Сайт может отображаться некорректно, поскольку вы просматриваете его с устаревшего браузера Internet Explorer (), который больше не поддерживается Microsoft.
Рекомендуем обновить браузер на любой из современных: Google Chrome, Яндекс.Браузер, Mozilla FireFox.

Метасиликат: что это, свойства и области применения

Что это за соединения и какие преимущества их использования в современном производстве? Разберем на примере уникальных свойств и прикладного применения.
15 октября 2024 г.
4,91
10663

Метасиликаты начали активно применяться в промышленности в середине 20-го века, когда стало ясно, что их уникальные свойства могут значительно улучшить производственные процессы. Благодаря устойчивости к высоким температурам и химическим воздействиям, эти соединения нашли свое место в различных отраслях: от строительства до химической промышленности. Современное использование метасиликатов позволяет решать задачи, связанные с антикоррозийной защитой, очищением и повышением прочности материалов, делая их незаменимыми в ряде технологий.

Что такое метасиликат

Метасиликат — это химическое соединение, отличающееся высокой устойчивостью к температурным и химическим воздействиям. Благодаря своим антикоррозийным, очищающим и адгезионным свойствам, он широко применяется в производстве моющих средств, строительных материалов и антикоррозийных покрытий. Его использование помогает улучшать качество продукции, повышать устойчивость материалов к внешним воздействиям и снижать производственные затраты.

Состав и химическая формула

Состав метасиликатов включает в себя оксиды металлов и кремния, которые образуют устойчивую к внешним воздействиям кристаллическую структуру. Основным компонентом является диоксид кремния (SiO₂), соединенный с оксидами различных металлов, таких как натрий, кальций, калий или алюминий. Это сочетание обеспечивает высокую химическую инертность, термостойкость и способность к образованию прочных соединений.

История открытия и использования

Впервые о метасиликатах узнали еще вначале 19 века, когда ученые начали исследовать соединения кремния и их взаимодействие с металлами. Активное применение данные материалы получили в середине 20 века, когда их инертность и стойкость к коррозии стали активно использоваться в коммерческих целях. 

Методы получения

Твердофазный метод (сплавление)

  • Оксиды металлов (например, натрий, кальций) сплавляются с диоксидом кремния при высоких температурах.
  • В результате образуются твердые метасиликаты, которые затем охлаждаются и кристаллизуются.
  • Преимущества: высокая производительность и простота процесса, широко используется в промышленности.

Жидкофазный метод (гидролиз)

  • Диоксид кремния взаимодействует с растворами щелочей (например, гидроксид натрия) в жидкой среде.
  • Образуются растворимые метасиликаты, которые затем осаждаются, фильтруются и сушатся.
  • Преимущества: возможность точной регулировки состава и свойств продукта для различных целей.

Свойства метасиликата

свойства метасиликата

Физические свойства

Внешний вид

Метасиликат обычно представляет собой кристаллический порошок белого или сероватого цвета, иногда с небольшим блеском. В зависимости от формы и метода получения, он может быть различной зернистости — от мелкодисперсной фракции до более крупных гранул.

Растворимость

Метасиликаты хорошо растворяются в воде, образуя щелочные растворы, что делает их удобными для использования в моющих средствах и очистительных растворах. Степень растворимости зависит от состава вещества, содержания оксидов металлов  и температуры воды.

Плотность и точка плавления

Плотность соединения колеблется в пределах 2,4-2,6 г/см³, в зависимости от типа оксидов металла в составе. Точка плавления составляет около 1000°C, что делает его устойчивым к высоким температурам и пригодным для использования в жаропрочных покрытиях.

Химические свойства

Щелочные характеристики

Метасиликат натрия и другие его разновидности обладают выраженными щелочными свойствами, образуя сильнощелочные растворы при растворении в воде. Эти растворы эффективно нейтрализуют кислоты и используются в промышленных процессах. Это определяет их высокую потребность в химической индустрии, при работе с реактивами. 

Реакционная способность

Соединение активно взаимодействует с кислотами, образуя силикагель и соли металлов. Он также может реагировать с некоторыми органическими соединениями, особенно с теми, которые содержат кислые функциональные группы: карбоновые кислоты и сложные эфиры. Это свойство существенно расширяет область его применения в химической промышленности.

Термодинамические свойства

Метасиликаты обладают высокой устойчивостью к термическому разложению, что делает их идеальными для использования в условиях высоких температур. Они сохраняют свою химическую структуру до температур около 1000°C. Кроме того, их теплоемкость позволяет использовать их в процессах, требующих стабильности при тепловом воздействии.

Области применения метасиликата

применение метасиликата

Соединение играет важную роль как химически инертный компонент состава веществ, используемых в ряде производственных отраслей.

Химическая промышленность

Производство моющих средств

Метасиликат широко используется в производстве порошков и чистящих средств благодаря своим щелочным и очищающим свойствам. Он эффективно нейтрализует жиры и грязь, обеспечивая чистоту даже в условиях жесткой воды.

