Silikon: Tarix, Kimya və Təhlükəsizlik üzrə Tam Bələdçi

Silikonlar hər hansı inert olan polimerlərdir, sintetik iki silisium atomunun və tez-tez karbon və/və ya hidrogenlə birləşən bir oksigen atomunun funksional qrupu olan siloksanın təkrarlanan vahidlərindən ibarət birləşmə. Onlar adətən istiliyədavamlıdır və rezin kimidirlər və mastiklərdə istifadə olunur, yapışdırıcılar, sürtkü yağları, dərmanlar, yemək qabları, istilik və elektrik izolyasiyası.

Bu yazıda silikonun xüsusiyyətlərini və onun istehsal prosesini əhatə edəcəyik.

Silikon haqqında bilməli olduğunuz hər şey

Silikon siloksan adlanan molekullardan ibarət polimer materialdır. Qum və qayalarda olan təbii element olan silisium və oksigendən ibarət unikal materialdır. Bu iki element birləşdirildikdə, son məhsul yaratmaq üçün bir-birinə bağlanan təkrarlanan monomerlərin uzun zəncirlərini ehtiva edən bir birləşmə meydana gətirirlər.

Silikon necə istehsal olunur?

Silikon adətən saf silisiumu digər birləşmələrlə qarışdıraraq silikon birləşməsini yaratmaqla istehsal olunur. Sonra təkrar monomerlərin uzun zəncirlərindən ibarət son məhsul yaratmaq üçün birləşmə bir sıra elmi proseslərdən keçir. Bu zəncirlər ümumiyyətlə silikon kimi tanınan bir polimer yaratmaq üçün bir-birinə bağlanır.

Silikonun əsas istifadəsi hansılardır?

Silikon bir çox müxtəlif məhsullarda istifadə olunan məşhur bir materialdır. Silikonun ən ümumi istifadələrindən bəziləri bunlardır:

• Müxtəlif materialları bir-birinə bağlamaq üçün istifadə edilə bilən mastiklər və yapışdırıcılar yaratmaq.
• Hərəkət edən hissələr arasında sürtünməni azaltmaq üçün istifadə edilə bilən sürtkü yağlarının istehsalı.
• Həssas avadanlıqları istilik və elektrikdən qorumaq üçün istifadə edilə bilən istilik və elektrik izolyasiyasının yaradılması.
• Zəhərli olmayan və istiliyə davamlı yemək qabları və digər mətbəx məmulatlarının hazırlanması.
• Xəstələr üçün təhlükəsiz və effektiv tibbi cihazların və implantların yaradılması.

Silikon və Silikon arasındakı fərq nədir?

Silikon tək bir materialdır, silikonlar isə silikondan ibarət bir qrup materialdır. Silikonlar adətən silikondan daha sərt və daha davamlıdır və onlar adətən yüksək keyfiyyət və performans tələb edən məhsullarda istifadə olunur.

Silikonun Təkamülü: Kristal Silikondan Müasir İstehsala

1854-cü ildə Henry Sainte-Claire Deville, materiallar və birləşmələr dünyasında əhəmiyyətli bir kəşf olan kristal silisium əldə etdi. Silisium Si simvolu və atom nömrəsi 14 olan kimyəvi elementdir. Mavi-boz metal parıltılı sərt, kövrək kristal bərk maddədir və dörd valentli metaloid və yarımkeçiricidir. Silikon kütləsinə görə kainatda səkkizinci ən çox yayılmış elementdir, lakin təbiətdə nadir hallarda təmiz formada tapılır.

