水玻璃的加热硬化系物理脱水硬化过程,水玻璃脱水后为脱水硅酸凝胶。常温下水玻璃溶胶中的水分蒸发,水玻璃中的硅酸阴离子聚集成 膜,Na+ 无规则地分布在涂膜中。水玻璃凝胶中存在较多的Si-OH键,遇水易溶,则固化物破坏。当温度升高时(80℃时)水分子重排并对相邻硅醇基之间的缩合起催化作用,加热至120~130℃以上,残存的水分子促使硅醇基的缩合,Si-OH键之间相互脱水缔合,形成Si-O-Si键,这是耐水性极好的三维结构的固化体系。Na+和H+处于三维结构膜的封闭状态中,遇水不溶;固化温度升至200℃以上,即可得到耐水性极好的固化体系。加热条件下的固化反应式如式(3)所示。
3.2微波硬化
采用微波硬化水玻璃砂,具有强度高、硬化速度快、水玻璃加入量少、残留强度低等许多优点。微波加热是具有极性的物质分子(砂型中的水分子等),在交变的微波电场作用下,水分子间的摩擦发热,使砂型(芯)的温度升高、脱水硬化而不受砂型厚薄不均、复杂程度影响,能够各部位硬化而不会产生过热,大幅度提高了水玻璃的粘结效率,在满足使用强度的前提下,使水玻璃的加入量降低。由于微波加热过程中水玻璃在吸收微波能后,砂型内硅酸分子和