Kad je riječ o naprednim materijalima, silikon je nesumnjivo vruća tema. Silikon je vrsta polimernog materijala koji sadrži silicij, ugljik, vodik i kisik. Značajno se razlikuje od anorganskih silicijskih materijala i pokazuje izvrsne performanse u mnogim područjima. Pogledajmo detaljnije karakteristike, proces otkrivanja i smjer primjene silikona.
Razlike između silikona i anorganskog silikona:
Prvo, postoje očite razlike u kemijskoj strukturi između silikona i anorganskog silicija. Silikon je polimerni materijal sastavljen od silicija i ugljika, vodika, kisika i drugih elemenata, dok se anorganski silicij uglavnom odnosi na anorganske spojeve nastale od silicija i kisika, poput silicijevog dioksida (SiO2). Struktura silikona na bazi ugljika daje mu elastičnost i plastičnost, što ga čini fleksibilnijim u primjeni. Zbog karakteristika molekularne strukture silikona, odnosno energije veze Si-O veze (444 J/mol) koja je veća od energije CC veze (339 J/mol), silikonski materijali imaju veću otpornost na toplinu od općih organskih polimernih spojeva.
Otkriće silikona:
Otkriće silikona datira iz početka 20. stoljeća. U ranim danima, znanstvenici su uspješno sintetizirali silikon uvođenjem organskih skupina u silicijeve spojeve. Ovo otkriće otvorilo je novo doba silikonskih materijala i postavilo temelje za njegovu široku primjenu u industriji i znanosti. Sinteza i poboljšanje silikona postigli su veliki napredak u posljednjih nekoliko desetljeća, potičući kontinuiranu inovaciju i razvoj ovog materijala.
Uobičajeni silikoni:
Silikoni su klasa polimernih spojeva široko rasprostranjenih u prirodi i umjetnoj sintezi, uključujući različite oblike i strukture. Slijede neki primjeri uobičajenih silikona:
Polidimetilsiloksan (PDMS): PDMS je tipičan silikonski elastomer, koji se često nalazi u silikonskoj gumi. Ima izvrsnu fleksibilnost i stabilnost na visoke temperature te se široko koristi u pripremi gumenih proizvoda, medicinskih uređaja, maziva itd.
Silikonsko ulje: Silikonsko ulje je linearni silikonski spoj s niskom površinskom napetošću i dobrom otpornošću na visoke temperature. Često se koristi u mazivima, proizvodima za njegu kože, medicinskim uređajima i drugim područjima.
Silikonska smola: Silikonska smola je polimerni materijal sastavljen od skupina silicijeve kiseline s izvrsnom otpornošću na toplinu i električnim izolacijskim svojstvima. Široko se koristi u premazima, ljepilima, elektroničkom pakiranju itd.
Silikonska guma: Silikonska guma je silikonski materijal sličan gumi s visokom otpornošću na temperature, vremenske uvjete, električnu izolaciju i druga svojstva. Široko se koristi u brtvenim prstenovima, zaštitnim čahurama za kabele i drugim područjima.
Ovi primjeri pokazuju raznolikost silikona. Oni igraju važnu ulogu u različitim područjima i imaju širok raspon primjena od industrije do svakodnevnog života. To također odražava raznolike karakteristike silikona kao visokoučinkovitog materijala.
Prednosti u performansama
U usporedbi s običnim spojevima ugljikovog lanca, organosiloksan (polidimetilsiloksan, PDMS) ima neke jedinstvene prednosti u performansama, što ga čini izvrsnim u mnogim primjenama. Slijede neke prednosti organosiloksana u odnosu na obične spojeve ugljikovog lanca:
Otpornost na visoke temperature: Organosiloksan ima izvrsnu otpornost na visoke temperature. Struktura silicij-kisikovih veza čini organosiloksane stabilnima na visokim temperaturama i ne razgrađuju se lako, što pruža prednosti za njihovu primjenu u okruženjima s visokim temperaturama. Nasuprot tome, mnogi uobičajeni spojevi ugljikovog lanca mogu se razgraditi ili izgubiti performanse na visokim temperaturama.
