Silikon: Potpuni vodič kroz istoriju, hemiju i sigurnost

Silikoni su polimeri koji uključuju sve inertne, sintetički spoj sastavljen od ponavljajućih jedinica siloksana, koji je funkcionalna grupa od dva atoma silicija i jednog atoma kisika koji se često kombiniraju s ugljikom i/ili vodikom. Obično su otporni na toplotu i nalik gumi, a koriste se u zaptivačima, ljepila, maziva, lijekove, posuđe za kuhanje, te toplinsku i električnu izolaciju.

U ovom članku ćemo pokriti svojstva silikona i proces njegove proizvodnje.

Sve što trebate znati o silikonu

Silikon je polimerni materijal sastavljen od molekula zvanih siloksani. Riječ je o jedinstvenom materijalu koji se sastoji od silicija, prirodnog elementa koji se nalazi u pijesku i stijenama, i kisika. Kada se ova dva elementa spoje, oni formiraju spoj koji sadrži dugačke lance monomera koji se ponavljaju, koji su povezani zajedno kako bi stvorili konačni proizvod.

Kako se proizvodi silikon?

Silikon se obično proizvodi miješanjem čistog silicija s drugim spojevima kako bi se stvorila silikonska smjesa. Jedinjenje se zatim prolazi kroz niz naučnih procesa kako bi se stvorio konačni proizvod koji se sastoji od dugih lanaca monomera koji se ponavljaju. Ovi lanci su međusobno povezani kako bi se stvorio polimer koji je obično poznat kao silikon.

Koje su primarne upotrebe silikona?

Silikon je popularan materijal koji se koristi u mnogo različitih proizvoda. Neke od najčešćih upotreba silikona uključuju:

• Stvaranje brtvila i ljepila koji se mogu koristiti za spajanje različitih materijala.
• Proizvodnja maziva koja se mogu koristiti za smanjenje trenja između pokretnih dijelova.
• Stvaranje toplinske i električne izolacije koja se može koristiti za zaštitu osjetljive opreme od topline i električne energije.
• Izrada pribora za kuhanje i drugih kuhinjskih proizvoda koji su netoksični i otporni na toplinu.
• Stvaranje medicinskih uređaja i implantata koji su sigurni i efikasni za pacijente.

Koja je razlika između silikona i silikona?

Silikon je jedan materijal, dok su silikoni grupa materijala koji se sastoje od silikona. Silikoni su obično tvrđi i izdržljiviji od silikona i obično se koriste u proizvodima koji zahtijevaju visok nivo kvalitete i performansi.

Evolucija silikona: od kristalnog silikona do moderne proizvodnje

Godine 1854. Henry Sainte-Claire Deville je dobio kristalni silicijum, što je bilo značajno otkriće u svijetu materijala i spojeva. Silicijum je hemijski element sa simbolom Si i atomskim brojem 14. To je tvrda, krhka kristalna čvrsta supstanca sa plavo-sivim metalnim sjajem, i četvorovalentni je metaloid i poluprovodnik. Silicijum je osmi najčešći element u svemiru po masi, ali se rijetko nalazi u svom čistom obliku u prirodi.

Rođenje silikona: Hydeovo istraživanje i Kippingovo imenovanje

Godine 1930. JF Hyde vodio je prvo istraživanje za proizvodnju komercijalnih silikona. Kasnije, 1940. godine, engleski hemičar Frederih Stenli Kiping, koristeći Hajdovo istraživanje, dao je materijalu naziv „silikoni“ jer su bili „lepljivi nered“. Kipping je bio pionir u oblasti organske hemije i najpoznatiji je po svom radu na hemiji silikona. Silikoni su grupa sintetičkih polimera sastavljenih od ponavljajućih jedinica siloksana, koji je lanac naizmjeničnih atoma silicija i kisika s organskim grupama vezanim za atome silicija.

Hemija silikona: struktura i polimerni lanci

Silikoni su u suštini polimeri sa ponavljajućom jedinicom siloksana. Siloksanska jedinica se sastoji od atoma silicijuma vezanog za dva atoma kiseonika, koji su zauzvrat vezani za organske grupe. Organske grupe mogu biti metil, etil, fenil ili druge grupe. Jedinice siloksana mogu se spojiti zajedno da formiraju linearne ili razgranate lance. Lanci se također mogu umrežiti kako bi se formirala trodimenzionalna mreža. Dobijeni materijal je silikonski polimer sa širokim spektrom svojstava.

Moderna proizvodnja silikona: Corning, Dow i hidroliza

How to strip wire fast

Share

Watch on

Moderna proizvodnja silikona uključuje različite metode, ali najčešća metoda je bazirana na hidrolizi silikonskih spojeva. Jedinjenja silicijuma kao što su silicijum tetrahlorid (SiCl4) ili dimetildiklorosilan (CH3)2SiCl2 reaguju sa vodom da bi se dobili siloksani. Siloksani se zatim polimeriziraju u silikonske polimere. Proces se može izvesti korištenjem raznih katalizatora, uključujući kiseline kao što je HCl ili baze kao što je NaOH.

