Silikone: Den komplette guide til historie, kemi og sikkerhed

Silikoner er polymerer, der inkluderer enhver inert, syntetisk forbindelse bestående af gentagne enheder af siloxan, som er en funktionel gruppe af to siliciumatomer og et oxygenatom ofte kombineret med kulstof og/eller brint. De er typisk varmebestandige og gummilignende og bruges i fugemasser, klæbemidler, smøremidler, medicin, køkkenredskaber og termisk og elektrisk isolering.

I denne artikel vil vi dække egenskaberne af silikone og dens fremstillingsproces.

Alt du behøver at vide om silikone

Silikone er et polymermateriale, der består af molekyler kaldet siloxaner. Det er et unikt materiale, der er sammensat af silicium, et naturligt grundstof, der findes i sand og sten, og ilt. Når disse to elementer kombineres, danner de en forbindelse, der indeholder lange kæder af gentagne monomerer, som er bundet sammen for at skabe et slutprodukt.

Hvordan fremstilles silikone?

Silikone fremstilles typisk ved at blande rent silicium med andre forbindelser for at skabe en silikoneforbindelse. Forbindelsen ledes derefter gennem en række videnskabelige processer for at skabe et slutprodukt, der er sammensat af lange kæder af gentagne monomerer. Disse kæder er bundet sammen for at skabe en polymer, der er almindeligt kendt som silikone.

Hvad er de primære anvendelser af silikone?

Silikone er et populært materiale, der bruges i en masse forskellige produkter. Nogle af de mest almindelige anvendelser af silikone omfatter:

• Fremstilling af tætningsmidler og klæbemidler, der kan bruges til at binde forskellige materialer sammen.
• Fremstilling af smøremidler, der kan bruges til at reducere friktionen mellem bevægelige dele.
• Oprettelse af termisk og elektrisk isolering, der kan bruges til at beskytte følsomt udstyr mod varme og elektricitet.
• Fremstilling af kogegrej og andre køkkenprodukter, der er giftfri og modstandsdygtig over for varme.
• At skabe medicinsk udstyr og implantater, der er sikre og effektive for patienter.

Hvad er forskellen mellem silikone og silikone?

Silikone er et enkelt materiale, mens silikone er en gruppe materialer, der er sammensat af silikone. Silikoner er typisk hårdere og mere holdbare end silikone, og de bruges almindeligvis i produkter, der kræver et højt kvalitets- og ydeevneniveau.

Udviklingen af ​​silikone: Fra krystallinsk silicium til moderne produktion

I 1854 opnåede Henry Sainte-Claire Deville krystallinsk silicium, som var en betydelig opdagelse i verden af ​​materialer og forbindelser. Silicium er et kemisk grundstof med symbolet Si og atomnummer 14. Det er et hårdt, sprødt krystallinsk fast stof med en blågrå metallisk glans, og det er en tetravalent metalloid og halvleder. Silicium er det ottende mest almindelige grundstof i universet målt i masse, men det findes sjældent i sin rene form i naturen.

Silikonernes fødsel: Hydes forskning og Kippings navngivning

I 1930 kørte JF Hyde den første forskning til at producere kommercielle silikoner. Senere, i 1940, gav den engelske kemiker Frederich Stanley Kipping, ved hjælp af Hydes forskning, materialet navnet "silikoner", fordi de var "klæbende rod". Kipping var en pioner inden for organisk kemi og er bedst kendt for sit arbejde med silikoners kemi. Silikoner er en gruppe syntetiske polymerer, der består af gentagne enheder af siloxan, som er en kæde af vekslende silicium- og oxygenatomer med organiske grupper knyttet til siliciumatomerne.

Silikonernes kemi: struktur og polymerkæder

Silikoner er i det væsentlige polymerer med en gentagende enhed af siloxan. Siloxanenheden består af et siliciumatom bundet til to oxygenatomer, som igen er bundet til organiske grupper. De organiske grupper kan være methyl-, ethyl-, phenyl- eller andre grupper. Siloxanenhederne kan sammenføjes for at danne lineære kæder eller forgrenede kæder. Kæderne kan også tværbindes for at danne et tredimensionelt netværk. Det resulterende materiale er en silikonepolymer med en lang række egenskaber.

Den moderne produktion af silikoner: Corning, Dow og Hydrolyse

How to strip wire fast

Share

Watch on

Den moderne produktion af silikoner involverer en række forskellige metoder, men den mest almindelige metode er baseret på hydrolyse af siliciumforbindelser. Siliciumforbindelser såsom siliciumtetrachlorid (SiCl4) eller dimethyldichlorsilan (CH3)2SiCl2 omsættes med vand til fremstilling af siloxaner. Siloxanerne polymeriseres derefter til silikonepolymerer. Processen kan udføres under anvendelse af en række forskellige katalysatorer, herunder syrer, såsom HCI eller baser, såsom NaOH.

