ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Состав и строение растворов, содержащих полимерные образования из "Неорганические клеи" Роль поверхности твердой фазы и свойств дисперсионной среды в связывании. Неорганические клеи являются одной из групп широкого класса неорганических связуюш,их. С в я з у ю-ш и м и называют составы, обладающие смачиванием, адгезией и способные к самопроизвольной конденсации (отвердеванию) при нормальных условиях или при изменении условий (нагревание, изменение pH, взаимодействие с отвердителем). Склеивая одинаковые или разнородные материалы или монолитизируя в материал порошкообразные, кусковые или волокнистые вещества, материалу в процессе изготовления можно придать форму готового изделия ( литье , прессование, пластическое формование). Кроме того, неорганические клеи могут быть основой температуроустойчивых электроизоляционных или защитных покрытий [1]. [c.5] В органическом клее обычно выделяют растворитель и клеящее (связующее) вещество. В неорганических клеях отделять растворитель от связующего вещества нельзя, и поэтому правильнее говорить о клеящей (вяжущей) системе (иногда говорят о клеевой композиции). [c.5] Всякая поверхность характеризуется повышенным энергетическим потенциалом — наличием избыточной поверхностной энергии, в результате чего процессы на активных центрах поверхности протекают самопроизвольно — как малоактивационные..Геометрия расположения и энергетические особенности центров не требуют больших значений энергии активации протекающих на них взаимодействий. На этом основаны многие каталитические и адсорбционные процессы. На этом же основаны явления в вяжущих системах особенности поверхности твердого тела и его энергетический потенциал используются при смачивании, адгезии, протекании поверхностных реакций, обеспечивающих межзерновую, межкристаллитную конденсацию — образование клеевого шва, материала или покрытия. [c.5] Малоактивационность вяжущих процессов обусловлена также реакционностью второго компонента — жидкости, повышенный энергетический потенциал которой связан с тем, что жидкость можно рассматривать как своеобразное переходное состояние. Высокая подвижность структурных компонентов жидкости (молекул, атомов, ионов), большие коэффициенты диффузии позволяют более легко и просто реализовываться явлениям флуктуационной природы, к которым относятся реакции в растворе или реакции с участием жидкости, и в частности процессы конденсации в клее. [c.5] Таким образом, при склеивании или получении материалов активно используется катализированная межкристаллитная конденсация за счет поверхностных реакций, причем жидкая среда должна обладать высокой реакционной способностью, а процесс направлен в сторону образования поверхностных соединений с более сильными связями, чем в жидкости. Б этом случае ведение процесса возможно при нормальных или относительно невысоких температурах (при использовании ионных или металлических расплавов). [c.6] Так как конденсация клея (вяжущего) протекает вследствие поверхностных реакций, катализируемых поверхностью, и наибольшей активностью обладают аморфизированные твердые тела то в системе при образовании клеевого соединения или материалов необходима химическая генерация твердой фазы в высокодисперсном состоянии — клеящей (цементирующей) фазы, что облегчит конденсацию на межкристаллитном (межзерновом) уровне. [c.6] Действительно, специфика химических реакций в клеевых композициях приводит к выделению цементирующей фазы в аморфном высокодисперсном состоянии, что и активирует процесс конденсации — отвердения клея. [c.6] Химия вяжущих систем, в том числе и клеев,— это химия концентрированных дисперсий, поскольку клей при отвердевании часто переходит в дисперсию, твердая фаза которой имеет развитую поверхность. В таких системах жидкая фаза находится в особом состоянии. Так, в результате воздействия поверхностных полей твердой фазы диэлектрическая проницаемость воды падает до 2—10, и вода потеряет способность быть растворителем и диссоциировать (ионизировать) электролиты. Причем реакции в такой пленочной воде приводят к генерации новых фаз в высокодисперсном и аморфизированном состоянии. Следовательно, реакции в концентрированных дисперсиях способствуют получению веществ с развитой поверхностью (химическое диспергирование) и высокой активностью, что и вызывает высокую активность и клеящую способность. При использовании клеев часто конденсация заканчивается стеклованием, но и этот процесс протекает с участием воды в особом состоянии — структурированном, и структурированное состояние клея предшествует стеклованию. [c.6] Связующие свойства гидратов, являющихся в вяжущих системах адгезионными и цементирующими фазами,— это результат ненасыщенности связей между структурными элементами безводного соединения и его гидрата. Причем способность к гидра-тообразованию и