Svojstva silikona: jaka, vodootporna i električna izolacija

Silikoni imaju širok spektar svojstava, u zavisnosti od organskih grupa vezanih za atome silicijuma i dužine polimernih lanaca. Neka od svojstava silikona uključuju:

• Snažan i izdržljiv
• Vodootporan
• Električna izolacija
• Otporan na visoke i niske temperature
• Hemijski inertan
• Biocompatibl na

Silikoni se koriste u širokom spektru aplikacija, uključujući:

• Zaptivači i lepkovi
• Maziva i premazi
• Medicinski uređaji i implantati
• Električna izolacija i ploče
• Automobilske i vazduhoplovne komponente
• Proizvodi za ličnu njegu i kozmetiku

Razlike između silikona i drugih polimera

Silikoni se razlikuju od ostalih polimera na nekoliko načina:

• Jedinica koja se ponavlja u silikonima je siloksan, dok ostali polimeri imaju različite ponavljajuće jedinice.
• Veza silicijum-kiseonik u siloksanu je jača od veze ugljik-ugljik u drugim polimerima, što silikonima daje njihova jedinstvena svojstva.
• Silikoni su otporniji na visoke i niske temperature od ostalih polimera.
• Silikoni su vodootporniji od ostalih polimera.

Budućnost silikona: napredna istraživanja i novi proizvodi

Upotreba silikona i dalje raste, a novi proizvodi se stalno razvijaju. Neka od područja naprednog istraživanja silikona uključuju:

• Razvoj novih katalizatora za polimerizaciju siloksana
• Upotreba silil acetata i drugih spojeva za modificiranje svojstava silikona
• Upotreba reakcija kataliziranih kiselinama i bazama za proizvodnju novih vrsta silikonskih polimera
• Upotreba silikonskih polimera u formiranju stakla i drugih materijala

Termin "silikoni" ostaje uobičajen izraz koji se koristi za opisivanje širokog spektra materijala na bazi silikona, a svojstva ovih materijala se i dalje istražuju i razumiju.

Od pijeska do silikona: fascinantan proces proizvodnje silikona

Silikon je polimer koji se široko koristi u raznim oblicima i proizvodima. Proces postizanja željenih oblika silikona uključuje niz koraka koji zahtijevaju prave materijale i građevne blokove. Evo komponenti i koraka uključenih u proces proizvodnje:

• Silicijum: Primarni gradivni blok silikona je silicijum, koji je jedan od najčešćih elemenata na Zemlji. Izoluje se mlevenjem kvarcnog peska i primenom toplote na njega, dostižući temperature do 2000 stepeni Celzijusa.

• Metil hlorid: Silicijum je pomešan sa metil hloridom, koji je uobičajeno poznat kao hlorometan. Ova reakcija proizvodi hlorosilan, koji je ključni međuprodukt u proizvodnji silikona.

• Zagrijavanje: hlorosilan se zatim zagrijava da nastane dimetildiklorosilan, koji je prekursor silikona. Ovaj proces uključuje primjenu topline na smjesu, koja aktivira reakciju i uklanja hlorovodoničnu kiselinu.

• Obrada polimera: Dimetildiklorosilan se zatim pomeša sa vodom da bi se formirao polimer. Ovaj polimer se može dalje obraditi kako bi se dobili različiti oblici silikona, kao što su elastomeri, koji se obično koriste u proizvodnji gumenih proizvoda.

Značaj kontrole kvaliteta u proizvodnji silikona

Proizvodnja silikona zahtijeva visok nivo kontrole kvalitete kako bi se osiguralo da konačni proizvod ispunjava tražene standarde. Proizvođači moraju osigurati da se prave komponente koriste u proizvodnom procesu i da se proces odvija pod pravim uvjetima. Evo nekih faktora koje proizvođači moraju uzeti u obzir:

• Temperatura: Proizvodni proces zahtijeva visoke temperature, što može utjecati na kvalitetu finalnog proizvoda. Proizvođači moraju osigurati da se temperatura pažljivo kontrolira kako bi se spriječilo bilo kakvo oštećenje silikona.

• Izolacija volumena: Proizvodni proces uključuje izolaciju volumena reakcije kako bi se osigurala proizvodnja prave količine silikona. To zahtijeva pažljivo praćenje i kontrolu reakcije.

• Unakrsno povezivanje: Neki oblici silikona zahtijevaju umrežavanje da bi se postigla željena svojstva. Ovo uključuje spajanje polimernih lanaca zajedno kako bi se stvorio jači materijal.

