Tại sao có thể natri metyl silicat đạt được đặc tính chống thấm nước và đa chức năng hiệu quả cao?
1. Bí ẩn về cấu trúc silicon-oxy
Sự kỳ diệu của natri methyl silicat chủ yếu là do cấu trúc silicon-oxy độc đáo của các thành phần hoạt tính của nó. Liên kết silicon-oxy có năng lượng liên kết cực kỳ mạnh và liên kết hóa học ổn định này mang lại cho sản phẩm hiệu suất tuyệt vời vốn có. Ở cấp độ phân tử, nhóm metyl trong phân tử natri metyl silicat là không phân cực. Khi vật liệu được xử lý bằng chất chống thấm, các nhóm không phân cực này sẽ được bố trí trên bề mặt vật liệu theo nguyên lý giảm thiểu năng lượng bề mặt, tạo thành giao diện năng lượng bề mặt thấp, có khả năng chống lại sự xâm nhập của nước một cách hiệu quả, giống như khoác lên mình một lớp áo giáp chống thấm rắn chắc cho vật liệu. Dù phải đối mặt với thời tiết khắc nghiệt như mưa lớn hay môi trường ẩm ướt có độ ẩm cao trong thời gian dài, vật liệu được xử lý bằng natri methyl silicat có thể cách ly độ ẩm từ bên ngoài và giữ cho bản thân khô ráo và ổn định.
Về khả năng chống chịu thời tiết, tính ổn định của cấu trúc silicon-oxy cho phép nó thích ứng với nhiều điều kiện khí hậu phức tạp và dễ thay đổi. So với các vật liệu chống thấm thông thường, sự dao động hiệu suất của vật liệu được xử lý có chứa natri methyl silicat trong thử nghiệm bức xạ tia cực tím là rất nhỏ. Cho dù đó là ánh nắng gay gắt vào mùa hè nóng nực, nhiệt độ thấp vào mùa đông lạnh giá hay mưa gió quanh năm, nó luôn có thể duy trì hoạt động ổn định và không bị hỏng hóc, hư hỏng do thay đổi của môi trường bên ngoài. Khả năng chống chịu thời tiết tuyệt vời này cho phép các vật liệu được xử lý duy trì hiệu quả chống thấm tốt trong quá trình sử dụng lâu dài, giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ của vật liệu. Trong quá trình nghiên cứu, phát triển và sản xuất, natri methyl silicat được thử nghiệm theo chu kỳ bằng cách mô phỏng các môi trường khí hậu khắc nghiệt khác nhau để đảm bảo rằng sản phẩm có thể chịu được thời tiết ổn định trong các điều kiện khí hậu khác nhau.
Khả năng chịu nhiệt và chống oxy hóa cũng là những ưu điểm quan trọng của natri methyl silicat. Trong môi trường nhiệt độ cao, cấu trúc phân tử của vật liệu chống thấm thông thường sẽ mềm và biến dạng, trong khi natri methyl silicat có thể duy trì sự ổn định cấu trúc ở nhiệt độ cao và tiếp tục đóng vai trò chống thấm nhờ khả năng chịu nhiệt. Trong thử nghiệm mô phỏng nhiệt độ cao trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, vật liệu cách nhiệt được xử lý bằng natri methyl silicat hoạt động trong thời gian dài trong môi trường nhiệt độ cao mà không làm suy giảm rõ rệt hiệu suất chống thấm nước. Đặc tính chống oxy hóa tốt của nó là do tác dụng rào cản của cấu trúc silicon-oxy trên các phân tử oxy. Trong thí nghiệm oxy hóa tăng tốc, mức độ oxy hóa của vật liệu thấp hơn nhiều so với vật liệu thông thường, giúp tránh hiệu quả sự suy giảm hiệu suất do quá trình oxy hóa và đảm bảo hơn nữa hiệu quả lâu dài của sản phẩm. Công ty TNHH Hóa chất Tongxiang Hengli cũng bổ sung thêm các chất phụ gia chống oxy hóa đặc biệt để cải thiện hơn nữa tính ổn định của natri methyl silicat trong môi trường nhiều oxy. Sự kết hợp của loạt đặc tính này làm cho natri methyl silicat trở nên độc đáo trong số nhiều sản phẩm hóa học và là chất chống thấm được ưa chuộng trong nhiều ngành công nghiệp.
