Ko gre za napredne materiale, je silikon nedvomno vroča tema. Silikon je vrsta polimernega materiala, ki vsebuje silicij, ogljik, vodik in kisik. Bistveno se razlikuje od anorganskih silicijevih materialov in kaže odlične lastnosti na številnih področjih. Oglejmo si podrobneje značilnosti, postopek odkrivanja in smer uporabe silikona.
Razlike med silikonom in anorganskim silicijem:
Prvič, obstajajo očitne razlike v kemijski strukturi med silikonom in anorganskim silicijem. Silikon je polimerni material, sestavljen iz silicija in ogljika, vodika, kisika in drugih elementov, medtem ko se anorganski silicij nanaša predvsem na anorganske spojine, ki jih tvorita silicij in kisik, kot je silicijev dioksid (SiO2). Ogljikova struktura silikona mu daje elastičnost in plastičnost, zaradi česar je bolj prilagodljiv pri uporabi. Zaradi molekularnih strukturnih značilnosti silikona, to je, da je energija vezi Si-O (444 J/mol) višja od energije vezi CC (339 J/mol), imajo silikonski materiali večjo toplotno odpornost kot splošne organske polimerne spojine.
Odkritje silikona:
Odkritje silikona sega v začetek 20. stoletja. V zgodnjih dneh so znanstveniki uspešno sintetizirali silikon z vnosom organskih skupin v silicijeve spojine. To odkritje je odprlo novo dobo silikonskih materialov in postavilo temelje za njihovo široko uporabo v industriji in znanosti. Sinteza in izboljšanje silikona sta v zadnjih nekaj desetletjih močno napredovala, kar je spodbudilo nenehne inovacije in razvoj tega materiala.
Pogosti silikoni:
Silikoni so razred polimernih spojin, ki so pogosto prisotne v naravi in umetni sintezi, vključno z različnimi oblikami in strukturami. Sledi nekaj primerov pogostih silikonov:
Polidimetilsiloksan (PDMS): PDMS je tipičen silikonski elastomer, ki ga pogosto najdemo v silikonski gumi. Ima odlično prožnost in visoko temperaturno stabilnost ter se pogosto uporablja pri izdelavi gumijastih izdelkov, medicinskih pripomočkov, maziv itd.
Silikonsko olje: Silikonsko olje je linearna silikonska spojina z nizko površinsko napetostjo in dobro odpornostjo na visoke temperature. Pogosto se uporablja v mazivih, izdelkih za nego kože, medicinskih pripomočkih in na drugih področjih.
Silikonska smola: Silikonska smola je polimerni material, sestavljen iz skupin silicijeve kisline z odlično toplotno odpornostjo in električnimi izolacijskimi lastnostmi. Široko se uporablja v premazih, lepilih, elektronski embalaži itd.
Silikonska guma: Silikonska guma je gumi podoben silikonski material z visoko temperaturno odpornostjo, odpornostjo na vremenske vplive, električno izolacijo in drugimi lastnostmi. Široko se uporablja v tesnilnih obročih, zaščitnih tulcih za kable in na drugih področjih.
Ti primeri kažejo na raznolikost silikonov. Igrajo pomembno vlogo na različnih področjih in imajo širok spekter uporabe, od industrije do vsakdanjega življenja. To odraža tudi raznolike značilnosti silikonov kot visokozmogljivega materiala.
Prednosti delovanja
V primerjavi z običajnimi spojinami z ogljikovimi verigami ima organosiloksan (polidimetilsiloksan, PDMS) nekaj edinstvenih prednosti, zaradi česar kaže odlične rezultate v številnih aplikacijah. Sledi nekaj prednosti organosiloksana pred običajnimi spojinami z ogljikovimi verigami:
Odpornost na visoke temperature: Organosiloksan ima odlično odpornost na visoke temperature. Zaradi strukture silicij-kisikovih vezi so organosiloksani stabilni pri visokih temperaturah in se ne razgradijo zlahka, kar zagotavlja prednosti za njihovo uporabo v okoljih z visokimi temperaturami. Nasprotno pa se številne običajne ogljikove verige pri visokih temperaturah lahko razgradijo ali izgubijo svojo učinkovitost.