Uobičajeni oblici silikona na tržištu

Silikon se obično nalazi u nizu proizvoda, od kuhinjskog pribora do medicinskih uređaja. Evo nekih od najčešćih oblika silikona na tržištu:

• Silikon niske gustine: Ova vrsta silikona se obično koristi u proizvodnji zaptivača i lepkova.

• Elastomeri: Oni se obično koriste u proizvodnji gumenih proizvoda, kao što su brtve i O-prstenovi.

• Visokotemperaturni silikon: Ova vrsta silikona se koristi u aplikacijama koje zahtijevaju otpornost na visoke temperature, kao što je u zrakoplovnoj industriji.

Hemija silikona: istraživanje svojstava i formiranje ovog svestranog materijala

Silikon je sintetički materijal koji se sastoji od atoma silicija, kisika, ugljika i vodika. To je vrsta polimera, što znači da se sastoji od dugih lanaca molekula koji se formiraju kroz proces koji se naziva polimerizacija. Silikon se obično formira metodom zvanom hidroliza, koja uključuje reakciju jedinjenja silicijuma s vodom kako bi se proizveli siloksani.

Hemija siloksana i silikonskih polimera

Siloksani su građevni blokovi silikonskih polimera. Nastaju reakcijom silicijumskih spojeva s vodom, koja proizvodi lanac naizmjeničnih atoma silicija i kisika. Rezultirajući siloksanski lanac može se dalje modificirati dodavanjem organskih grupa, kao što su metilne ili fenilne grupe, kako bi se proizveo širok izbor silikonskih polimera.

Jedan od najčešćih silikonskih polimera je polidimetilsiloksan (PDMS), koji nastaje dodavanjem metil grupa u siloksanski lanac. PDMS je tvrda, krhka kristalna čvrsta supstanca sa plavo-sivim metalnim sjajem i član je grupe 14 u periodnom sistemu. To je vrsta silikona koja se obično koristi u proizvodnji elektronskih kola i drugih proizvoda koji zahtijevaju jak, vodootporan materijal.

Svojstva silikona i njegove uobičajene upotrebe

Silikon ima niz jedinstvenih svojstava koja ga čine popularnim materijalom za širok spektar primjena. Neka od ključnih svojstava silikona uključuju:

• Visoka termička stabilnost
• Otpornost na vodu
• Niska toksičnost
• Dobra električna izolaciona svojstva
• Visoka propusnost gasa

Ova svojstva čine silikon popularnim materijalom za širok spektar proizvoda, uključujući:

• Medicinski uređaji
• Automobilski dijelovi
• Elektronske komponente
• Zaptivači i lepkovi
• Proizvodi za osobnu njegu

Budućnost proizvodnje i razvoja silikona

Proizvodnja i razvoj silikona ostaje aktivna oblast istraživanja za hemičare i naučnike o materijalima. Predlažu se i testiraju nove metode za proizvodnju silikonskih polimera, uključujući upotrebu ketona i silil acetata u procesu polimerizacije. Kako se razvijaju novi silikonski polimeri, vjerovatno će naći nove primjene u širokom spektru industrija i proizvoda.

Svestrane primjene silikona

Silikon je bitan sastojak raznih proizvoda i materijala koji se koriste u građevinskom i industrijskom sektoru. Njegova sposobnost da izdrži visoke i niske temperature, otpornost na hemikalije i ulja, te da ostane stabilan u ekstremnim uvjetima čini ga odličnim materijalom za niz primjena, uključujući:

• Premazi i ljepila
• Izolatori i punila (evo kako koristiti prave)
• Maziva i zupčanici za motore automobila
• Specijalna ulja i završni proizvodi
• Zastakljivanje i završni materijali

Elektronička i svemirska industrija

Silikoni se također često koriste u elektronskoj i svemirskoj industriji zbog svojih jedinstvenih svojstava, uključujući:

• Efikasna izolacija i otpornost na visoke temperature i hemikalije
• Sposobnost popunjavanja praznina i pružanja amortizacije za osjetljive komponente
• Stabilne i dugotrajne performanse u ekstremnim okruženjima

Medicinske i kozmetičke aplikacije

Silikonski gel je važan sastojak medicinskih i kozmetičkih proizvoda zbog svoje visoke biokompatibilnosti i sposobnosti da oponaša svojstva ljudskog tkiva. Neke specifične upotrebe uključuju:

• Implantati za grudi, implantati testisa i pektoralni implantati
• Zavoji i zavoji
• Kontaktne leće
• Tretmani ožiljaka i proizvodi za njegu rana

Specijalne aplikacije

Silikon se također koristi u raznim specijalnim aplikacijama, uključujući:

• Proizvodnja gume i smole
• Mikrofluidika i druge komponente visoke preciznosti
• Proizvodi industrije nafte i gasa
• Efikasna i dugotrajna ljepila

Budućnost silikonskih aplikacija

Kako tehnologija i tehnike obrade nastavljaju da napreduju, raspon silikonskih aplikacija će samo rasti. Od razvoja novih materijala i spojeva do dizajniranja specifičnih dijelova i struktura, silikon će ostati esencijalni sastojak u širokom spektru proizvoda i industrija.

