水玻璃结合剂(water glassbinder)是一种
无机材料的胶结剂。又称泡花碱。此类碱金属硅酸盐是用石英砂与钠、或钾、或怪的碳酸盐(或硫酸盐)熔融反应而制得。这类碱金属硅酸盐溶于水中会水解而形成溶胶。溶胶具有良好的胶结性能。因此在工业上被广泛用作无机材料胶结剂,在耐火材料工业作为结合剂用相当广泛,也广泛用于造纸及纺织等工业。
按碱金属硅酸盐中碱的种类不同,水玻璃可分为硅酸钠水玻璃、硅酸钾水玻璃、硅酸锉水玻璃、硅酸盐季胺水玻璃和钾钠硅酸盐水玻璃等。但除硅酸钠水玻璃得到大量应用外,其他硅酸盐水玻璃用量较少。硅酸钠水玻璃又可按水玻璃模数M(系指SiO2与Na2O的摩尔比)不同加以分类:M≥3的称为中性水玻璃;M<3.0的称为碱性水玻璃,但这只是一种习惯的分类法,实际上,无论是中性还是碱性水玻璃,水解后水溶液均呈碱性。
较纯的水玻璃溶液呈无色透明或浅灰色、含有杂质的水玻璃呈浅蓝色或暗黑色。水玻璐中含有的杂质有CaO、Fe2O3、Al2O3和MgO等,它们对水玻璃的质量及其制品的物理化学性能均有影响。
水玻璃溶液具有较强的结合强度,其结合强度大小与其胶体组成有关。低模数的水玻璃,由于其结晶质硅酸钠含量要多些,其结合性能弱些,而高模数的水玻璃,其胶态二氧化硅含量高些,结合性能要强些。此外,也可以加入一些外加剂来改善水玻璃的结合强度。
水玻璃溶液与酸反应时,水玻璃溶液呈碱性,因此它能同无机酸(如硫酸、盐酸、磷酸等)和有机酸(如柠檬酸、醋酸、丙酸、丁酸和酒石酸等)发生置换反应。在反应过程中,溶液中存在的游离钠离子及
二氧化硅胶粒表面吸附的钠离子与带相反电荷的酸根离子发生作用。
用水玻璃溶液作耐火材料的结合剂时,其凝结和硬化方式有两种:一是采取干燥和加热方法使硅酸溶胶脱水,导致发生凝胶化而起结合作用,如用水玻璃作不烧砖,耐火泥浆、喷补料和捣打料的结合剂,即靠干燥和加热烘烤使其发生凝结与硬化作用;另一是借助于加入促硬剂,促硬剂与硅酸钠发生化学反应而产生凝结与硬化作用。