Silikonların Doğulması: Hyde'nin Tədqiqatı və Kipping'in Adlandırılması

1930-cu ildə JF Hyde kommersiya silikonları istehsal etmək üçün ilk araşdırma apardı. Daha sonra, 1940-cı ildə İngilis kimyaçısı Frederich Stanley Kipping, Hyde-nin tədqiqatından istifadə edərək, materiala "yapışqan qarışıqlar" olduğuna görə "silikonlar" adını verdi. Kipping üzvi kimya sahəsində qabaqcıl idi və ən çox silikonların kimyası ilə bağlı işi ilə tanınır. Silikonlar silisium atomlarına birləşdirilmiş üzvi qruplarla alternativ silisium və oksigen atomları zənciri olan siloksanın təkrar vahidlərindən ibarət sintetik polimerlər qrupudur.

Silikonların Kimyası: Quruluş və Polimer Zəncirləri

Silikonlar mahiyyətcə təkrarlanan siloksan vahidi olan polimerlərdir. Siloksan vahidi iki oksigen atomuna birləşdirilmiş silikon atomundan ibarətdir və onlar da öz növbəsində üzvi qruplara bağlıdır. Üzvi qruplar metil, etil, fenil və ya digər qruplar ola bilər. Siloksan vahidləri xətti zəncirlər və ya budaqlanmış zəncirlər yaratmaq üçün birləşdirilə bilər. Zəncirlər həmçinin üç ölçülü şəbəkə yaratmaq üçün çarpaz bağlana bilər. Yaranan material çox müxtəlif xüsusiyyətlərə malik silikon polimerdir.

Silikonların Müasir İstehsalı: Korninq, Dou və Hidroliz

How to strip wire fast

Share

Watch on

Silikonların müasir istehsalı müxtəlif üsulları əhatə edir, lakin ən çox yayılmış üsul silikon birləşmələrinin hidrolizinə əsaslanır. Silisium tetraklorid (SiCl4) və ya dimetildixlorosilan (CH3)2SiCl2 kimi silisium birləşmələri siloksanlar yaratmaq üçün su ilə reaksiyaya girir. Daha sonra siloksanlar silikon polimerlər yaratmaq üçün polimerləşdirilir. Proses müxtəlif katalizatorlardan, o cümlədən HCl kimi turşulardan və ya NaOH kimi əsaslardan istifadə etməklə həyata keçirilə bilər.

Silikonların Xüsusiyyətləri: Güclü, Suya Davamlı və Elektrik İzolyasiyalıdır

Silikonlar, silikon atomlarına bağlanan üzvi qruplardan və polimer zəncirlərinin uzunluğundan asılı olaraq geniş xüsusiyyətlərə malikdir. Silikonların bəzi xüsusiyyətlərinə aşağıdakılar daxildir:

• Güclü və davamlıdır
• Suya davamlı
• Elektrik izolyasiya edir
• Yüksək və aşağı temperaturlara davamlıdır
• Kimyəvi cəhətdən inert
• Biocompatible

Silikonlar geniş tətbiqlərdə istifadə olunur, o cümlədən:

• Mastiklər və yapışdırıcılar
• Sürtkü yağları və örtüklər
• Tibbi cihazlar və implantlar
• Elektrik izolyasiyası və dövrə lövhələri
• Avtomobil və aerokosmik komponentlər
• Fərdi qulluq məhsulları və kosmetika

Silikonlarla Digər Polimerlər Arasındakı Fərqlər

Silikonlar digər polimerlərdən bir neçə cəhətdən fərqlənir:

• Silikonlarda təkrarlanan vahid siloksandır, digər polimerlərdə isə fərqli təkrarlanan vahidlər var.
• Siloksandakı silikon-oksigen bağı digər polimerlərdəki karbon-karbon bağından daha güclüdür və bu, silikonlara özünəməxsus xüsusiyyətlərini verir.
• Silikonlar digər polimerlərə nisbətən yüksək və aşağı temperaturlara daha davamlıdır.
• Silikonlar digər polimerlərə nisbətən suya daha davamlıdır.

