественного соотношения окислов зависят свойства стекла. Так, кислотные окислы придают стеклу высокую термическую, химическую и механическую стой­кость. Окислы щелочных металлов понижают вязкость и темпера­туру плавления стекла, а также уменьшают его твердость, ухуд­шают термические и химические свойства стекла. Окислы щелочно­земельных металлов придают стеклу требуемую вязкость.

Механические, термические, оптические, электрические свой­ства и химическая стойкость определяют качество и области приме­нения стекол.

В зависимости от свойств и областей применения стекло подразделяют на строительное и архитектурное, техниче­ское, тарное, химико-лабораторное, бытовое, художественное и оптическое стекло и др.

Сырье для варки стекла — природные и искусственно полу­чаемые вещества подразделяются на пять групп:

1) стеклообразующие вещества — основная группа: кварцевый песок (SiO₂), сода (Na₂СО₃), поташ (К₂СО₃), сульфат натрия (Na₂S0₄), известняк или мел (СаСО₃), магнезит (МgСО₃), доломит (СаС0₃-МgСО₃), барит (ВаS0₄), каолин (А1₂О₃-• 2SiO₂-2Н₂0), борная кислота (Н₃В0₃),бура (Na₂В₄О₇), свинцовый сурик (РЬ₃О₄), свинцовый глет (РЬО), стеклянный бой и др.;

2) красители — окислы и соли металлов, образующие в стекле коллоидные растворы. Например, в красный цвет стекло окрашивают Сu₂О, АuС1, в синий — СоО, СuSО₄, в зеленый — Сг₂О₃, FеО и др.;

3) глушители — вещества, делающие стекло матовым, мо­лочным. К этой группе относятся окислы и сернистые соединения мышьяка, олова, сурьмы и др.;

4) обесцвечиватели — вещества, добавление которых в стекломассу устраняет желтую или другую слабую окраску. На­пример введение МnО₂ удаляет зеленую окраску, полученную от FеО;

5) осветлители — вещества, удаляющие из стекломассы газовые включения. К ним относятся NaNO₃, Аs₂О₃, NН₄С1 и др.

Вредной примесью в сырье являются окислы железа, придаю­щие стеклу зеленый оттенок.

Важнейшее достоинство стекольной технологии состоит в том, что она позволяет получать в твердом состоянии вещества с нестехиометрическим соотношением компонентов, которые не существуют в кристаллическом состоянии. Более того, свойства стекол удается плавно регулировать в нужном направлении путем постепенного изменения состава.

Из специальных видов стеклянных изделий широкое применение нашли следующие:

• кварцевое стекло содержит не менее 99% SiO- (кварца).

Кварцевое стекло выплавляют при температуре более 1700° С из самых чистых разновидностей кристаллического кварца, горного хрусталя, жильного кварца или чистых кварцевых песков. Кварцевое стекло пропускает ультрафиолетовые лучи, имеет очень высокую температуру плавления, благодаря небольшому коэффициенту расширения выдерживает резкое изменение температур, стойкое по отношению к воде и кислотам. Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной посуды, тиглей, оптических приборов, изоляционных материалов, ртутных ламп («горное солнце»), применяемых в медицине и др.

- закаленное (небьющееся) стекло, получаемое термической обработкой в печах обычного стекла с последующим охлажде­нием его обдувкой воздухом; оно во много раз превосходит обычное стекло по механическим свойствам и термической устойчивости. Типичный представитель стемалит - плоское стекло, покрытое с одной стороны эмалевой краской. Предназначено для внутренней и и наружной отделки стен и перегородок зданий.

- пеностекло (пористое стекло), получаемое сплавлением стеклянного порошка с порообразователями (МnO₂, СаСОз, кокс) при 800°С. При выгорании кокса и разложения газообразователей выделяются газы вспенивающие массу. При охлаждении массы обеспечивается ячейковое строение стекла. Оно используемое в качестве конструкционного тепло- и звукоизоляционного материала, оно хорошо обрабатывается и склеивается с другими материалами

- стеклянное волокно (текстильное и теплоизоляционное), получаемое продавливанием стекломассы через фильтры или методом дутья путем расчленения струек стекломассы паром на отдельные волокна. Текстильное волокно перерабатываемое в ткани (длина нити до 20 км), штапельное волокно (длина нити от 5 до 50 см). Теплоизоляционное – стеклянный войлок и стекловата (диаметр стекловолокна от 0,1 до 30 мкм).

Стеклянное волокно применяется для изготовления тканей (фильтры, электроизоляция) и теплоизоляции (вата, войлок).

Большую группу отделочных материалов составляют изделия из стекла. К ним относят стеклопакеты для однорамных переплетов, электронагреваемое стекло, стеклянные пустотелые блоки для запол­нения наружных и внутренних проемов и светопросвечивающих, но непрозрачных ограждений. Последние обладают малой теплопровод­ностью, высокой механической прочностью и огнестойкостью. В эту группу входят также профили из стекла, различные плитки, при­змы, линзы и специальные стеклоблоки - цветные, двухкамерные и светонаправленные.

Используются изделия из стекла и в качестве кровельных материалов – стеклорубероид.- Это материалы получаемые двусторонним нанесением битума или битумных материалов на стекловолокнистый холст или на стекловойлок и покрытия с одной или двух сторон сплошным слоем посыпки.

В качестве остекления окон, световых фонарей Перегородок балконных ограждений используется армированное стекло. При производстве в средину листа параллельно его поверхности помещают металлическую сетку с квадратными ячейками. Материал обладает повышенной безопасностью и огнестойкостью. Наличие сетки не позволяет осколкам разлетаться, в него не влетит камень, но не защита от воров, так как механическая прочность не увеличивается , а даже уменьшается. (оно может ломаться).

В последнее время широко применяются стекла галогенидные и халькогенидные.

Галогенидные стекла получают на основе стеклообразующего ком­понента ВеР₂- Многокомпонентные составы фторбериллатных стекол со­держат также фториды алюминия, кальция, магния, стронция, бария. Фторбериллатные стекла находят практическое применение благодаря высокой устойчивости к действию жестких излучений, включая рентге­новские лучи, и таких агрессивных сред, как фтор и фтористый водород.

Халькогениды стекла с добавками сульфиды, селениды, сурьму, мышьяк и т.д. Они получаются в бескислородных системах и в отличие от обычных стекол имеют электронную проводимость т.е. являются полупроводниками и обнаруживают внутренний фотоэффект. Стекла применяются в телевизионных высокочувствительных камерах, в электронно-вычислительных машинах в качестве переключателей или элементов запоминающих устройств.

Стекла с примесью ниодима используются в качестве активного элемента в лазерах.

В строительстве используется так называемое растворимое стекло – смесь силикатов натрия и калия (или только натрия), водные растворы которых, называют жидким стеклом. Его применяют для изготовления кислотоупорных цементов и бетонов, для пропитки тканей, огнезащитных красоксиликагеля и канцелярского клея.

Облицовочные материалы на основе стекла и ситаллов получают все более широкое распространение благодаря ряду уникальных свойств.

В качестве облицовочных материалов используют стекломрамор, марблит, сигран смальту (изготавивается из стеклянных порошков методом прессования), стеклянная крошка. Из новых материалов можно отметить декоративный триплекс (запрессовывается ткань или цветная пленка) стеклокерамит, пенодекор.