Silikonernes egenskaber: Stærk, vandafvisende og elektrisk isolerende

Silikoner har en bred vifte af egenskaber, afhængigt af de organiske grupper knyttet til siliciumatomerne og længden af ​​polymerkæderne. Nogle af egenskaberne ved silikoner inkluderer:

• Stærk og holdbar
• Vandtæt
• Elektrisk isolerende
• Modstandsdygtig over for høje og lave temperaturer
• Kemisk inert
• Biocompatibl til

Silikoner bruges i en lang række applikationer, herunder:

• Fugemasser og klæbemidler
• Smøremidler og belægninger
• Medicinsk udstyr og implantater
• Elektrisk isolering og printplader
• Bil- og rumfartskomponenter
• Personlige plejeprodukter og kosmetik

Forskellene mellem silikoner og andre polymerer

Silikoner er forskellige fra andre polymerer på flere måder:

• Den gentagne enhed i silikoner er siloxan, mens andre polymerer har forskellige gentagne enheder.
• Silicium-oxygen-bindingen i siloxan er stærkere end carbon-carbon-bindingen i andre polymerer, hvilket giver silikoner deres unikke egenskaber.
• Silikoner er mere modstandsdygtige over for høje og lave temperaturer end andre polymerer.
• Silikoner er mere vandafvisende end andre polymerer.

Silikonernes fremtid: Avanceret forskning og nye produkter

Brugen af ​​silikoner vokser fortsat, og der udvikles hele tiden nye produkter. Nogle af områderne for avanceret forskning i silikoner inkluderer:

• Udvikling af nye katalysatorer til polymerisation af siloxaner
• Brugen af ​​silylacetater og andre forbindelser til at modificere egenskaberne af silikoner
• Brugen af ​​syre- og basekatalyserede reaktioner til fremstilling af nye typer silikonepolymerer
• Anvendelsen af ​​silikonepolymerer til dannelse af glas og andre materialer

Udtrykket "silikoner" er stadig et almindeligt udtryk, der bruges til at beskrive en lang række silikonebaserede materialer, og disse materialers egenskaber bliver fortsat udforsket og forstået.

Fra sand til silikone: Den fascinerende proces til fremstilling af silikone

Silikone er en polymer, der er meget udbredt i forskellige former og produkter. Processen med at opnå de ønskede former for silikone involverer en række trin, der kræver de rigtige materialer og byggesten. Her er de komponenter og trin, der er involveret i produktionsprocessen:

• Silicium: Den primære byggesten i silikone er silicium, som er et af jordens mest almindelige grundstoffer. Det isoleres ved at male kvartssand og tilføre varme til det, når temperaturer på op til 2000 grader Celsius.

• Methylchlorid: Silicium blandes med methylchlorid, som er almindeligt kendt som chlormethan. Denne reaktion producerer chlorsilan, som er et nøglemellemprodukt i fremstillingen af ​​silikone.

• Opvarmning: Chlorsilanen opvarmes derefter for at danne dimethyldichlorsilan, som er en forløber for silikone. Denne proces involverer påføring af varme til blandingen, som aktiverer reaktionen og fjerner saltsyre.

• Polymerbehandling: Dimethyldichlorsilanen blandes derefter med vand for at danne en polymer. Denne polymer kan forarbejdes yderligere for at opnå forskellige former for silikone, såsom elastomerer, som almindeligvis anvendes til fremstilling af gummiprodukter.

Vigtigheden af ​​kvalitetskontrol i produktionen af ​​silikone

Produktionen af ​​silikone kræver et højt niveau af kvalitetskontrol for at sikre, at det endelige produkt lever op til de krævede standarder. Producenter skal sikre, at de rigtige komponenter anvendes i produktionsprocessen, og at processen udføres under de rigtige forhold. Her er nogle af de faktorer, som producenter skal overveje:

• Temperatur: Produktionsprocessen kræver høje temperaturer, hvilket kan påvirke kvaliteten af ​​slutproduktet. Producenter skal sikre, at temperaturen kontrolleres omhyggeligt for at forhindre skader på silikonen.

• Isolering af volumen: Produktionsprocessen involverer isolering af reaktionens volumen for at sikre, at den rigtige mængde silikone produceres. Dette kræver omhyggelig overvågning og kontrol af reaktionen.

• Tværbinding: Nogle former for silikone kræver tværbinding for at opnå de ønskede egenskaber. Dette involverer at binde polymerkæderne sammen for at skabe et stærkere materiale.

