سیلیکات سدیم (آب شیشه یا شیشه مایع) به ترکیبات متفاوتی شامل اکسید سدیم (Na2O) و سیلیس (SiO2) اطلاق می شود. سیلیکات های سدیم دارای فرمول شیمیایی کلی nH2O.mSiO2.Na2O می باشند؛ که به همین جهت خواص شیمیایی متفاوتی را دارا هستند. امروزه بیش از ۴۰ نوع از سیلیکات های سدیم تجاری شناخته شده است؛ که هر یک از آن ها مصرف خاص خود را دارند. به طور معمول سیلیکات های سدیم بر اساس اسیدی که از آن مشتق شده اند، به صورت اورتوسیلیکات (Na4SiO4)، متاسیلیکات (Na2SiO3)، دی سیلیکات (Na2Si2O5) و تتراسیلیکات (Na2Si4O9) دسته بندی می شوند.

از نظر فیزیکی سیلیکات سدیم را می توان به دو نوع تقسیم کرد:

۱- سیلیکات سدیم جامد
سیلیکات سدیم جامد خود به دو حالت؛ اندرید شیشه ای و آمورف هیدراته تقسیم بندی می شود.

سیلیکات سدیم

۲- سیلیکات سدیم محلول
در بسیاری از سیلیکات های عمومی m برابر با ۲ و یا ۳/۳ است و ترکیبات میانگین نیز از اختلاط آن ها حاصل می شود. با توجه به این که به صورت تجاری، بیشترین حجم سیلیکات سدیم به صورت مایع به فروش می رسد، لذا در این مقاله دو نوع سیلیکات تجاری مایع با ضریب مدول (m) 2 و نیز ۳/۳ مدنظر می باشد.
سیلیکات سدیم

موارد مصرف و کاربرد

۱– صنایع سرامیک
در صنایع سرامیک از محلول سیلیکات سدیم به عنوان بایندر (Binder) مواد ریزآسیاب شده مورد استفاده قرار می گیرد.

۲- صنایع شوینده
ترکیباتی از سدیم سیلیکات می تواند جایگزینی برای تری پلی فسفات سدیم محسوب شود و به عنوان بافر در برخی از شوینده ها مورد استفاده قرار گیرد.

۳- صنایع فلزی، معدنی و ریخته گری
در صنایع فلزی جهت پوشش به عنوان عوامل بازدارنده و محافظت کننده و همچنین پوشش دهنده به منظور جلوگیری از خوردگی مورد استفاده قرار می گیرد.

۴- صنایع کاغذ سازی
به منظور افزایش میزان چسبندگی در خمیر کاغذ از سدیم سیلیکات استفاده می شود.

۵- بتن
به منظور اصلاح سختی بتن و افزایش مقاومت در مقابل نفوذ آب به کار می رود.

۶- رنگ سازی
در برخی از رنگ ها که امکان انحلال در آب را دارند به عنوان افزودنی در جهت افزایش چسبندگی استفاده می شود.

۷- ملات نسوز
سدیم سیلیکات در صنایع نسوز و ساخت کوره ها در برخی از ملات ها که میزان چسبندگی کم دارند نظیر ملات های شاموتی و منیزیتی استفاده می شود. همچنین در برخی از بردها و لایه های ایزوله جهت چسبندگی بیشتر کاربرد دارد.
بررسی فرآیند تولید سدیم سیلیکات

به منظور تولید سیلیکات سدیم روش های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه صرفاً دو روش «خشک» و «تَر» از اهمیت اقتصادی برخوردار می باشند. لازم به ذکر است تنوع محصولات حاصل از فرآیند خشک در مقایسه با فرآیند تَر بیشتر می باشد، اما از لحاظ ماشین آلات تفاوت عمده ای بین دو روش وجود ندارد.
الف- فرآیند تولید سدیم سیلیکات به روش خشک

سیلیکات های سدیم در کوره هایی نظیر کوره های تهیه شیشه از ذوب کردن مخلوط شن و سدیم کربنات در دمای حدود ۱۴۵۰ درجه سانتی گراد به دست می آید. در این حالت ابتدا شن را ذوب نموده و همزمان با حرارت دادن و ایجاد فشار با سدیم کربنات مخلوط می شود. در کوره واکنش زیر روی می دهد:

Na2CO3 + nSiO2 → Na2O.nSiO2 + CO2

سدیم سیلیکات

از آنجا که درجه حرارت تشکیل سیلیکات های سدیم نامحلول پایین تر از این درجه حرارت می باشد، لذا به منظور جلوگیری از ایجاد و تشکیل این سیلیکات ها می بایست در ترکیب، نسبت شن و ماده قلیایی در موقع ذوب کنترل شود. ماده مذاب به دست آمده به رنگ آبی تا سبز روشن می باشد؛ این رنگ ناشی از وجود ناخالصی هایی است که معمولاً کمتر از یک درصد و اغلب از ترکیبات آهنی می باشد. مواد ذوب شده پس از خنک شدن وارد دستگاه دیگری می شوند که در آن جا به اندازه کافی خرد می گردند، سپس در آب حل شده و با عمل فیلتراسیون محلول صاف شده سدیم سیلیکات ها به دست می آید. در صورتی که هدف تهیه سدیم سیلیکات های قلیایی باشد در موقع ذوب مقداری سود خشک نیز به کوره اضافه می شود و یا از ابتدا سیلیس را با سدیم هیدروکسید ذوب می کنند و برای حل سدیم سیلیکات ها در صورتی که مقدار مدول بیشتر از ۲ باشد می بایست از بخار پز فشار استفاده نمود. البته در صورتی که بخواهیم سیلیکات های سدیم خشک تهیه نماییم می توان مواد ذوب خروجی از کوره را بدون خنک شدن وارد یک سیستم نمود که با مقدار مشخص آب مستقیماً سدیم سیلیکات های هیدراته به دست می آید.
ب-فرآیند تولید سیلیکات سدیم به روش تَر

فرآیند تَر بسیار شبیه به فرآیند خشک می باشد، با این تفاوت که در این روش مواد اولیه شامل سنگ سیلیس و سدیم هیدروکسید می باشند. در این روش مواد اولیه مستقیماً به کوره حرارت دهی توام با فشار ارسال می شوند که منجر به ایجاد واکنش شیمیایی زیر می گردد:

۲NaOH + nSiO2 → Na2O.nSiO2 + H2O

سیلیکات سدیم

محلول های سیلیکاتی که نسبت مواد در آن ها تا حدود ۲/۶۵ است، در اتو کلاوی با دمای حدود ۱۶۰ درجه سانتی گراد و از انحلال شن های پودر شده در محلول سدیم هیدروکسید قابل تهیه می باشند. نسبت های بالاتر با استفاده از سیلیکات های آمورف امکان پذیر است. در این روش سیلیس توسط تسمه نقاله به آسیاب منتقل شده و پس از تبدیل آن به پودر به وسیله تسمه نقاله دیگری به محل مخصوص حمل می گردد تا آماده شارژ به درون راکتورها شود، از طرف دیگر سدیم هیدروکسید جامد درون مخزن پس از گرم کردن با مقداری آب مخلوط شده و پس از رسیدن به درجه حرارت مناسب توسط پمپ به درون راکتور منتقل می گردد. پس از بارگیری راکتور با سنگ سیلیس و سدیم هیدروکسید و آب به مقدار کافی سیکل پخت (اتوکلاو) تا به دست آوردن محلول دلخواه سدیم سیلیکات ادامه می یابد. پس از اتمام عمل پخت، محصول به مخزن ته نشینی منتقل شده و پس از ته نشین شدن مواد جامد، محلول حاصل به خشک کن منتقل و پس از تغلیظ به درصد مورد نظر محصول نهایی به مخازن نگهداری و حمل جهت تحویل به مصرف کننده ارسال می شود.
مواد ته نشین شده در حوضچه مخرن ته نشینی پس از اختلاط مجدد با آب توسط پمپ دورباره به مواد داخل راکتور افزوده شده و محصول به دست آمده را در درون بشکه های فلزی با حجم های معین ریخته تا آماده عرضه به مصرف کنندگان محصول شود، در برخی موارد محصول نهایی توسط تانکرهایی با ظرفیت ۱۵۰۰۰ لیتر آماده ارسال می شود.

• فروش هاردنر پلی یورتان
• هاردنر پلی یورتان ایرانی
• اسید فرمیک
• متیلن کلراید
• ام ای آی کارون