связующие (вяжущие) свойства определяются характером химической связи в соединении, геометрией и типом структуры, так как эти факторы определяют степень ненасыщенности связей в соединении [2]. [c.7] Электронная гибридизация, приводящая к образованию линейных и плоских молекул, способствует образованию вязких растворов — связок. Тетра- и октаэдрические конфигурации исходной фазы приводят к реализации цементной схемы. [c.7] Действительно, четко выявляется отличие в природе химической связи и структуры соединений, способных образовывать вяжущие дисперсии и связки. Связки чаще образуют соединения с преобразованием насыщенной ковалентной связи (Кч = 2- 3) и соединения (фосфаты, растворимые стекла) со смешанной связью (Кч = 4). Для таких систем отвердевание связано преимущественно с поликонденсацией, которая может привести к стеклованию или сначала к выделению фазы в виде коллоидных частиц, а затем уже к межзерновой (межчастичной) конденсации. Соединения со смешанной связью с Кч = 4- 6 являются ненасыщенными, способными образовывать кристаллогидраты и поэтому являющиеся основой вяжущих дисперсий с химическим связыванием воды. Соединения со смешанной ионно-ковалентной или ионной связью (Кч 6) насыщены и поэтому не формируют вяжущих систем (рис. 1). [c.7] Клеи-дисперсные системы разделяют на клеи-цементы (с химическим воздействием порошка и жидкости затворения) и клеи-пасты (без химического взаимодействия), называемые клеями высыхания (например, суспензии глины, литейные керамические шликеры). [c.8] Для всех этих систем характерно повышение степени конденсации расплав, раствор, дисперсия - - твердый материал. [c.8] В ряде случаев формально трудно разделить связки и цементы, поскольку часто при использовании в качестве клеев водных растворов неорганических полимеров их смешивают с отвердителем или наполнителем для регулирования свойств клеевого шва (клеевые композиции). В этом случае исходная клеевая композиция, хотя и на основе растворов неорганических полимеров, уже является дисперсной системой. Более того, возможны цементные системы, в которых в качестве жидкости затворения используют растворы неорганических полимеров. [c.8] У неорганических связок конденсация на молекулярном уровне только приближает систему к состоянию, при котором происходит отвердевание. При этом возможны два варианта — стеклование связки или ее переход в промежуточное двухфазное состояние — дисперсию. Отвердевание неорганических клеев всех типов протекает в результате конденсации в дисперсной системе на макроуровне — межчастичной конденсации (агрегация дисперсных частиц), механизм которой будет рассмотрен ниже. [c.8] Неорганические связки — это вязкие концентрированные растворы неорганических полимеров. Такие растворы неустойчивы. При воздействии внешних факторов они конденсируются с выделением из раствора твердой фазы (золи, гели) или в результате сшивки превращаются в студни. В растворах полимеров при концентрации 0,5 г вещества на 100 мл воды происходит образование ассоциатов. Поэтому вязкость даже разбавленных растворов полимеров с высокой молекулярной массой в 10—20 раз больше вязкости растворителя. Вяжущими свойствами обладают растворы, способные легко увеличивать степень конденсации растворенного вещества, причем последнее в конденсированном состоянии должно включать молекулы полярного растворителя или содержать полярные группы — условия адгезии и возможности межзерновой конденсации. К факторам, приводящим к повышению степени конденсации в растворе, относятся температура, изменение pH раствора, введение в раствор ионов, способствующих сшивке (отвердитель), воздействие поверхностных реакций с наполнителем. [c.9] Обычно выделяют три группы а) кислые, в которых формирование полимерных образований происходит в результате гидролитической полимеризации б) щелочные, в которых полимерные анионы образуются вследствие поликонденсации в) нейтральные. [c.9] Если один из компонентов смешанного (водного) растворителя будет летучим, то насыщенные растворы солей в таком смешанном растворителе также, видимо, могут быть использованы в виде связок естественное испарение одного из компонентов растворителя будет приводить к превращению раствора в дисперсную систему, где дисперсная фаза — гидрат. [c.10] Растворимые кристаллогидраты часто плавятся в собственной кристаллизационной воде. Это можно использовать, применяя порошки таких кристаллогидратов, как своеобразные твердые связки . Если такой порошок смешать с другим порошком, который нужно превратить в материал, или суспензией такого порошка смазать склеиваемые поверхности, то, нагрев систему до температуры плавления кристаллогидрата и затем охладив ее, получим склеивание-связывание. [c.10] Насыщенные растворы гидратов а) в воде б) в летучих полярных растворителях (в частности, в смешанных водных). [c.10] Вернуться к основной статье