Nizka površinska napetost: Organosiloksan ima nizko površinsko napetost, zaradi česar ima dobro omočljivost in mazljivost. Zaradi te lastnosti se silikonsko olje (oblika organosiloksana) pogosto uporablja v mazivih, izdelkih za nego kože in medicinskih pripomočkih.
Fleksibilnost in elastičnost: Molekularna struktura organosiloksana mu daje dobro fleksibilnost in elastičnost, zaradi česar je idealna izbira za pripravo gume in elastičnih materialov. Zaradi tega se silikonska guma dobro obnese pri pripravi tesnilnih obročev, elastičnih komponent itd.
Električna izolacija: Organosiloksan ima odlične električne izolacijske lastnosti, zaradi česar se pogosto uporablja na področju elektronike. Silikonska smola (oblika siloksana) se pogosto uporablja v elektronskih embalažnih materialih za zagotavljanje električne izolacije in zaščito elektronskih komponent.
Biokompatibilnost: Organosiloksan ima visoko združljivost z biološkimi tkivi in se zato pogosto uporablja v medicinskih pripomočkih in na biomedicinskih področjih. Silikonska guma se na primer pogosto uporablja za pripravo medicinskega silikona za umetne organe, medicinske katetre itd.
Kemijska stabilnost: Organosiloksani kažejo visoko kemijsko stabilnost in dobro korozijsko odpornost na številne kemikalije. To omogoča razširitev njihove uporabe v kemični industriji, na primer za pripravo kemičnih rezervoarjev, cevi in tesnilnih materialov.
Na splošno imajo organosiloksani bolj raznolike lastnosti kot običajne spojine z ogljikovimi verigami, kar jim omogoča pomembno vlogo na številnih področjih, kot so mazanje, tesnjenje, medicina in elektronika.
Metoda priprave organosilicijevih monomerov
Neposredna metoda: Sintetizirajte organosilicijeve materiale z neposredno reakcijo silicija z organskimi spojinami.
Posredna metoda: Priprava organosilicija s krekiranjem, polimerizacijo in drugimi reakcijami silicijevih spojin.
Metoda hidrolizne polimerizacije: Priprava organosilicija s hidrolizno polimerizacijo silanola ali silanskega alkohola.
Metoda gradientne kopolimerizacije: Sinteza organosilicijevih materialov s specifičnimi lastnostmi z gradientno kopolimerizacijo.
Trend na trgu organosilicija
Naraščajoče povpraševanje na visokotehnoloških področjih: S hitrim razvojem visokotehnoloških industrij se povečuje povpraševanje po organosiliciju z odličnimi lastnostmi, kot so odpornost na visoke temperature, odpornost proti koroziji in električna izolacija.
Širitev trga medicinskih pripomočkov: Uporaba silikona v proizvodnji medicinskih pripomočkov se še naprej širi in v kombinaciji z biokompatibilnostjo prinaša nove možnosti na področju medicinskih pripomočkov.
Trajnostni razvoj: Izboljšanje okoljske ozaveščenosti spodbuja raziskave zelenih metod priprave silikonskih materialov, kot je biorazgradljiv silikon, za doseganje bolj trajnostnega razvoja.
Raziskovanje novih področij uporabe: Še naprej se pojavljajo nova področja uporabe, kot so fleksibilna elektronika, optoelektronske naprave itd., ki spodbujajo inovacije in širitev trga silikona.
Prihodnje smeri razvoja in izzivi
Raziskave in razvoj funkcionalnega silikona:Kot odgovor na potrebe različnih industrij bo silikon v prihodnosti namenil več pozornosti razvoju funkcionalnosti, kot so funkcionalni silikonski premazi, vključno s posebnimi lastnostmi, kot so antibakterijske in prevodne lastnosti.
Raziskave biorazgradljivega silikona:Z izboljšanjem okoljske ozaveščenosti bodo raziskave biorazgradljivih silikonskih materialov postale pomembna razvojna smer.
Uporaba nano silikonaZ uporabo nanotehnologije, raziskave o pripravi in uporabi nanosilicija za razširitev njegove uporabe na visokotehnoloških področjih.
Ozelenitev metod pripravePri metodah priprave silikona bo v prihodnosti več pozornosti namenjene zelenim in okolju prijaznim tehničnim potekom, da se zmanjša vpliv na okolje.
Čas objave: 15. julij 2024
