熔模铸造浆料中的 pH 控制

感谢您对这些短文的持续关注：在这篇文章中，我们将讨论用碱性硅胶粘合剂测量和控制 pH。

什么是 pH？

作为一点背景知识，我知道，丹麦科学家 Soeren Soerensen 在 20 世纪初提出了现代酸性和碱性的概念。他是 Carslberg 大学的成员，所以他可能希望有一天，所有溶液都将以这种方式进行测量。（如果您没有理解啤酒这个双关语，那么非常抱歉，）

pH 是每个人都知道的特性之一，但很少有人真正了解，它对外行是一个迷，因为它允许句子以小写字母开头，但却使用方便，它仅在 0-14 之间变化，我非常喜欢这个数字范围，也就是脱掉一只袜子的时间。这并非完全正确 – 可能会有负 pH 和 pH>14 的情况，但我们在壳室环境中不太可能遇到，因此我们暂时继续使用高中的定义。但是，确实如此，脱掉一只袜子就可以数到 14。

pH 表示溶液的酸性或碱性程度，其中较低的数字表示酸性，7 表示中性，较高的数字表示碱性。pH 是水合氢离子 H+ 活性的 10 倍负对数，尽管我们更频繁地将其作为水合氢离子浓度 [H+] 的度量。

如何进行测量？

过去在学校时，我采用分光光度法测量 pH。通过使用在给定 pH 下创建特定颜色的特定或通用指示剂完成。当给定颜色发生转变时，将样品与标准进行比较。这是在进行合金重量分析时通过 pH 确定反应变化的标准途径。明确地说，我最喜欢的是溴麝香草酚蓝，在 pH9 时从黄色变为蓝色。太神奇了！

事实是，在过去的 30 多年中，没有人过多地担心 pH 比色分析法和指示条，因为迄今为止确定 pH 的最佳方法是使用相对较小和便宜的 pH 自动温度补偿计。这些设备基本上是一个电位计，其中一个桥臂作为电极，以及基准。

我知道至少有 4 种电极，可能还有更多，所以我不打算描述其是如何工作的，而是强调适当的实验室卫生有多重要，使用良好的缓冲液进行定期校准，并适当维护与保养探头。所以…

为什么我们需要监测并校正 pH

如果您想要了解更多，我建议您去阅读 Iler 博士的“Chemistry of Silica（二氧化硅化学）”，对于那些不想费力去阅读 Ilers 博士作品的人来说，我会试着去解释清楚。

当硅胶水解时，会像纱线球一样包裹起来，纱线球的外表面上是与游离羟基离子 [ Si*OH] 形成的二氧化硅。如果我们使 pH 偏碱性，比如说 pH10，我们会发现氢可以自由分离，所以最终会得到 [Si*O-] 和 [H+]。原因是随着 pH 的增加，[H+] 的浓度会降低。这给了我们额外的收获，即在所有带负电荷的二氧化硅粒子存在的情况下，它们相互排斥，因此永远不会因彼此足够接近而粘合。

随着 pH 的下降，解离程度会降低， [O-] 很可能变成 [OH]。负电荷的逐渐消失意味着粒子可以靠得更近，直到粒子相互作用并开始凝胶化。

随着凝胶反应的进展，硅胶粘合剂开始变稠，导致浆料的触变性增加。

通常的情况是浆料实际上保持在一致的粘度下，发生凝胶反应，这是通过加入过量的水来实现的，从而降低了二氧化硅的含量。实际上，稀释意味着二氧化硅粒子进一步分开，因此相互作用较少，并且保持一定程度的稳定性。然而，二氧化硅含量的不断降低以及粘合剂粘度的增加绝对不是一件好事，因为二氧化硅的减少或低流动性差使壳体结构变差，从而导致铸造缺陷，所以浆料最终会丧失其粘合力。

最终浆料会被扔掉并更换。依我之见（正如其文中所述），扔掉浆料的决定总是令人痛苦的，并且几乎总是为时已晚。

这是一个英语谚语，开头是“因为需要钉子，鞋子丢了，因为需要鞋子，马丢了”等等。在维护和保持硅胶粘合剂中的 pH 值时，没有什么比这个谚语更贴切了！经常去做点什么总比坐等灾难来临要好…

因此，下面是维持 REMASOL® 硅胶粘合剂中 pH 的方法。

使用氨水（氢氧化铵 (NH4OH) 或氢氧化钾 (KOH)）可以增加浆料的 pH。两者都有优点和缺点。

只要方法正确，任意一种材料都可以。

氢氧化铵随时间推移而分解，并增加必须进行 pH 调整的频率。它还有一种难闻的强烈刺鼻气味。但是，由于其 pH 相对较低，与 KOH 相比，它更容易与浆料同化。

使用氢氧化钾会减少调整的频率，但为此使用氢氧化钾时必须进行额外的保养（由于其强烈的碱性）。少量的 KOH 溶液的增加不应损害壳体的耐熔性。以下是使用任一产品的建议步骤。

使用蒸馏水和 KOH 颗粒或薄片制备 2-2.5% 的 KOH 溶液（大约 0.1m 的溶液）。（KOH 腐蚀性非常强，在制作或处理 KOH 溶液时应使用适当的设备。）

或者，可以将 50 ml.的商用 45% KOH 溶液加入 950 ml 的蒸馏水以产生所需的溶解强度。在充分混合以得到均匀溶液后，在良好的搅拌下，将所需量的稀释 KOH 溶液加入浆料中。必须进行充分搅拌，以便溶液快速混合。最初，针对要添加的 KOH 溶液量，需要进行一些实验。

试剂级氢氧化铵 (28-30% NH3) 应当用蒸馏水或去离子水稀释 50/50。所得溶液应在搅拌下缓慢加入浆料中。由于氨会很快失去其效力，所以只需要添加一到两天所需的量。应立即更换容器盖以防止氨浓度的损失。

等待 30 分钟，同时混合溶液，然后使用标准 pH 计测试 pH。

浆料 pH 的合适范围是 9.6-9.8。

一些铸造厂倾向于将浆料 pH 保持在 9.5-10.0 的较高范围内。如果浆料 pH 降至 9.0-9.2 的水平，则必须小心不要让浆料受到震荡。

将浆料 pH 调到更高范围应在两个或更多步骤内完成，而非用一个大步骤。通过在 pH 下降太多之前进行调整，可以轻松将浆料 pH 保持在所需范围内。如果浆料 pH (9.0) 下降太多，可能无法将其恢复并保持在高范围内。

如果您需要 pH 控制的进一步帮助，请随时写信或致电您当地的 REMET 代理或区域经理。

对于这个维护计划，现在有更合适的解决方案，REMET 制造的粘合剂降低了 pH 敏感性，并且有一些粘合剂对 pH 完全不敏感；所以如果您感兴趣，请联系您当地的 REMET 区域经理。

一般免责声明：

安全预防措施：使用本产品前请阅读 MSDS。

注意：除非具体确定为规格指标，否则上述化学、物理和粒度分布值均是典型特性。它们不是规格指标。

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