Silikonların Gələcəyi: Qabaqcıl Tədqiqatlar və Yeni Məhsullar

Silikonların istifadəsi artmaqda davam edir və hər zaman yeni məhsullar hazırlanır. Silikonlarda qabaqcıl tədqiqatların bəzi sahələrinə aşağıdakılar daxildir:

• Siloksanların polimerləşməsi üçün yeni katalizatorların işlənib hazırlanması
• Silikonların xassələrini dəyişdirmək üçün silil asetatların və digər birləşmələrin istifadəsi
• Yeni növ silikon polimerlər istehsal etmək üçün turşu və əsas katalizli reaksiyaların istifadəsi
• Silikon polimerlərin şüşə və digər materialların formalaşmasında istifadəsi

“Silikonlar” termini geniş çeşiddə silikon əsaslı materialları təsvir etmək üçün istifadə edilən ümumi bir termin olaraq qalır və bu materialların xüsusiyyətləri araşdırılmağa və başa düşülməyə davam edir.

Qumdan silikona: Silikon istehsalının valehedici prosesi

Silikon müxtəlif formalarda və məhsullarda geniş istifadə olunan bir polimerdir. Silikonun istənilən formalarına nail olmaq prosesi düzgün material və tikinti blokları tələb edən bir sıra addımları əhatə edir. İstehsal prosesində iştirak edən komponentlər və addımlar bunlardır:

• Silikon: Silikonun əsas tikinti bloku yerin ən çox yayılmış elementlərindən biri olan silikondur. Kvars qumunun üyüdülməsi və ona istilik tətbiq edilməsi, 2000 dərəcə Selsi temperaturuna çatması ilə təcrid olunur.

• Metil xlorid: Silikon, ümumiyyətlə xlorometan kimi tanınan metil xlorid ilə qarışdırılır. Bu reaksiya silikon istehsalında əsas ara məhsul olan xlorosilan istehsal edir.

• İstilik: Xlorosilan daha sonra silikonun xəbərçisi olan dimetildixlorosilan yaratmaq üçün qızdırılır. Bu proses reaksiyanı aktivləşdirən və xlorid turşusunu çıxaran qarışığa istilik tətbiqini nəzərdə tutur.

• Polimerin emalı: Dimetildixlorosilan daha sonra polimer yaratmaq üçün su ilə qarışdırılır. Bu polimer rezin məmulatların istehsalında geniş istifadə olunan elastomerlər kimi müxtəlif silikon formalarına nail olmaq üçün daha da emal edilə bilər.

Silikon İstehsalında Keyfiyyətə Nəzarətin Əhəmiyyəti

Silikonun istehsalı son məhsulun tələb olunan standartlara cavab verməsini təmin etmək üçün yüksək səviyyəli keyfiyyətə nəzarət tələb edir. İstehsalçılar istehsal prosesində düzgün komponentlərdən istifadə edilməsini və prosesin uyğun şəraitdə həyata keçirilməsini təmin etməlidirlər. İstehsalçıların nəzərə almalı olduğu bəzi amillər bunlardır:

• Temperatur: İstehsal prosesi yüksək temperatur tələb edir ki, bu da son məhsulun keyfiyyətinə təsir edə bilər. İstehsalçılar silikonun zədələnməsinin qarşısını almaq üçün temperaturun diqqətlə idarə olunmasını təmin etməlidirlər.

• Həcmi təcrid etmək: İstehsal prosesi, lazımi miqdarda silikon istehsalını təmin etmək üçün reaksiyanın həcminin təcrid edilməsini nəzərdə tutur. Bu, reaksiyanın diqqətlə izlənilməsi və nəzarət edilməsini tələb edir.

• Çarpaz bağlama: Silikonun bəzi formaları istənilən xüsusiyyətlərə nail olmaq üçün çarpaz əlaqə tələb edir. Bu, daha güclü bir material yaratmaq üçün polimer zəncirlərinin bir-birinə bağlanmasını əhatə edir.