Niska površinska napetost: Organosiloksan pokazuje nisku površinsku napetost, što mu daje dobru kvašljivost i podmazivanje. Zbog ovog svojstva silikonsko ulje (oblik organosiloksana) se široko koristi u mazivima, proizvodima za njegu kože i medicinskim uređajima.
Fleksibilnost i elastičnost: Molekularna struktura organosiloksana daje mu dobru fleksibilnost i elastičnost, što ga čini idealnim izborom za pripremu gume i elastičnih materijala. Zbog toga se silikonska guma dobro pokazao u pripremi brtvenih prstenova, elastičnih komponenti itd.
Električna izolacija: Organosiloksan pokazuje izvrsna svojstva električne izolacije, što ga čini široko korištenim u području elektronike. Silikonska smola (oblik siloksana) često se koristi u elektroničkim materijalima za pakiranje kako bi se osigurala električna izolacija i zaštitile elektroničke komponente.
Biokompatibilnost: Organosiloksan ima visoku kompatibilnost s biološkim tkivima i stoga se široko koristi u medicinskim uređajima i biomedicinskim područjima. Na primjer, silikonska guma se često koristi za pripremu medicinskog silikona za umjetne organe, medicinske katetere itd.
Kemijska stabilnost: Organosiloksani pokazuju visoku kemijsku stabilnost i dobru otpornost na koroziju mnogih kemikalija. To omogućuje proširenje njihove primjene u kemijskoj industriji, kao što je priprema kemijskih spremnika, cijevi i brtvenih materijala.
Sveukupno, organosiloksani imaju raznolikija svojstva od običnih spojeva ugljikovog lanca, što im omogućuje važnu ulogu u mnogim područjima kao što su podmazivanje, brtvljenje, medicina i elektronika.
Metoda pripreme organosilicijevih monomera
Izravna metoda: Sintetizirajte organosilicijeve materijale izravnom reakcijom silicija s organskim spojevima.
Neizravna metoda: Priprema organosilicija puknućem, polimerizacijom i drugim reakcijama silicijevih spojeva.
Metoda hidrolizne polimerizacije: Priprema organosilicija hidroliznom polimerizacijom silanola ili silanskog alkohola.
Metoda gradijentne kopolimerizacije: Sintetizirajte organosilicijeve materijale sa specifičnim svojstvima gradijentnom kopolimerizacijom.
Trend na tržištu organosilicija
Rastuća potražnja u visokotehnološkim područjima: S brzim razvojem visokotehnoloških industrija, raste potražnja za organosilicijem s izvrsnim svojstvima kao što su otpornost na visoke temperature, otpornost na koroziju i električna izolacija.
Širenje tržišta medicinskih proizvoda: Primjena silikona u proizvodnji medicinskih proizvoda nastavlja se širiti, a u kombinaciji s biokompatibilnošću donosi nove mogućnosti u područje medicinskih proizvoda.
Održivi razvoj: Poboljšanje ekološke svijesti potiče istraživanje zelenih metoda pripreme silikonskih materijala, poput biorazgradivog silikona, kako bi se postigao održiviji razvoj.
Istraživanje novih područja primjene: Nastavljaju se pojavljivati nova područja primjene, poput fleksibilne elektronike, optoelektroničkih uređaja itd., kako bi se potaknule inovacije i širenje tržišta silikona.
Budući smjer razvoja i izazovi
Istraživanje i razvoj funkcionalnog silikona:Kao odgovor na potrebe različitih industrija, silikon će u budućnosti posvetiti više pažnje razvoju funkcionalnosti, poput funkcionalnih silikonskih premaza, uključujući posebna svojstva poput antibakterijskih i vodljivih svojstava.
Istraživanje biorazgradivog silikona:S poboljšanjem ekološke svijesti, istraživanje biorazgradivih silikonskih materijala postat će važan smjer razvoja.
Primjena nano silikonaKorištenje nanotehnologije, istraživanje pripreme i primjene nanosilikona radi proširenja njegove primjene u visokotehnološkim područjima.
Ozelenjavanje metoda pripremeKod metoda pripreme silikona, u budućnosti će se više pozornosti posvetiti zelenim i ekološki prihvatljivim tehničkim postupcima kako bi se smanjio utjecaj na okoliš.
Vrijeme objave: 15. srpnja 2024.