Стабилизаторы и эмульгаторы

Компонент добавляется в состав стабилизаторов и эмульгаторов для улучшения структуры и однородности смесей. Его свойства помогают поддерживать стабильность продуктов при длительном хранении и использовании в агрессивных средах.

Строительная индустрия

Добавки в бетон и строительные смеси

Данные соединения используются как добавки для повышения прочности бетона и устойчивости к влаге. Они улучшают однородность смеси и предотвращают появление трещин, что особенно важно при изменении температурных условий, когда эксплуатационные качества фундаментов и монолитных сооружений сильно ухудшаются.

Антикоррозийные покрытия

Соединения этого типа эффективно защищают металлические конструкции от коррозии, создавая барьер против влаги и агрессивных сред. Их использование помогает значительно увеличить срок службы строительных материалов и уменьшить необходимость ремонта, экономя временные и финансовые ресурсы для застройщика.

Текстильная промышленность

Обработка тканей

При обработке тканей эти вещества помогают смягчить волокна и улучшить их стойкость к загрязнениям. Это позволяет значительно повысить износостойкость одежды, постельного белья и других тканевых изделий, а также улучшить их внешний вид после многократной стирки.

Отбеливание и крашение

В процессе отбеливания и крашения соединения способствуют равномерному распределению красителей и усилению их стойкости. Это обеспечивает яркость и долговечность цветов, а также предотвращает выцветание тканей при активной эксплуатации.

Бумажная и целлюлозная промышленность

Отбеливание бумаги

Метасиликаты активно применяются в процессе отбеливания, способствуя удалению лигнина и других примесей из целлюлозы. Это помогает получить более чистую и яркую бумагу, сохраняя при этом ее прочностные характеристики, а в некоторых случаях и вовсе — делая их более существенными.

Улучшение качества целлюлозы

В процессе производства целлюлозы такие добавки улучшают её волокнистую структуру, делая материал более прочным и гибким. Это значительно повышает качество бумажной продукции, снижая ломкость и улучшая её дальнейшую обработку. Также за счет этого появляется возможность создавать новые изделия.

Сельское хозяйство

Средства защиты растений

Метасиликаты применяются в составе средств защиты растений для укрепления клеточных стенок и повышения устойчивости культур к болезням и вредителям. Это помогает снизить потребность в химических пестицидах, улучшить общее здоровье растений, их внешний вид. Также аграрии используют эти свойства для того, чтобы бороться с различными вредителями и болезнями зерновых культур.

Улучшение почвенных свойств

Соединения на основе оксида кремния улучшают структуру почвы, способствуют удержанию влаги и повышают ее аэрируемость. Это создает более благоприятные условия для роста корней и улучшает питательные свойства почвы, что положительно сказывается на урожайности.

Металлургия

Флюсы при плавке металлов

Метасиликаты используются как флюсы в процессе плавки для удаления примесей и улучшения текучести расплава. Это способствует получению более чистых сплавов и повышает качество конечной продукции. Технология используются практически на всех современных металлургических предприятиях России.

Очистка металлических поверхностей

В процессе подготовки металлических поверхностей соединения помогают эффективно удалять оксиды, ржавчину и загрязнения. Это улучшает адгезию покрытий и обеспечивает долговечность последующей обработки или покраски. 

Преимущества и недостатки использования

преимущества метасиликата

Появление метасиликатов существенно повлияло на многие отрасли жизнедеятельности. Причем они предоставляют, как очевидные преимущества, так и недостатки применения. О плюсах и минусах важно знать, прежде чем внедрять средство свои технологические задачи.

Преимущества метасиликата 

Высокая эффективность

Метасиликат обладает высокой химической и термической устойчивостью, что позволяет использовать его в различных агрессивных средах. Благодаря своим щелочным свойствам он эффективно нейтрализует загрязнения и улучшает качество продукции в промышленных процессах.

Экономическая выгода

Использование вещества снижает производственные затраты за счет его долговечности и минимальных требований к обслуживанию. Кроме того, оно позволяет уменьшить расход других дорогих материалов, таких как кислоты и чистящие средства

Многофункциональность

Метасиликат применяется в самых разных отраслях, от химической и текстильной промышленности до строительства и сельского хозяйства. Его универсальные свойства делают его незаменимым в процессах очистки, стабилизации, улучшения качества материалов и защиты от коррозии.

Ограничения и недостатки

Коррозионное воздействие

Метасиликаты могут оказывать негативное воздействие на некоторые металлические поверхности, вызывая коррозию при длительном контакте с ними. Это требует применения защитных покрытий для оборудования или их использования в специально подготовленных условиях.

Требования к хранению

Несмотря на свою инертность, соединение требует особых условий хранения, таких как герметичные контейнеры. Также ему нужна защита от влаги, чтобы предотвратить  разложение, а вместе с этим и снижение эффективности. Неправильное хранение может привести к комкованию и снижению качества продукта, утрате основных функциональных свойств.

