水玻璃

CAS登錄號1344-09-8;106985-35-7   EINECS登錄號215-687-4  熔點1089℃

相對密度2.614  折射率1.520  化學式Na₂SiO₃·9H₂O  分子量284.2

沸點 2355 ℃(lit.) 水溶性 H₂O: soluble  密度 2.33 g/mL at 25℃(lit.)

外觀：無色、淡黃色或青灰色透明的粘稠液體。

別稱：泡花堿，水玻璃；硅酸鈉(液體);硅酸鈉,水玻璃;水玻璃,硅酸鈉;硅酸鈉;硅酸鈉 九水;九水合硅酸鈉;泡沫堿

用途：用作速凝劑、分析試劑、織物防火劑、粘合劑、粘結劑、洗滌劑、肥皂的填料，土壤穩定劑，紡織工業助染劑、漂白劑和漿紗劑，礦物浮選劑等

俗稱泡花堿，是一種水溶性硅酸鹽，其水溶液俗稱水玻璃，是一種礦黏合劑。其化學式為R₂O·nSiO₂，式中R₂O為堿金屬氧化物，n為SiO₂與堿金屬氧化物摩爾數的比值，稱為水玻璃的摩數。建筑上常用的水玻璃是硅酸鈉的水溶液。(Na₂O·nSiO₂)

理化性能

粘結力強、強度較高，耐酸性、耐熱性好，耐堿性和耐水性差。

性狀

無色正交雙錐結晶或白色至灰白色塊狀物或粉末。能風化。在100℃時失去6分子結晶水。易溶于水，溶于稀NaOH溶液，不溶于乙.醇和酸。

技術指標

硅酸鈉水溶液的技術指標

SiO2	氧化鈉（%）	水不溶物（%）	鐵（%）	波美度	模數	可溶固體（%）	鐵(%)
≥24.6	≥7.0	≤0.20	≤0.02	0.35～0.37	3.5～3.7	≥99	0.12
≥26.0	≥8.2	≤0.38	≤0.09	0. 39～0.41	3.1～3.4	≥99	0.12
≥29.2	≥12.8	≤0.36	≤0.08	0 .50～0.52	2.6~2.9	≥99	0.12
≥25.7	≥10.2	≤0.38	≤0.09	0.44～0.46	2.2~2.5	≥99	0.10

 

水玻璃的具體用途

水玻璃的用途非常廣泛，幾乎遍及國民經濟的各個部門。在化工系統被用來制造硅膠、白炭黑、沸石分子篩、五水偏硅酸鈉、硅溶膠、層硅及速溶粉狀硅酸鈉、硅酸鉀鈉等各種硅酸鹽類產品，是硅化合物的基本原料。在經濟發達國家，以硅酸鈉為原料的深加工系列產品已發展到50余種，有些已應用于高、精、尖科技領域;

1、在輕工業中主要用于清洗劑、合成洗滌劑、重垢型洗滌劑，也用作洗滌劑中的除油污助劑，肥皂的填充劑等，是洗衣粉、肥皂等洗滌劑中不可缺少的原料，用作洗滌劑助劑

2、也是水質軟化劑、助沉劑;

3、在紡織工業中用于助染劑、漂白劑和漿紗劑

4、在機械行業中廣泛用于鑄造、砂輪制造和金屬防腐劑等;

5、在建筑行業中用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、耐火材料等;

6、在農業方面可制造硅素肥料;

7、用作分析試劑

8、土壤穩定劑。加固土，將水玻璃和氯化鈣溶液交替壓注到土中，生成的硅酸凝膠在潮濕環境下，因吸收土中水分處于膨脹狀態，使土固結。

9、涂刷材料表面，提高其抗風化能力 以密度為1.35g/cm3的水玻璃浸漬或涂刷黏土磚、水泥混凝土、硅酸鹽混凝土、石材等多孔材料，可提高材料的密實度、強度、抗滲性、抗凍性及耐水性等。

