Ester de acid silicic
Esterii acidului silicic (KSE) sunt esteri ai acizilor silicici . Esterii acidului ortosilicic cu formula generală (Si (OR) 4 ) sunt de importanță practică . Acești compuși sunt formați prin reacția tetrahalidelor de siliciu (de exemplu, tetraclorura de siliciu ) cu alcooli , cum ar fi. B. metanol și etanol . Esterul acidului silicic cu etanol se numește tetraetilortosilicat . Esterii acidului silicic tind să se hidrolizeze , se formează acid ortosilicic, care este transformat în acid polisilicic în reacții de condensare (eliminarea apei), din care se formează în cele din urmă dioxid de siliciu amorf :
- Si (OC 2 H 5 ) 4 + 4 H 2 O → SiO 2 • n H 2 O + 4 C 2 H 5 OH
Conservarea pietrei naturale
Articol principal: Conservarea pietrei
Esterii acidului silicic sunt folosiți în protecția clădirilor pentru consolidarea și conservarea pietrei naturale și a tencuielii, deoarece sunt produse în timpul hidrolizei, de ex. B. prin umiditatea aerului, dioxid de siliciu (SiO 2 ), cele mai fine fisuri și fisuri din piatră sunt acoperite cu o peliculă de silicagel ( silicificare ).
Istoric
Brevetate în Austria în jurul anului 1900, esterii acidului silicic au fost folosiți pentru prima dată în Anglia în jurul anului 1920 pentru consolidarea pietrei. Cu toate acestea, niciun succes în ceea ce privește consolidarea nu a putut fi determinat cu aceste aplicații. Esterii acidului silicic au fost preluați din nou în Cehoslovacia la începutul anilor 1960, iar dezvoltarea lor în Germania a fost determinată în principal de Wacker-Chemie . Primul obiect de piatră tratat în Germania este golful de gresie al castelului din Burgsteinfurth (Westfalia).
Metoda de conservare
În plus față de ortosilicații de tetrametil, care nu mai sunt folosiți astăzi din cauza toxicității lor și care separă metanolul , se folosesc doar ortosilicații tetraetilici, care separă etanolul mai puțin periculos . Efectul întăritor al esterului acidului silicic se bazează pe formarea gelurilor amoroase de SiO 2 , care conțin apă, în spațiul porilor rocii. Etanolul format simultan se evaporă în atmosferă. Eliberat din Propilsilikaten propanolul se evaporă mai rău decât etanolul.
Setarea unui ester de acid silicic are loc într-un proces sol-gel în două etape: în prima etapă are loc hidroliza , a doua etapă duce la formarea finală a gelului prin procese de condensare și polimerizare. In timpul hidrolizei , în prezența apei, etanolul este scindat și se formează acidul ortosilicic instabil, din care amorfă, conținând apă SiO 2 gel se formează prin scindarea apei .
În practică, hidroliza trebuie accelerată prin adăugarea de catalizatori . În plus față de cataliza acidă și alcalină care a fost utilizată în trecut , în care acidul sau baza trebuiau adăugate la CFE imediat înainte de utilizare , în zilele noastre compușii organometalici ( dibutiltil dilaurat ) sunt de obicei folosiți pentru cataliză. Compușii organometalici catalizează hidroliza mai lent decât catalizatorii acizi sau alcalini, astfel încât erorile de aplicare pot fi evitate mai bine. Hidroliza catalizată alcalin continuă să joace un rol în restaurare atunci când se leagă cu KSE hidrolizat rapid. În timpul formării gelului ulterioară, procesele de condensare ale structurilor HO-Si conduc la formarea dezordonate SiO 2 rețele tetraedrice cu H 2 O divizare.
Condensarea continuă a grupurilor OH libere din silicagel duce la contracții de volum și astfel la tensiuni . Dacă forțele de coeziune din gel sunt depășite, se dezvoltă un sistem poligonal caracteristic de fisurare. Dezvoltarea acestui sistem de fisuri duce la formarea porozității secundare în sistemul porilor pietrelor tratate, care pot afecta comportamentul igric al pietrei . Datorită grupărilor etil hidrofobe care nu au reacționat complet în timpul formării gelului, suprafețele tratate cu piatră prezintă o hidrofobie inițială care poate dura câțiva ani. Hidroliza CFE este inițiată de apa adezivă de pe suprafețele minerale. O anumită cantitate de umiditate de sorbție, dar fără condens capilar, este, prin urmare, esențială pentru consolidarea cu succes. În practică, se recomandă în general ca pietrele care trebuie întărite să fie condiționate la o umiditate relativă de aproximativ 65%.
Esterii acidului silicic disponibili pe piață de la diferiți producători diferă în ceea ce privește conținutul de solide sau rata de depunere a gelului, conținutul de solvenți și eventualele adăugări de substanțe hidrofobe și sunt selectați individual în funcție de aplicație.
Scopul este de a dezvolta în continuare esterul acidului silicic pentru a reduce fragilitatea materialului de piatră solidificat și pentru a preveni formarea de bulgări pe suprafețele tratate.
critică
Unii conservatori ai monumentelor avertizează împotriva silicificării excesive a pietrei naturale, deoarece întărirea straturilor superioare în legătură cu efectul de hidrofobare atunci când fațada este încălzită de radiația solară și ciclurile de îngheț-dezgheț pot duce la formarea de peeling și cruste și, eventual, la o acumulare de sare. Ca urmare, datorită tensiunilor cauzate de intemperii, se poate forma o îmbinare separatoare între straturile solidificate și materialul mai moale de dedesubt.
Pentru a preveni acest lucru, cantitatea de agent de întărire adăugată trebuie dozată cu precizie și trebuie luate măsuri adecvate pentru a pătrunde materialul cât mai profund posibil.
Dovezi individuale
- ^ Polemics on the conservation of natural stone de Konrad Fischer, accesat în februarie 2016