Влияние на окружающую среду

При неправильной утилизации или чрезмерном использовании метасиликаты могут негативно воздействовать на экосистемы, вызывая загрязнение водоемов и почв. Важно соблюдать строгие экологические нормы при производстве и использовании этих веществ, чтобы минимизировать их влияние на окружающую среду.

Безопасность и меры предосторожности

хранение метасиликата

Работа с метасиликатами требует специальных условий и мер предосторожности. Пренебрежение базовыми требованиями, может вылиться в проблемы со здоровьем.

Влияние на здоровье человека

При вдыхании пыли метасиликата могут возникать раздражение дыхательных путей и слизистых оболочек. Контакт с кожей также может вызвать сухость или раздражение, поэтому при работе с материалом рекомендуется использовать защитные средства. Это респираторы, перчатки и спецодежда.

Токсичность при вдыхании и контакте с кожей

Первая помощь при отравлении 

  1. При вдыхании. Вывести пострадавшего на свежий воздух, обеспечить покой и доступ кислорода.
  2. При попадании на кожу. Промыть пораженные участки теплой водой с мылом.
  3. При попадании в глаза. Немедленно промыть глаза под проточной водой в течение не менее 15 минут.
  4. При проглатывании. Дать выпить несколько стаканов воды, не вызывать рвоту, и обратиться к врачу.
  5. В случае ухудшения состояния. Незамедлительно обратиться за экстренной медицинской помощью.

Правила хранения и транспортировки

Условия хранения

  • Хранить в сухом, хорошо вентилируемом помещении.
  • Избегать попадания влаги и конденсата на упаковку.
  • Использовать герметичные контейнеры для предотвращения комкования.
  • Держать подальше от кислот и легковоспламеняющихся веществ.
  • Ограничить доступ детей и животных к месту хранения.

Транспортные требования

  • Перевозить в закрытых транспортных кузовах, защищенных от влаги.
  • Убедиться в герметичности упаковки перед отправкой.
  • Избегать механических повреждений тары во время транспортировки.
  • Сопровождать груз документами с информацией о свойствах и мерах предосторожности.
  • Соблюдать правила перевозки химических веществ в зависимости от категории груза.

Чем отличается метасиликат от жидкого стекла?

Эти два вещества отличаются по составу и области применения: метасиликат — это кристаллическое соединение, а жидкое стекло представляет собой водный раствор силикатов. Первое используется в качестве добавки в строительные материалы и чистящие средства, в то время как жидкое стекло чаще применяется для гидроизоляции и защиты от коррозии. Стекло обладает высокой вязкостью и образует пленку при высыхании, тогда как метасиликат используется в твердом виде или как раствор, но не создает аналогичной защитной пленки.

Можно ли использовать метасиликат в бытовых условиях?

Да, данный продукт можно использовать в бытовых условиях, но с осторожностью и соблюдением правил безопасности. Он часто встречается в составе бытовых чистящих средств и моющих порошков, где эффективно удаляет загрязнения и жир. Однако при работе с веществом важно избегать контакта с кожей и слизистыми оболочками, а также использовать защитные перчатки, так как его щелочные свойства могут вызвать раздражение.

Как правильно утилизировать метасиликат?

Его следует утилизировать в соответствии с местными нормами обращения с химическими веществами. Остатки или использованные материалы не должны попадать в бытовые стоки, так как это может негативно повлиять на окружающую среду. Лучше всего сдавать отходы метасиликата в специализированные пункты для утилизации химических веществ или использовать методы нейтрализации, рекомендованные непосредственно производителем.

Какие есть альтернативы метасиликату в промышленности?

Альтернативами метасиликату в промышленности могут быть такие вещества, как фосфаты, карбонаты и силикаты других металлов, которые также обладают моющими и щелочными свойствами. Например, фосфаты используются в составе моющих средств для смягчения воды и удаления жиров. Карбонат натрия (сода) часто применяется в производстве стекла и для очистки поверхностей. 

Заключение

Метасиликат зарекомендовал себя как надежный и универсальный компонент, используемых в сотнях промышленных процессов. Его уникальные свойства — от повышения прочности материалов до улучшения поверхности для дальнейшей обработки — делают его востребованным в строительстве, химической промышленности и других областях. Важный нюанс — честный состав и особенности использования. Если придерживаться рекомендаций, то средство станет востребованным и экономически эффективным вне зависимости от задачи. 

15 октября 2024 г.
4,91
10663
  • Экономим до 50% бюджета при замене жидкого стекла сухим порошком. Из 1 т сухого порошка получается 2-4 т жидкого стекла.
  • Доставляем продукцию по всей России и в страны СНГ.
  • Вид тары и характеристики товара прописаны в договоре.
  • Наши технологи обучат вас правильно наносить пропитку.
Открытая форма
Наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время