Wat is natriumsilicaat?

Natriumsilicaat, algemeen bekend als "waterglas", is prominent aanwezig vanwege de brede commerciële en industriële toepassing. Het is vaak samengesteld uit een zuurstof-siliciumpolymeerskelet dat water in moleculaire matrixporiën huisvest. Natriumsilicaatproducten worden vervaardigd als vaste stoffen of dikke vloeistoffen, afhankelijk van het beoogde gebruik. Zo fungeert waterglas als afdichtingsmiddel in metalen onderdelen. Ten slotte, hoewel de productie van natriumsilicaat een volwassen industrie is, is er lopend onderzoek naar nieuwe toepassingen vanwege de warmtegeleidende eigenschappen.

Natriumsilicaat is een silicium-zuurstofpolymeer dat ionische natriumcomponenten (Na+) bevat. Een dergelijke moleculaire rangschikking verschilt van typische ionische materialen zoals zout, dat is gebaseerd op formule-eenheden die zijn verenigd door elektrische aantrekking. Daarentegen is natriumsilicaat vergelijkbaar met op koolstof gebaseerde kunststoffen, omdat silicium-zuurstof-siliciumbindingen tussen elk monomeer covalent zijn. De polymeerachtige aard van de natriumsilicaatmatrix en het polaire karakter van zuurstof- en natriumatomen zorgen voor binding van watermoleculen in de polymeermatrix. Daarom bestaan ​​natriumsilicaatproducten vaak in waterhoudende allotropen. (Wells, "Structurele anorganische chemie").

Een syntheseschema voor de stof omvat een combinatie van natriumcarbonaat (Na2CO3) en siliciumdioxide (SiO2) onder omstandigheden die voldoende zijn om beide reactanten te smelten. Natriumsilicaat wordt met deze methode geproduceerd met voldoende efficiëntie om commercieel te worden gebruikt. (Greenwood, "Chemie van de elementen")

Fysische eigenschappen van op natriumsilicaat gebaseerde stoffen maken ze zeer aantrekkelijk voor commercieel/industrieel gebruik. Vloeistoffen en vaste stoffen op basis van natriumsilicaat en geproduceerd door PQ Corporation hebben een dichtheid van 1,6 g/kubieke cm. tot ongeveer 1,4 g/kubieke cm. Merk ook op dat de gegevenstabellen informatie bevatten over de waargenomen toestand van elk product onder gematigde omstandigheden. Natriumsilicaatproducten bestaan ​​als witte vaste stof en een verscheidenheid aan vloeistoffen met zichtbaar verschillende eigenschappen. Verschillen in reactieomstandigheden en productiemethoden leiden tot heldere, ondoorzichtige en "stroperige" waterglasproducten. (PQ, "Natriumsilicaten. Producten en specificaties")

Het gebruik varieert afhankelijk van de productiemethode, de productkwaliteit en het uithardingsmiddel. De Schundler Company somt bijvoorbeeld verschillende toepassingen op voor natriumsilicaatproducten in "Toepassing van perliet/silicaatcomposieten". Door de moleculaire structuur van natriumsilicaat waarin hydraten zijn verwerkt, fungeert het waterglas als een afdichtmiddel dat wordt geactiveerd door voldoende verwarming. Als een scheur in metalen machines moet worden gedicht, sijpelt gegoten natriumsilicaat "vloeibaar glas" in elke spleet van de breuk. Bij verwarming tot ongeveer 200 graden Fahrenheit verdampen watermoleculen in de natriumsilicaatmatrix, waardoor een hard, broos afdichtmiddel achterblijft. (Schundler, "Silicaatcomposieten voor isolatie bij hoge temperaturen")

Natriumsilicaatproducten worden onderzocht voor het gebruik van warmteafvoer. Zoals de geciteerde publicatie stelt, worden elektronische apparaten onder meer beperkt door warmte die wordt gegenereerd door elektrische stroom. Tenzij een elektronische geleider perfect is (een supergeleider), wordt warmte gegenereerd. Hoewel individueel zeer klein, is het cumulatieve effect van dichte elektronische circuits voldoende om de fysieke integriteit van componenten te bedreigen. Om de warmte efficiënter af te voeren naar de omgeving wordt er onderzoek gedaan naar natriumsilicaat. Verschillende thermische interfaces, dissipatordikte en dissipatordruk worden onderzocht om verdere elektronische miniaturisatie mogelijk te maken. (SUNY, "Thermische interface natriumsilicaat")