10、防水。配制速凝防水劑、橡膠防水劑等。

11、堵漏。修補磚墻裂縫。將水玻璃、粒化高爐礦渣粉、砂及氟.硅酸鈉按適當比例拌合后，直接壓入磚墻裂縫，可起到粘結和補強作用。

12、防火。硅酸鈉水溶液可做防火門的外表面、用于木材防火、織物防火劑。

13、可用來制作耐酸膠泥，用于爐窖類的內襯

14、制備硅膠，是硅膠、分子篩、沉淀法白炭黑等硅系列產品的原料。

15、礦物浮選劑

16、用作石油催化裂化的硅鋁催化劑、石油開采和隧道堵孔劑、加固劑

17、在水溶性膠黏劑中可用作增黏劑或pH值調節劑。也用作耐火材料黏合劑，爐窯噴補劑，焊條藥粉黏結劑、耐酸水泥黏結劑、瓦楞紙的膠粘劑、

18、用作版紙、木材、鑄造等方面的黏合劑

19、主要用作膠粘劑

20、防腐劑，用于金屬防腐劑、食品防腐。硅酸鹽不但可以抑制冷卻水中鋼鐵的腐蝕，而且還可抑制非鐵金屬—鋁和銅及其合金、鉛、鍍鋅層的腐蝕，特別適宜于控制黃銅脫鋅。硅酸鹽能有效地防止CL^－ 的侵蝕，因此可用于用海水作補充水或含高CL^－ 的循環水系統。

21、用于紙張漂白

22、是無機涂料的組分

23、實驗室坩堝等耐高溫材料

24、陶瓷原料等。

25、硅酸鈉在水處理領域用作冷卻水系統的緩蝕劑。現今主要用作自來水如高層建筑空調系統用水的處理劑。在工業冷卻水系統的應用較少。有時利用硅酸鈉的堿度中和水中的CO₂以提高pH值。

具體分析是

    1、涂刷材料表面，提高抗風化能力

    水玻璃溶液涂刷或浸漬材料后，能滲入縫隙和孔隙中，固化的硅凝膠能堵塞毛細孔通道，提高材料的密度和強度，從而提高材料的抗風化能力。但水玻璃不得用來涂刷或浸漬石膏制品。因為水玻璃與石膏反應生成硫酸鈉(Na₂SO₄)，在制品孔隙內結晶膨脹，導致石膏制品開裂破壞。

    2、加固土壤

    將水玻璃與氯化鈣溶液交替注入土壤中，兩種溶液迅速反應生成硅膠和硅酸鈣凝膠，起到膠結和填充孔隙的作用，使土壤的強度和承載能力提高。常用于粉土、砂土和填土的地基加固，稱為雙液注漿。

    3、配制速凝防水劑

    水玻璃可與多種礬配制成速凝防水劑，用于堵漏、填縫等局部搶修。這種多礬防水劑的凝結速度很快，一般為幾分鐘，其中四礬防水劑不超過1min，故工地上使用時必須做到即配即用。

多礬防水劑常用膽礬(硫酸銅)、紅礬(重.鉻..酸鉀，K₂Cr₂O₇)、明礬(也稱白礬，硫酸鋁鉀)、紫礬等四種礬。

4、配制耐酸膠凝、耐酸砂漿和耐酸混凝土

耐酸膠凝是用水玻璃和耐酸粉料(常用石英粉)配制而成。與耐酸砂漿和混凝土一樣，主要用于有耐酸要求的工程。如硫酸池等。

5、配制耐熱膠凝、耐熱砂漿和耐熱混凝土

水玻璃膠凝主要用于耐火材料的砌筑和修補。水玻璃耐熱砂漿和混凝土主要用于高爐基礎和其他有耐熱要求的結構部位。

6、防腐工程應用

改性水玻璃耐酸泥是耐酸腐蝕重要材料，主要特性是耐酸、耐溫、密實抗滲、價格低廉、使用方便。可拌和成耐酸膠泥、耐酸沙漿和耐酸混凝土，適用于化工、冶金、電力、煤炭、紡織等部門各種結構的防腐蝕工程，是紡酸建筑結構貯酸池、耐酸地坪、以及耐酸表面砌筑的理想材料。