2. Cơ chế hình thành và ưu điểm riêng của màng chống thấm
Khi vật liệu được xử lý bằng chất chống thấm natri methyl silicat, một loạt các thay đổi hóa học tinh tế sẽ xảy ra. Sau khi tiếp xúc với carbon dioxide trong không khí và phản ứng và sấy khô hoàn toàn, một lớp màng chống thấm nhựa silicon hữu cơ có cấu trúc dạng lưới hoặc thân sẽ được hình thành trên bề mặt vật liệu. Quá trình này bao gồm các phản ứng hóa học phức tạp: natri methyl silicat trước tiên phản ứng với carbon dioxide và nước trong không khí để tạo ra axit metyl silicic, sau đó axit metyl silicic trải qua phản ứng đa ngưng tụ trong quá trình bay hơi của nước để tạo thành nhựa silicon hữu cơ có cấu trúc mạng ba chiều. Ở cấp độ vi mô, quan sát bằng kính hiển vi điện tử cho thấy các liên kết silicon-oxy trong cấu trúc nhựa này được liên kết chéo, giống như một tấm lưới chặt, có thể xâm nhập vào vật liệu, bao bọc từng hạt nhỏ trong vật liệu tổng hợp, tách hoàn toàn nước khỏi vật liệu, tạo thành một hàng rào chống thấm không thể phá hủy và cho thấy hiệu quả chống thấm mạnh mẽ.
Đặc điểm đột phá nhất của loại màng chống thấm này là có khả năng thoáng khí tuyệt vời đồng thời đạt được hiệu quả chống thấm cao, không cản trở hiệu suất thoát nước của vật liệu. So với vật liệu chống thấm truyền thống, màng chống thấm của vật liệu được xử lý bằng natri methyl silicat có độ xốp cao hơn và phân bố kích thước lỗ đồng đều, có thể cho phép hơi nước thoát ra trơn tru dưới dạng khuếch tán phân tử. Trong các ứng dụng thực tế, nhiều vật liệu cần có khả năng xả nước và hơi ẩm dư thừa kịp thời đồng thời duy trì khả năng chống thấm nước để ngăn ngừa nấm mốc, mục nát và các vấn đề khác do tích tụ độ ẩm. Ví dụ, trong xử lý tường tầng hầm, sau khi sử dụng natri methyl silicat, độ ẩm của tường luôn được giữ ở mức an toàn và tốc độ phát triển của nấm mốc giảm đi đáng kể, điều này không chỉ đảm bảo hiệu quả chống thấm mà còn duy trì hiệu suất sử dụng bình thường của vật liệu. Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd. đã thành lập một nhóm nghiên cứu và phát triển bao gồm các chuyên gia hóa học polymer và kỹ sư vật liệu trong quá trình phát triển sản phẩm. Bằng cách điều chỉnh các điều kiện phản ứng và tỷ lệ chất phụ gia, sau nhiều thí nghiệm và sử dụng công nghệ mô phỏng động lực phân tử, cấu trúc vi mô của màng chống thấm đã được kiểm soát chính xác và cuối cùng hiệu suất của natri methyl silicat đạt được sự cân bằng hoàn hảo giữa tính thấm khí và khả năng chống thấm nước.
Natri methyl silicat cũng có chức năng giãn nở vi mô và tăng mật độ. Trong quá trình sấy khô và đóng rắn vật liệu, natri metyl silicat phản ứng với các sản phẩm hydrat hóa xi măng để tạo ra các tinh thể trương nở. Những tinh thể này phát triển bên trong vật liệu, khiến vật liệu giãn nở một chút, lấp đầy các lỗ nhỏ và vết nứt bên trong vật liệu, từ đó làm tăng mật độ của vật liệu. Trong quá trình xây dựng nền đường, sau khi bổ sung natri methyl silicat, độ xốp của vật liệu nền giảm đi đáng kể và hệ số thấm nước giảm đi rất nhiều. Sự gia tăng mật độ này không chỉ nâng cao hơn nữa hiệu suất chống thấm nước của vật liệu mà còn cải thiện độ bền và độ bền của vật liệu.