Zašto je silikon siguran i ekološki prihvatljiv izbor

Silikon je popularan izbor za mnoge proizvode zbog svojih sigurnosnih karakteristika. Evo nekoliko razloga zašto:

• Bez ftalata: Ftalati su hemikalije koje se obično nalaze u plastici i mogu biti štetne za ljudsko zdravlje. Silikon ne sadrži ftalate, što ga čini sigurnijom alternativom od plastike.
• Bez BPA: Bisfenol A (BPA) je još jedna hemikalija koja se nalazi u plastici i može imati negativne posledice po zdravlje. Silikon ne sadrži BPA, što ga čini zdravijom opcijom za skladištenje i kuvanje hrane.
• Odobreno Health Canada: Health Canada smatra da je silikon za hranu bezbednim za kuvanje i skladištenje hrane. Ne reaguje sa hranom ili pićima, što ga čini sigurnim izborom za upotrebu u kuhinji.

Ekološka razmatranja

Silikon nije samo siguran za ljude, već je i ekološki prihvatljiv izbor. Evo zašto:

• Izdržljiv: Silikon je izdržljiv materijal koji može trajati godinama, smanjujući potrebu za čestim zamjenama i otpadom.
• Može se reciklirati: Silikon se može reciklirati, smanjujući njegov utjecaj na okoliš.
• Niska toksičnost: Silikon je materijal niske toksičnosti, što znači da ne ispušta štetne hemikalije u okolinu tokom proizvodnje ili odlaganja.

Silikon naspram plastike: Koja je bolja alternativa?

Silikon i plastika su dvije vrste materijala koji se obično koriste u raznim industrijama. Plastika je tradicionalni materijal koji se koristi decenijama, dok je silikon relativno nov spoj koji je stekao popularnost posljednjih godina. Oba materijala imaju svoja jedinstvena svojstva i namjene, ali među njima postoje neke važne razlike.

Razlika u svojstvima

Jedna od glavnih razlika između silikona i plastike je način na koji se proizvode. Silikon se proizvodi od silicija, prirodnog stabilnog elementa, dok je plastika napravljena od sintetičkih spojeva. To znači da silikon ima neka svojstva koja plastika nema, kao što je izdržljiviji i otporniji na toplinu. Silikon može izdržati više temperature od plastike, što ga čini idealnim za upotrebu u opremi za kuhanje i pečenje.

Sličnosti i razlike u obliku i kalupljivosti

Iako je silikon izdržljiviji od plastike, nije tako fleksibilan. Ne može se oblikovati u različite oblike kao plastična limenka. Međutim, silikon se može oblikovati u različite oblike, što ga čini popularnim izborom za pribor i kuhinjsku opremu. Plastika se također obično koristi za posuđe i kuhinjsku opremu, ali nije tako izdržljiva kao silikon.

Sigurnost i električna svojstva

Silikon je također poznat po svojim sigurnosnim i električnim svojstvima. To je netoksičan materijal koji ne oslobađa štetne hemikalije kada se zagreva, što ga čini sigurnim za upotrebu u kuvanju i pečenju. Takođe je dobar električni izolator, što ga čini idealnim za upotrebu u električnoj opremi. Plastika, s druge strane, može otpustiti štetne kemikalije kada se zagrije, što je čini manje sigurnom opcijom za kuhanje i pečenje.

Čišćenje i održavanje

Kada je u pitanju čišćenje i održavanje, silikon i plastika imaju neke sličnosti i razlike. Oba materijala se mogu prati u mašini za pranje sudova, ali silikon je izdržljiviji i može da izdrži više temperature. Plastika se može iskriviti i otopiti na visokim temperaturama, što je čini manje izdržljivom od silikona.

zaključak

Dakle, silikon je materijal napravljen od silicija i kiseonika, i koristi se za mnoge stvari. 

Možete vidjeti zašto je sada tako popularan, zar ne? Dakle, nemojte se bojati postavljati pitanja ako niste sigurni u nešto. Uvijek možete zamoliti prijatelja za pomoć. 

I ne zaboravite pogledati naš vodič za više informacija o silikonu.

Ja sam Joost Nusselder, osnivač Tools Doctor, marketer sadržaja i otac. Volim isprobavati novu opremu, a zajedno sa svojim timom od 2016. stvaram detaljne članke na blogu kako bih pomogao vjernim čitateljima alatima i savjetima za izradu.