Vesilasikemia - Käyttökohteet ja tutkimus

Abstract

Vesilasi koostuu natriumoksidista (Na2O) ja piidioksidista (SiO2). Vesilasi on vesiliukoista. Vesilasiliuos on emäksistä ja sillä on voimakas puskurointikyky. Vesilasi alkaa polymeroitua, kun sen vesiliuoksen pH laskee alle 10. Vesilasin viskositeetti kasvaa voimakkaasti, kun vettä haihtuu vesiliuoksesta. Vesilasilla on paljon sovelluksia ja sen ominaisuudet vaihtelevat paljon, kun natriumoksidin ja piidioksidin moolisuhdetta muutetaan. Vesilasi on edullista ja ihmiselle sekä ympäristölle turvallista oikein käytettynä.

Vesilasia voidaan käyttää epäorgaanisena liimana ja palonestoaineena. Vesilasi ei leimahda liekeistä ja se kestää yli 1000 °C:n lämpötilan. Tässä työssä etsitään ratkaisuja ongelmiin, joita vesilasin käyttämisenä liimana tai palonestoaineena esiintyy. Näitä ovat vesilasin vesiliukoisuus, heikot tartuntaominaisuudet ja liimojen hidas kuivuminen varsinkin tiiviiden pintojen välissä. Näiden lisäksi selvitettiin mitä tutkimuksia vesilaseista on viime aikoina tehty. Ratkaisua ongelmiin etsittiin kirjallisuudesta.

Vesilasiliiman kuivuminen perustuu vesilasin polymerointiin ja veden haihtumiseen. Vesilasin polymeroitumista saadaan tehostettua lisäämällä siihen happoa tai ainetta, joka muodostaa happoa reagoidessaan vesilasin kanssa. Veden haitumista liimaussaumasta saadaan tehostettua lämmittämällä sitä. Paras lämpötila tähän on 80 °C. Lämmittämisen lisäksi liimauspintoja täytyy puristaa toisiaan vasten. Tehokkainta on asettaa puristus yhteen tiettyyn pisteeseen tietyn kokoiselle alueelle, jolloin pienet vesikuplat liikkuvat sivuille, eikä epätasaista tartuntaa aiheuttavaa isoa vesikuplaa pääse syntymään. Vesilasiliiman vedenkestoa saadaan parannettua lisäaineilla. Näistä yksi esimerkki on superfosfaatin ja kalsiumoksidin sekoitus. Superfosfaatti tehostaa liiman kuivumista ja kalsiumionit parantavat vedenkestoa. Vesilasista valmistettuja palonestoaineita täytyy käsitellä lisäaineilla kuten etanolin ja etikkahapon seoksella, jotta niiden vedenkestoa saadaan parannettua. Liimojen ja palonestoaineiden lisäksi vesilasien tutkimusta on paljon rakennusteollisuudessa sementeissä ja geopolymeereissä, joiden uskotaankin muuttavan rakennusteollisuutta. Rakennusteollisuuden lisäksi vesilasien tutkimusta on paljon pesuaineiden puolella, sillä vesilasin avulla saadaan tehtyä jauhemaista pesuainetta ympäristöystävällisempää nestemäistä pesuainetta.