De almindelige former for silikone på markedet

Silikone findes almindeligvis i en række produkter, lige fra køkkenredskaber til medicinsk udstyr. Her er nogle af de mest almindelige former for silikone på markedet:

• Silikone med lav densitet: Denne type silikone bruges almindeligvis til fremstilling af tætningsmidler og klæbemidler.

• Elastomerer: Disse bruges almindeligvis til fremstilling af gummiprodukter, såsom pakninger og O-ringe.

• Højtemperatursilicone: Denne type silikone bruges i applikationer, der kræver modstand mod høje temperaturer, såsom i rumfartsindustrien.

Silikonens kemi: Udforskning af egenskaberne og dannelsen af ​​dette alsidige materiale

Silikone er et syntetisk materiale, der består af silicium, oxygen, kulstof og brintatomer. Det er en type polymer, hvilket betyder, at den er opbygget af lange kæder af molekyler, der er dannet gennem en proces, der kaldes polymerisation. Silikone dannes typisk gennem en metode kaldet hydrolyse, som går ud på at reagere siliciumforbindelser med vand for at producere siloxaner.

Kemien af ​​siloxaner og silikonepolymerer

Siloxaner er byggestenene i silikonepolymerer. De dannes ved omsætning af siliciumforbindelser med vand, som danner en kæde af vekslende silicium- og oxygenatomer. Den resulterende siloxankæde kan modificeres yderligere ved at tilføje organiske grupper, såsom methyl- eller phenylgrupper, for at fremstille en lang række silikonepolymerer.

En af de mest almindelige silikonepolymerer er polydimethylsiloxan (PDMS), som dannes ved at tilføje methylgrupper til siloxankæden. PDMS er et hårdt, sprødt krystallinsk fast stof med en blågrå metallisk glans og er medlem af gruppe 14 i det periodiske system. Det er en type silikone, der almindeligvis bruges til fremstilling af elektroniske kredsløb og andre produkter, der kræver et stærkt, vandafvisende materiale.

Silikonens egenskaber og dens almindelige anvendelser

Silikone har en række unikke egenskaber, der gør det til et populært materiale til en lang række anvendelser. Nogle af de vigtigste egenskaber ved silikone inkluderer:

• Høj termisk stabilitet
• Vandmodstand
• Lav toksicitet
• Gode ​​elektriske isoleringsegenskaber
• Høj gaspermeabilitet

Disse egenskaber gør silikone til et populært materiale til en lang række produkter, herunder:

• Medicinsk udstyr
• Bildele til biler
• Elektroniske komponenter
• Fugemasser og klæbemidler
• Produkter til personlig pleje

Fremtiden for silikoneproduktion og udvikling

Silikoneproduktion og -udvikling er fortsat et aktivt forskningsområde for kemikere og materialeforskere. Nye metoder til fremstilling af silikonepolymerer bliver foreslået og testet, herunder brugen af ​​keton og silylacetater i polymerisationsprocessen. Efterhånden som nye silikonepolymerer udvikles, vil de sandsynligvis finde nye anvendelser i en lang række industrier og produkter.

De alsidige anvendelser af silikone

Silikone er en væsentlig ingrediens i en række produkter og materialer, der anvendes i bygge- og industrisektoren. Dens evne til at modstå høje og lave temperaturer, modstå kemikalier og olier og forblive stabil under ekstreme forhold gør det til et fremragende materiale til en række anvendelser, herunder:

• Belægninger og klæbemidler
• Isolatorer og fillers (her er, hvordan du bruger de rigtige)
• Motorsmøremidler og gear til biler
• Specialolier og efterbehandlingsprodukter
• Ruder og efterbehandling materialer

Elektronik og rumfartsindustrien

Silikoner er også almindeligt anvendt i elektronik- og rumfartsindustrien på grund af deres unikke egenskaber, herunder:

• Effektiv isolering og modstandsdygtighed over for høje temperaturer og kemikalier
• Evne til at udfylde huller og give dæmpning til sarte komponenter
• Stabil og langvarig ydeevne i ekstreme miljøer

Medicinske og kosmetiske applikationer

Silikonegel er en vigtig ingrediens i medicinske og kosmetiske produkter på grund af dens høje biokompatibilitet og evne til at efterligne egenskaberne af menneskeligt væv. Nogle specifikke anvendelser omfatter:

• Brystimplantater, testikelimplantater og brystimplantater
• Bandager og dressinger
• Kontaktlinser
• Arbehandlinger og sårplejeprodukter

Specialapplikationer

Silikone bruges også i en række specialapplikationer, herunder:

• Gummi- og harpiksproduktion
• Mikrofluidik og andre højpræcisionskomponenter
• Olie- og gasindustriens produkter
• Effektive og langtidsholdbare klæbemidler

Fremtiden for silikoneapplikationer

Efterhånden som teknologi og forarbejdningsteknikker fortsætter med at udvikle sig, vil rækken af ​​silikoneapplikationer kun fortsætte med at vokse. Fra udvikling af nye materialer og forbindelser til design af specifikke dele og strukturer, vil silikone forblive en væsentlig ingrediens i en lang række produkter og industrier.

