Natriumsilikaatti, joka tunnetaan yleisesti nimellä "vesilasi", on merkittävä johtuen laajasta kaupallisesta ja teollisesta sovelluksesta. Se koostuu usein happi-piipolymeerirungosta, joka sisältää vettä molekyylimatriisihuokosissa. Natriumsilikaattituotteet valmistetaan kiinteinä aineina tai paksuna nesteenä käyttötarkoituksesta riippuen. Esimerkiksi vesilasi toimii tiivisteenä metallikomponenteissa. Lopuksi, vaikka natriumsilikaatin tuotanto on kypsä teollisuus, uusia sovelluksia tutkitaan jatkuvasti lämmönjohtavien ominaisuuksiensa vuoksi.
Molekyylikoostumus
Natriumsilikaatti on pii-happipolymeeri, joka sisältää ionisia natriumkomponentteja (Na +). Tällainen molekyylijärjestely eroaa tyypillisistä ionimateriaaleista, kuten suolasta, joka perustuu kaavan yksiköihin, jotka yhdistää sähköinen vetovoima. Sitä vastoin natriumsilikaatti on samanlainen kuin hiilipohjaiset muovit, koska pii-happi-pii-sidokset kunkin monomeerin välillä ovat kovalenttisia. Natriumsilikaattimatriisin polymeerimäinen luonne sekä happi- ja natriumatomien polaarinen luonne mahdollistavat vesimolekyylien sitoutumisen polymeerimatriisiin. Siksi natriumsilikaattituotteita esiintyy usein vesipitoisissa allotroobeissa. (Wells, "Rakenteellinen epäorgaaninen kemia").
Synteesi
Aineen synteesikaavio sisältää natriumkarbonaatin (Na2CO3) ja piidioksidin (SiO2) yhdistelmän olosuhteissa, jotka ovat riittävät sulattamaan molemmat reagoivat aineet. Natriumsilikaatti valmistetaan tällä menetelmällä riittävällä tehokkuudella ollakseen kaupallista käyttöä. (Greenwood, "Elementtien kemia")
Fyysiset ominaisuudet
Natriumsilikaattipohjaisten aineiden fysikaaliset ominaisuudet tekevät niistä erittäin houkuttelevia kaupalliseen / teolliseen käyttöön. Natriumsilikaattiin perustuvien ja PQ Corporationin tuottamien nesteiden ja kiintoaineiden tiheys on 1,6 g / kuutiometri. noin 1,4 g / kuutiometri. Huomaa myös, että tietotaulukot sisältävät tietoja kunkin tuotteen havaitusta tilasta kohtuullisissa olosuhteissa. Natriumsilikaattituotteet ovat valkoisia kiinteitä aineita ja erilaisia nesteitä, joilla on näkyvästi erilaiset ominaisuudet. Reaktio-olosuhteiden ja valmistusmenetelmien erot johtavat kirkkaisiin, läpinäkymättömiin ja "siirappimaisiin" vesilasituotteisiin. (PQ, "Natriumsilikaatit. Tuotteet ja tekniset tiedot ")
Käyttää
Käyttö vaihtelee valmistusmenetelmän, tuotteen laadun ja kovetusaineen mukaan. Esimerkiksi Schundler Company listaa natriumsilikaattituotteiden eri käyttötarkoitukset julkaisussa "Perliitti / silikaattikomposiitit". Hydraatteja sisältävän natriumsilikaatin molekyylirakenteen ansiosta vesilasi toimii tiivisteaineena, joka aktivoidaan riittävällä kuumennuksella. Jos metallikoneiden halkeama on suljettava, kaadettu natriumsilikaatti “nestemäinen lasi” imeytyy murtuman jokaiseen rakoon. Lämmitettäessä noin 200 asteeseen Fahrenheit, natriumsilikaattimatriisissa olevat vesimolekyylit haihtuvat, jättäen kovan, hauraan tiivistysaineen. (Schundler, "Silikaattikomposiitit korkean lämpötilan eristykseen")
Tutkimus
Natriumsilikaattituotteita tutkitaan lämmöntuotantokäyttöön. Kuten mainitussa julkaisussa todetaan, elektronisia laitteita rajoittaa muun muassa sähkövirran tuottama lämpö. Ellei elektroninen johdin ole täydellinen (suprajohde), syntyy lämpöä. Vaikka tiheiden elektronisten piirien kumulatiivinen vaikutus on yksittäin hyvin pieni, se riittää uhkaamaan komponenttien fyysisen koskemattomuuden. Natriumsilikaattia tutkitaan, jotta lämpöä voidaan levittää tehokkaammin ympäristöön. Erilaisia lämpörajapintoja, haihduttimen paksuutta ja haihduttimen paineita tutkitaan edelleen elektronisen pienentämisen helpottamiseksi. (SUNY, "Natriumsilikaattilämpörajapinta")