3. Triển vọng rộng lớn cho các ứng dụng đa lĩnh vực
Với những đặc tính tuyệt vời này, natri methyl silicat có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Trong lĩnh vực xây dựng, nó có thể được sử dụng để chống thấm các bức tường bên ngoài, mái nhà, tầng hầm và các bộ phận khác của tòa nhà, ngăn chặn rò rỉ nước mưa một cách hiệu quả và bảo vệ kết cấu tòa nhà. Lấy một tòa nhà dân cư cao tầng làm ví dụ, sau khi sử dụng natri methyl silicat để chống thấm các bức tường bên ngoài, sau nhiều năm mưa lớn, tường không bị rò rỉ và tỷ lệ khiếu nại của cư dân giảm xuống đáng kể. Trong việc cải tạo các khu dân cư cũ, natri methyl silicat được sử dụng để chống thấm mái nhà, giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ của mái nhà.
Trong các dự án bảo tồn nước, nó có thể chống thấm đập, kênh rạch và các công trình khác, đồng thời kéo dài tuổi thọ của các công trình bảo tồn nước. Trong một số dự án kênh của Dự án dẫn nước từ Nam ra Bắc, việc ứng dụng natri methyl silicat đã cải thiện đáng kể hiệu suất chống đóng băng và tan băng của kênh. Trong môi trường nhiệt độ thấp, sau nhiều chu kỳ đóng băng-tan băng, cấu trúc kênh vẫn tốt.
Trong xây dựng cầu đường, nó có thể được sử dụng để chống thấm bề mặt đường và cầu, giảm sự xói mòn của nước trên các kết cấu cầu đường, đồng thời cải thiện độ an toàn và độ bền của đường và cầu. Sau khi mặt đường mặt cầu được xử lý bằng natri methyl silicat, mức độ hư hại do nước đối với mặt đường nhựa đã giảm đáng kể và chu kỳ bảo trì được kéo dài hơn rất nhiều. Khi xây dựng đường núi, mặt đường được xử lý bằng natri methyl silicat có khả năng chống xói mòn hiệu quả trong mùa mưa và mức độ hư hỏng trên đường đã giảm đáng kể.
Trong các ngành công nghiệp khác, như điện tử, quần áo, sản xuất giấy, v.v., natri methyl silicat cũng đóng một vai trò quan trọng. Trong ngành công nghiệp điện tử, nó có thể được sử dụng để xử lý chống thấm nước và chống ẩm cho các linh kiện điện tử, bảo vệ các linh kiện điện tử khỏi độ ẩm và đảm bảo hoạt động bình thường của thiết bị điện tử. Sau khi bảng mạch được chống thấm bằng natri methyl silicat, mức độ chống thấm nước của sản phẩm được cải thiện đáng kể và tỷ lệ sửa chữa sau bán hàng do nước xâm nhập giảm đi đáng kể. Trong quá trình sản xuất đồng hồ thông minh, vỏ được xử lý bằng natri methyl silicat vẫn có thể hoạt động bình thường sau khi được ngâm trong môi trường có độ sâu nước nhất định.
Trong ngành công nghiệp quần áo, vải quần áo có thể được chống thấm, nhờ đó quần áo có hiệu suất chống thấm nước tốt mà vẫn duy trì được độ thoáng khí và thoải mái, đáp ứng nhu cầu mặc của người tiêu dùng trong các môi trường khác nhau.
Trong ngành sản xuất giấy, giấy có thể được chống thấm để cải thiện hiệu suất chống thấm và chống ẩm của giấy và mở rộng phạm vi ứng dụng của giấy. Sau khi xử lý bằng natri methyl silicat, tốc độ duy trì khả năng chịu tải của thùng carton được sản xuất trong môi trường độ ẩm cao được cải thiện đáng kể, giúp cải thiện hiệu quả khả năng cạnh tranh của sản phẩm. Trong quá trình sản xuất giấy bao bì thực phẩm, hiệu suất chống ẩm của giấy được cải thiện đáng kể sau khi xử lý bằng natri methyl silicat, giúp kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm một cách hiệu quả.