Bazarda silikonun ümumi formaları

Silikon adətən mətbəx qablarından tutmuş tibbi cihazlara qədər bir sıra məhsullarda olur. Bazarda ən çox yayılmış silikon formalarından bəziləri bunlardır:

• Aşağı Sıxlıqlı Silikon: Bu tip silikon adətən mastik və yapışdırıcıların istehsalında istifadə olunur.

• Elastomerlər: Bunlar ümumiyyətlə contalar və O-ringlər kimi rezin məhsulların istehsalında istifadə olunur.

• Yüksək Temperatur Silikon: Bu tip silikon aerokosmik sənaye kimi yüksək temperatur müqaviməti tələb edən tətbiqlərdə istifadə olunur.

Silikonun Kimyası: Bu çox yönlü materialın xüsusiyyətlərinin və formalaşmasının tədqiqi

Silikon, silikon, oksigen, karbon və hidrogen atomlarından ibarət sintetik materialdır. Bu polimerin bir növüdür, yəni polimerləşmə deyilən bir proses vasitəsilə əmələ gələn uzun molekul zəncirlərindən ibarətdir. Silikon adətən hidroliz adlanan üsulla əmələ gəlir ki, bu da siloksanların əmələ gəlməsi üçün silisium birləşmələrinin su ilə reaksiyaya girməsini nəzərdə tutur.

Siloksanların və Silikon Polimerlərin Kimyası

Siloksanlar silikon polimerlərin tikinti bloklarıdır. Onlar silisium birləşmələrinin su ilə reaksiyası nəticəsində əmələ gəlir ki, bu da alternativ silisium və oksigen atomları zəncirini yaradır. Yaranan siloksan zənciri, geniş çeşiddə silikon polimerləri istehsal etmək üçün metil və ya fenil qrupları kimi üzvi qruplar əlavə etməklə daha da dəyişdirilə bilər.

Ən çox yayılmış silikon polimerlərdən biri siloksan zəncirinə metil qruplarının əlavə edilməsi ilə əmələ gələn polidimetilsiloksandır (PDMS). PDMS mavi-boz metal parıltılı sərt, kövrək kristal bərkdir və dövri cədvəldə 14-cü qrupun üzvüdür. Güclü, suya davamlı material tələb edən elektron sxemlərin və digər məhsulların istehsalında geniş istifadə olunan bir silikon növüdür.

Silikonun Xüsusiyyətləri və Ümumi İstifadələri

Silikon bir sıra unikal xüsusiyyətlərə malikdir ki, bu da onu müxtəlif tətbiqlər üçün məşhur material edir. Silikonun əsas xüsusiyyətlərindən bəziləri bunlardır:

• Yüksək istilik sabitliyi
• Su müqaviməti
• Aşağı toksiklik
• Yaxşı elektrik izolyasiya xüsusiyyətləri
• Yüksək qaz keçiriciliyi

Bu xüsusiyyətlər silikonu geniş çeşidli məhsullar üçün məşhur material halına gətirir, o cümlədən:

• Tibbi cihazlar
• Avtomobil hissələri
• Elektron komponentlər
• Mastiklər və yapışdırıcılar
• Şəxsi qulluq məhsulları

Silikon istehsalı və inkişafının gələcəyi

Silikonun istehsalı və inkişafı kimyaçılar və materialşünaslar üçün aktiv tədqiqat sahəsi olaraq qalır. Polimerləşmə prosesində keton və silil asetatlardan istifadə də daxil olmaqla, silikon polimerlərin alınması üçün yeni üsullar təklif edilir və sınaqdan keçirilir. Yeni silikon polimerlər inkişaf etdikcə, onlar çox güman ki, müxtəlif sənaye və məhsullarda yeni tətbiqlər tapacaqlar.

