A nátrium-szilikát, közismert nevén „vízüveg”, kiemelkedő a széles kereskedelmi és ipari alkalmazás miatt. Gyakran oxigén-szilícium polimer gerincből áll, amely vizet tartalmaz a molekuláris mátrix pórusaiban. A nátrium-szilikát termékeket szilárd vagy sűrű folyadékként állítják elő, a rendeltetésszerű felhasználástól függően. Például a vízüveg tömítõként funkcionál a fém alkatrészekben. Végül, bár a nátrium-szilikát gyártása kiforrott ipar, hővezető tulajdonságai miatt folyamatosan folynak az új alkalmazások kutatása.
Molekuláris összetétel
A nátrium-szilikát egy szilícium-oxigén polimer, amely ionos nátrium (Na +) komponenseket tartalmaz. Az ilyen molekuláris elrendezés különbözik a tipikus ionos anyagoktól, például a sótól, amely képletegységeken alapul, amelyeket egyesít az elektromos vonzerő. Ezzel szemben a nátrium-szilikát hasonló a szénalapú műanyagokhoz, mivel az egyes monomerek közötti szilícium-oxigén-szilícium kötések kovalensek. A nátrium-szilikát mátrix polimerszerű jellege, valamint az oxigén és nátrium atomok poláris jellege lehetővé teszi a vízmolekulák kötését a polimer mátrixban. Ezért nátrium-szilikát termékek gyakran léteznek vizes allotropokban. (Wells, "Strukturális szervetlen kémia").
Szintézis
Az anyag szintézisvázlata nátrium-karbonát (Na2CO3) és szilícium-dioxid (SiO2) kombinációját foglalja magában olyan körülmények között, amelyek mindkét reagens megolvadásához elegendőek. A nátrium-szilikátot ezzel a módszerrel kellő hatékonysággal állítják elő, hogy kereskedelmi célokra felhasználható legyen. (Greenwood, "Az elemek kémiája")
Fizikai tulajdonságok
A nátrium-szilikát alapú anyagok fizikai tulajdonságai nagyon vonzóvá teszik azokat kereskedelmi / ipari felhasználásra. A PQ Corporation által előállított nátrium-szilikát alapú folyadékok és szilárd anyagok sűrűsége 1,6 g / köb cm. körülbelül 1,4 g / köb cm. Vegye figyelembe azt is, hogy az adattáblázatok információkat tartalmaznak az egyes termékek mérsékelt körülmények között megfigyelt állapotáról. A nátrium-szilikát termékek fehér szilárd anyagként és különféle folyadékokként léteznek, amelyek láthatóan eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek. A reakciókörülmények és az előállítási módszerek közötti különbségek tiszta, átlátszatlan és „szirupos” vízüveg termékeket eredményeznek. (PQ, "Nátrium-szilikátok. Termékek és specifikációk ")
Használat
A felhasználás a gyártási módtól, a termék minőségétől és a kötőanyagtól függ. Például a Schundler Company felsorolja a nátrium-szilikát termékek különféle felhasználási módjait a "Perlit / szilikát kompozitok alkalmazása" c. A nátrium-szilikát molekuláris szerkezetének köszönhetően, amely hidrátokat tartalmaz, a vízüveg tömítésként funkcionál, megfelelő hő hatására. Ha a fémes gépek repedését meg kell tömíteni, az öntött nátrium-szilikát „folyékony üveg” beszivárog a törés minden hasadékába. Körülbelül 200 Fahrenheit-fokos hőmérsékletre melegítve a nátrium-szilikát-mátrix vízmolekulái elpárolognak, így kemény, törékeny tömítőanyag marad. (Schundler, "Szilikát kompozitok magas hőmérsékletű szigeteléshez")
Kutatás
A nátrium-szilikát termékeit hőelvezetés céljából kutatják. Mint az idézett publikáció kimondja, az elektronikus eszközöket többek között az elektromos áram által termelt hő korlátozza. Hacsak az elektronikus vezető nem tökéletes (szupravezető), hő keletkezik. Bár külön-külön nagyon kicsi, a sűrű elektronikus áramkörök kumulatív hatása elegendő az alkatrészek fizikai integritásának veszélyeztetéséhez. A hő hatékonyabb eloszlatása érdekében a nátrium-szilikátot vizsgálják. A további elektronikus miniatürizálás megkönnyítése érdekében különféle hőinterfészeket, az elválasztó anyag vastagságát és az elvezető nyomást kutatják. (SUNY, „Nátrium-szilikát termikus interfész”)