Hvorfor silikone er et sikkert og miljøvenligt valg

Silikone er et populært valg for mange produkter på grund af dets sikkerhedsfunktioner. Her er nogle grunde til:

• Ingen phthalater: Phthalater er kemikalier, der almindeligvis findes i plast og kan være skadelige for menneskers sundhed. Silikone indeholder ikke phthalater, hvilket gør det til et mere sikkert alternativ til plastik.
• Ingen BPA: Bisphenol A (BPA) er et andet kemikalie, der findes i plast, og som kan have negative helbredseffekter. Silikone er fri for BPA, hvilket gør det til en sundere mulighed for madopbevaring og madlavning.
• Health Canada-godkendt: Health Canada har vurderet, at fødevaregodkendt silikone er sikker til madlavning og opbevaring af mad. Det reagerer ikke med mad eller drikkevarer, hvilket gør det til et sikkert valg til køkkenbrug.

Miljømæssige overvejelser

Silikone er ikke kun sikkert for mennesker, men det er også et miljøvenligt valg. Her er hvorfor:

• Holdbar: Silikone er et holdbart materiale, der kan holde i årevis, hvilket reducerer behovet for hyppige udskiftninger og affald.
• Genanvendeligt: ​​Silikone kan genbruges, hvilket reducerer dets påvirkning af miljøet.
• Lav toksicitet: Silikone er et materiale med lav toksicitet, hvilket betyder, at det ikke frigiver skadelige kemikalier til miljøet under produktion eller bortskaffelse.

Silikone vs plastik: Hvilket er det bedre alternativ?

Silikone og plast er to typer materialer, der er almindeligt anvendt i forskellige industrier. Plast er et traditionelt materiale, der har været brugt i årtier, mens silikone er en forholdsvis ny forbindelse, der har vundet popularitet i de senere år. Begge materialer har deres egne unikke egenskaber og anvendelser, men der er nogle vigtige forskelle mellem dem.

Forskel i egenskaber

En af de vigtigste forskelle mellem silikone og plastik er den måde, de er fremstillet på. Silikone er fremstillet af silicium, et naturligt forekommende stabilt element, mens plast er lavet af syntetiske forbindelser. Det betyder, at silikone har nogle egenskaber, som plastik ikke har, såsom at være mere holdbar og varmebestandig. Silikone kan modstå højere temperaturer end plastik, hvilket gør den ideel til brug i madlavnings- og bageudstyr.

Ligheder og forskelle i form og formbarhed

Selvom silikone er mere holdbart end plastik, er det ikke så fleksibelt. Det kan ikke støbes i forskellige former som plastikdåse. Silikone kan dog støbes i en række forskellige former, hvilket gør det til et populært valg til redskaber og køkkenudstyr. Plast er også almindeligt brugt til redskaber og køkkenudstyr, men det er ikke så holdbart som silikone.

Sikkerhed og elektriske egenskaber

Silikone er også kendt for sin sikkerhed og elektriske egenskaber. Det er et ikke-giftigt materiale, der ikke frigiver skadelige kemikalier, når det opvarmes, hvilket gør det sikkert til brug i madlavning og bagning. Det er også en god elektrisk isolator, hvilket gør den ideel til brug i elektrisk udstyr. Plast kan på den anden side frigive skadelige kemikalier, når det opvarmes, hvilket gør det til en mindre sikker mulighed for madlavning og bagning.

Rengøring og vedligeholdelse

Når det kommer til rengøring og vedligeholdelse, har silikone og plast nogle ligheder og forskelle. Begge materialer kan rengøres i opvaskemaskine, men silikone er mere slidstærkt og tåler højere temperaturer. Plast kan deformeres og smelte ved høje temperaturer, hvilket gør det mindre holdbart end silikone.

Konklusion

Så silikone er et materiale lavet af silicium og ilt, og det bruges til mange ting. 

Du kan se, hvorfor det er så populært nu, ikke? Så vær ikke bange for at stille spørgsmål, hvis du ikke er sikker på noget. Du kan altid bede en ven om hjælp. 

Og glem ikke at tjekke vores guide for mere information om silikone.

Jeg er Joost Nusselder, grundlæggeren af ​​Tools Doctor, content marketinger og far. Jeg elsker at prøve nyt udstyr, og sammen med mit team har jeg lavet dybtgående blogartikler siden 2016 for at hjælpe loyale læsere med værktøjer og håndværkstips.