Silikonun çox yönlü tətbiqləri

Silikon tikinti və sənaye sektorlarında istifadə olunan müxtəlif məhsul və materialların əsas tərkib hissəsidir. Yüksək və aşağı temperaturlara, kimyəvi maddələrə və yağlara müqavimət göstərmək və ekstremal şəraitdə sabit qalmaq qabiliyyəti onu bir sıra tətbiqlər üçün əla material edir, o cümlədən:

• Kaplamalar və yapışqanlar
• İzolyatorlar və doldurucular (burada düzgün olanları necə istifadə etmək olar)
• Avtomobil mühərriklərinin sürtkü yağları və dişliləri
• Xüsusi yağlar və bitirmə məhsulları
• Şüşə və bitirmə materialları

Elektronika və Aerokosmik Sənaye

Silikonlar, həmçinin unikal xüsusiyyətlərinə görə elektronika və aerokosmik sənayedə geniş istifadə olunur, o cümlədən:

• Effektiv izolyasiya və yüksək temperaturlara və kimyəvi maddələrə qarşı müqavimət
• Boşluqları doldurmaq və zərif komponentlər üçün yastıq təmin etmək bacarığı
• Ekstremal mühitlərdə sabit və uzunmüddətli performans

Tibbi və Kosmetika Tətbiqləri

Silikon gel yüksək biouyğunluq və insan toxumasının xüsusiyyətlərini təqlid etmək qabiliyyətinə görə tibbi və kosmetik məhsulların mühüm tərkib hissəsidir. Bəzi xüsusi istifadələrə aşağıdakılar daxildir:

• Döş implantları, testis implantları və pektoral implantlar
• Bandajlar və paltarlar
• Kontakt linzalar
• Çapıq müalicəsi və yara baxım məhsulları

Xüsusi Tətbiqlər

Silikon həmçinin müxtəlif ixtisas tətbiqlərində istifadə olunur, o cümlədən:

• Rezin və qatran istehsalı
• Mikrofluidics və digər yüksək dəqiqlikli komponentlər
• Neft və qaz sənayesi məhsulları
• Effektiv və uzunmüddətli yapışdırıcılar

Silikon Tətbiqlərinin Gələcəyi

Texnologiya və emal üsulları irəliləməyə davam etdikcə, silikon tətbiqlərinin çeşidi yalnız artmağa davam edəcəkdir. Yeni materialların və birləşmələrin işlənib hazırlanmasından tutmuş xüsusi hissələrin və strukturların dizaynına qədər silikon geniş çeşiddə məhsul və sənayelərdə vacib tərkib hissəsi olaraq qalacaq.

Niyə silikon təhlükəsiz və ətraf mühitə uyğun seçimdir?

Silikon təhlükəsizlik xüsusiyyətlərinə görə bir çox məhsul üçün məşhur seçimdir. Bunun bəzi səbəbləri bunlardır:

• Ftalatlar yoxdur: Ftalatlar plastiklərdə çox rast gəlinən və insan sağlamlığına zərər verə bilən kimyəvi maddələrdir. Silikonun tərkibində ftalatlar yoxdur, bu onu plastikə daha təhlükəsiz alternativ edir.
• BPA yoxdur: Bisfenol A (BPA) plastiklərdə olan və sağlamlığa mənfi təsir göstərə bilən başqa bir kimyəvi maddədir. Silikon BPA-dan azaddır, bu da onu qidaların saxlanması və bişirilməsi üçün daha sağlam seçim edir.
• Health Canada Təsdiq edildi: Health Canada, yemək bişirmək və saxlamaq üçün qida dərəcəli silikonu təhlükəsiz hesab etdi. Qida və ya içkilərlə reaksiya vermir, mətbəxdə istifadə üçün təhlükəsiz seçimdir.

Ekoloji mülahizələr

Silikon təkcə insanlar üçün təhlükəsiz deyil, həm də ekoloji cəhətdən təmiz bir seçimdir. Bunun səbəbi:

• Davamlı: Silikon, tez-tez dəyişdirmə və tullantılara ehtiyacı azaldan, illərlə davam edə bilən davamlı materialdır.
• Təkrar emal edilə bilər: Silikon ətraf mühitə təsirini azaldaraq təkrar emal edilə bilər.
• Aşağı Toksiklik: Silikon aşağı zəhərli materialdır, yəni istehsal və ya atma zamanı ətraf mühitə zərərli kimyəvi maddələr buraxmır.