7、黏結劑

五十年代水玻璃吹CO₂工藝廣泛應用，該工藝水玻璃加入量高、潰散性差，舊砂不能回用，浪費硅砂資源，大量外排固體廢棄物，破壞生態環境，生產鑄件質量粗糙，使其面臨被淘汰。

酯硬化新型水玻璃自硬砂1999年問世，水玻璃加入量1.8~3.0%，強度高、潰散性好、舊砂可再生回用，回用率80~90%，可使用時間可調，可用于機械化造型生產線，也可用于單件小批量生產。可生產幾公斤至幾百噸的各種鑄件，現已在鐵路車輛、冶金機械、重型機械、礦山機械、通用機械廠幾十家企業推廣應用。

新型水玻璃被稱為符合可持續發展的綠色環保型鑄造黏結劑。主要特點

1、粘結力和強度高。水玻璃硬化后的主要成分為硅凝膠和固體，比表面積大，因而具有較高的粘結力。但水玻璃自身質量、配合料性能及施工養護對強度有顯著影響。

2、耐酸性好。可以抵抗除氫.氟..酸(HF)、熱磷酸和高級脂肪酸以外的幾乎所有無機和有機酸。

3、耐熱性好。硬化后形成的二氧化硅網狀骨架，在高溫下強度下降很小，當采用耐熱耐火骨料配制水玻璃砂漿和混凝土時，耐熱度可達1000℃。因此水玻璃混凝土的耐熱度，也可以理解為主要取決于骨料的耐熱度。

4、耐堿性和耐水性差。因和混合后易均溶于堿，故水玻璃不能在堿性環境中使用。同樣由于NaF、Na₂CO₃均溶于水而不耐水，但可采用中等濃度的酸對已硬化水玻璃進行酸洗處理，提高耐水性。

 

相關知識水玻璃基本知識

常用的水玻璃分為鈉水玻璃和鉀水玻璃兩類，俗稱泡花堿。鈉水玻璃為硅酸鈉水溶液，分子式為Na₂O·nSiO₂。鉀水玻璃為硅酸鉀水溶液，分子式為K₂O·nSiO₂。土木工程中主要使用鈉水玻璃。當工程技術要求較高時也可采用鉀水玻璃。優質純凈的水玻璃為無色透明的粘稠液體，溶于水。當含有雜質時呈淡黃色或青灰色。

鈉水玻璃分子式中的m稱為水玻璃的模數，代表Na₂O和SiO₂的摩爾比，是非常重要的參數。n值越大，水玻璃的粘度越高，但水中的溶解能力下降。當n大于3.0時，只能溶于熱水中，給使用帶來麻煩。n值越小，水玻璃的粘度越低，越易溶于水。土木工程中常用模數n為2.6~2.8，既易溶于水又有較高的強度。

我國生產的水玻璃模數一般在2.4~3.3之間。水玻璃在水溶液中的含量(或稱濃度)常用密度或者波美度表示。土木工程中常用水玻璃的密度一般為1.36~1.50g/cm3，相當于波美度38.4~48.3 。密度越大，水玻璃含量越高，粘度越大。

水玻璃通常采用石英粉(SiO₂)加上純堿(Na₂CO₃)，在1300~1400℃的高溫下煅燒生成液體硅酸鈉 ，從爐出料口流出、制塊或水淬成顆粒。再在高溫或高溫高壓水中溶解，制得溶液狀水玻璃產品。

水玻璃的凝結固化

水玻璃在空氣中的凝結固化與石灰的凝結固化非常相似，主要通過碳化和脫水結晶固結兩個過程來實現。

隨著碳化反應的進行，硅膠含量增加，接著自由水分蒸發和硅膠脫水成固體而凝結硬化，其特點是:

1.速度慢。由于空氣中CO₂濃度低，故碳化反應及整個凝結固化過程十分緩慢。

2.體積收縮。

3.強度低。

為加速水玻璃的凝結固化速度和提高強度，水玻璃使用時一般要求加入固化劑氟硅.酸鈉，分子式為Na₂SiF₆。

氟硅.酸鈉的摻量一般為12%~15%。摻量少，凝結固化慢，且強度低;摻量太多，則凝結硬化過快，不便施工操作，而且硬化后的早期強度雖高，但后期強度明顯降低。因此，使用時應嚴格控制固化劑摻量，并根據氣溫、濕度、水玻璃的模數、密度在上述范圍內適當調整。即:氣溫高、模數大、密度小時選下限，反之亦然。

速溶粉狀

速溶粉狀硅酸鈉又稱速溶泡花堿、水合硅酸鈉。該產品外觀潔白，呈粉末狀，均勻性好。運輸、儲存和使用非常方便，特別適用于機械化、自動化操作。廣泛應用于冶金、電力、石化及建材工業中。被用來做為不定形耐火材料中的粘結劑、工業清洗劑、防腐劑，在制皂和耐酸水泥、精細陶瓷工業以及精密鑄造業的快干劑和增強劑等。速溶粉狀硅酸鈉產品還具有液體泡花堿所具有的一切性能和應用。速溶粉狀硅酸鈉分子式Na₂O·mSiO₂·nH₂O，式量一般在280~350之間。與通過機械粉碎的無水粉末狀硅酸鈉相比，前者有許多寶貴性質，如水溶速度、純凈程度等。速溶粉狀硅酸鈉屬于精細化工產品，系對干法(芒.硝法、純.堿法)泡花堿經過化料、過濾、調模、噴霧干燥等加工過程制得的。

分類介紹

1．硅酸鈉分兩種，一種為偏硅酸鈉，化學式Na₂SiO₃，式量122.00。偏硅酸鈉別名“三氧硅酸二鈉”，CAS號： 6834-92-0。

另一種為正硅酸鈉（原硅酸鈉），化學式Na₄SiO₄，相對分子質量184.04。

2．正硅酸鈉是無色晶體，熔點1361K(1088℃)，不多見。水玻璃溶液因水解而呈堿性（比純.堿稍強）。因是弱酸鹽所以遇鹽.酸，硫.酸、硝.酸、CO₂都能析出硅酸。保存時應密切防止CO₂進入，并應使用橡膠塞以防粘住磨口玻璃塞。工業上常用純堿與石英共熔制取Na₂CO₃+SiO₂→Na₂SiO₃+CO₂↑，制品常因含亞鐵鹽而帶淺藍綠色。用為無機粘接制劑（可與滑石粉等混合共用），肥皂填充劑，調制耐酸混凝土，加入顏料后可做外墻的涂料，灌入古建筑基礎土壤中使土壤堅固以防倒塌。

3．偏硅酸鈉是普通泡花堿與燒堿水熱反應而制得的低分子晶體，商品有無水、五水和九水合物，其中九水合物只有我國市場上存在，是在上世紀80年代急需偏硅酸鈉而倉促開發的技術含量較低的應急產品，因其熔點只有42℃，貯存時很容易變為液體或膏狀，正逐步被淘汰，但由于一些用戶習慣和一些領域對結晶水不是很在意，九水偏硅酸鈉還是有一定市場。

生產方法

硅酸鈉的生產方法分干法（固相法）和濕法（液相法）兩種。

1．干法生產 是將石英砂和純堿按一定比例混合后在反射爐中加熱到1400 ℃左右，生成熔融狀硅酸鈉；

2．濕法生產以石英巖粉和燒堿為原料，在高壓蒸鍋內，0.6～1.0 MPa蒸汽下反應，直接生成液體水玻璃。微硅粉可代替石英礦生產出模數為4的硅酸鈉。

水玻璃質量標準

參考標準

指標名稱	指標
模量	2.0±0.1
二氧化硅(SiO2)/%	49.0～53.0
氧化鈉(Na2O)/%	25.5～29.0
溶解速度/s≤	100
表觀密度/(kg/L)≥

 

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