Silikon vs Plastik: Hansı Alternativ Daha Yaxşıdır?

Silikon və plastik müxtəlif sənaye sahələrində geniş istifadə olunan iki növ materialdır. Plastik onilliklər ərzində istifadə edilən ənənəvi materialdır, silikon isə son illərdə populyarlıq qazanmış nisbətən yeni birləşmədir. Hər iki materialın özünəməxsus xüsusiyyətləri və istifadəsi var, lakin onlar arasında bəzi mühüm fərqlər var.

Xüsusiyyətlərdəki fərq

Silikon və plastik arasındakı əsas fərqlərdən biri onların istehsal üsuludur. Silikon təbii olaraq yaranan sabit element olan silikondan, plastik isə sintetik birləşmələrdən hazırlanır. Bu o deməkdir ki, silikon plastikdə olmayan bəzi xüsusiyyətlərə malikdir, məsələn, daha davamlı və istiyə davamlıdır. Silikon plastikdən daha yüksək temperaturlara tab gətirə bilir, bu da onu yemək və çörək bişirmə avadanlıqlarında istifadə üçün ideal edir.

Forma və Formada Oxşarlıqlar və Fərqlər

Silikon plastikdən daha davamlı olsa da, o qədər də elastik deyil. O, plastik qutu kimi müxtəlif formalarda formalaşdırıla bilməz. Bununla belə, silikon müxtəlif formalarda formalaşdırıla bilər ki, bu da onu qablar və mətbəx avadanlıqları üçün məşhur seçim edir. Plastik qablar və mətbəx avadanlıqları üçün də istifadə olunur, lakin silikon kimi davamlı deyil.

Təhlükəsizlik və Elektrik Xüsusiyyətləri

Silikon həm də təhlükəsizliyi və elektrik xüsusiyyətləri ilə tanınır. Bu, qızdırıldıqda zərərli kimyəvi maddələr buraxmayan qeyri-toksik materialdır, bu da onu yemək və çörək bişirmək üçün təhlükəsiz edir. O, həm də yaxşı elektrik izolyatorudur və onu elektrik avadanlıqlarında istifadə üçün ideal edir. Digər tərəfdən, plastik qızdırıldıqda zərərli kimyəvi maddələr buraxa bilər ki, bu da onu yemək və çörək bişirmək üçün daha az təhlükəsiz bir seçim edir.

Təmizlik və texniki xidmət

Təmizləmə və texniki xidmətə gəldikdə, silikon və plastik bəzi oxşarlıqlara və fərqlərə malikdir. Hər iki material qabyuyan maşında təmizlənə bilər, lakin silikon daha davamlıdır və daha yüksək temperaturlara davam edə bilər. Plastik yüksək temperaturda əyilə və əriyə bilər, bu da onu silikondan daha az davamlı edir.

Nəticə

Beləliklə, silikon silikon və oksigendən hazırlanmış bir materialdır və bir çox şey üçün istifadə olunur. 

İndi niyə bu qədər məşhur olduğunu görə bilərsiniz, elə deyilmi? Beləliklə, bir şeydən əmin deyilsinizsə, sual verməkdən qorxmayın. Həmişə bir dostunuzdan kömək istəyə bilərsiniz. 

Silikon haqqında daha çox məlumat üçün bələdçimizə baxmağı unutmayın.

Mən Joost Nusselder, Tools Doctor-un yaradıcısı, məzmun marketoloqu və atayam. Mən yeni avadanlıqları sınamağı sevirəm və komandamla birlikdə sadiq oxuculara alətlər və sənətkarlıq məsləhətləri ilə kömək etmək üçün 2016-cı ildən bəri ətraflı blog məqalələri yaradıram.