Silikona: Historia, Kimika eta Segurtasunerako Gida osoa

Silikona edozein inerte barne hartzen duten polimeroak dira, sintetikoa siloxano-unitate errepikakorrez osatutako konposatua, hau da, karbonoarekin eta/edo hidrogenoarekin maiz konbinatutako bi silizio-atomoz eta oxigeno-atomoz osatutako talde funtzional bat da. Beroarekiko erresistenteak eta kautxu antzekoak izan ohi dira, eta zigilatzaileetan erabiltzen dira, itsasgarri, lubrifikatzaileak, sendagaiak, sukaldeko tresnak eta isolamendu termiko eta elektrikoa.

Artikulu honetan, silikonaren propietateak eta bere fabrikazio prozesua landuko ditugu.

Siliconari buruz jakin behar duzun guztia

Silikona siloxano izeneko molekulez osatutako polimero materiala da. Material berezia da, silizioz, harea eta arroketan aurkitzen den elementu naturala, eta oxigenoz osatuta dagoena. Bi elementu horiek konbinatzen direnean, errepikatzen diren monomeroen kate luzeak dituen konposatu bat eratzen dute, eta elkarrekin lotzen dira azken produktua sortzeko.

Nola ekoizten da silikona?

Silikona normalean silizio purua beste konposatu batzuekin nahastuz sortzen da silikonazko konposatu bat sortzeko. Ondoren, konposatua prozesu zientifiko batzuetatik igarotzen da, monomero errepikakorren kate luzez osatuta dagoen azken produktua sortzeko. Kate hauek elkarrekin lotzen dira silikona gisa ezagutzen den polimero bat sortzeko.

Zeintzuk dira silikonaren erabilera nagusiak?

Silikona produktu ezberdinetan erabiltzen den material ezaguna da. Silikonaren erabilera ohikoenetako batzuk hauek dira:

• Material desberdinak elkarrekin lotzeko erabil daitezkeen zigilatzaileak eta itsasgarriak sortzea.
• Piezen mugikorren arteko marruskadura murrizteko erabil daitezkeen lubrifikatzaileak ekoiztea.
• Ekipo sentikorrak bero eta elektrizitatetik babesteko erabil daitekeen isolamendu termiko eta elektrikoa sortzea.
• Toxikoak ez diren eta beroarekiko erresistenteak diren sukaldeko tresnak eta sukaldeko beste produktu batzuk egitea.
• Gaixoentzat seguruak eta eraginkorrak diren gailu medikoak eta inplanteak sortzea.

Zein da silikona eta silikonaren arteko aldea?

Silikona material bakarra da, eta silikonak, berriz, silikonaz osaturiko materialen multzoa da. Silikonak normalean silikona baino gogorragoak eta iraunkorragoak dira, eta kalitate eta errendimendu maila altua eskatzen duten produktuetan erabili ohi dira.

Silikonaren bilakaera: silizio kristalinotik ekoizpen modernora

1854an, Henry Sainte-Claire Devillek silizio kristalinoa lortu zuen, material eta konposatuen munduan aurkikuntza esanguratsua izan zena. Silizioa Si ikurra eta 14 zenbaki atomikoa dituen elementu kimikoa da. Solido kristalino gogor eta hauskorra da, distira metaliko urdin-grisarekin, eta metaloide eta erdieroale tetrabalentea da. Silizioa unibertsoko zortzigarren elementurik ohikoena da masaren arabera, baina oso gutxitan aurkitzen da naturan bere forma hutsean.

Silikonen jaiotza: Hyde-ren ikerketa eta Kipping-en izena

1930ean, JF Hydek silikona komertzialak ekoizteko lehen ikerketa egin zuen. Geroago, 1940an, Frederich Stanley Kipping kimikari ingelesak, Hyderen ikerketak erabiliz, materialari “silicones” izena jarri zion, “nahasteak itsaskorrak” zirelako. Kipping aitzindaria izan zen kimika organikoaren alorrean eta silikonen kimikan egindako lanagatik da ezaguna. Silikona siloxano-unitate errepikakorrak osatutako polimero sintetikoen multzoa da, hau da, silizio- eta oxigeno-atomo txandakatuz osatutako kate bat, silizio-atomoei atxikitako talde organikoak dituena.

Silikonen Kimika: Egitura eta Polimero-kateak

Silikona, funtsean, siloxanoaren unitate errepikakorra duten polimeroak dira. Siloxano-unitatea silizio-atomo batez osatuta dago, oxigeno-atomo biri lotuta daudenak, talde organikoei atxikita daudenak. Talde organikoak metil, etilo, fenilo edo beste talde batzuk izan daitezke. Siloxano-unitateak elkarrekin lotu daitezke kate linealak edo kate adarkatuak osatzeko. Kateak ere gurutzatuta egon daitezke hiru dimentsioko sare bat osatzeko. Lortutako materiala silikonazko polimero bat da, hainbat propietate dituena.

Silikonen ekoizpen modernoa: Corning, Dow eta hidrolisia

How to strip wire fast

Share

Watch on

Silikonen ekoizpen modernoak hainbat metodo ditu, baina metodo ohikoena silizio-konposatuen hidrolisian oinarritzen da. Silizio tetrakloruroa (SiCl4) edo dimetildiklorosilanoa (CH3)2SiCl2 bezalako silizio konposatuak urarekin erreakzionatzen dira siloxanoak sortzeko. Ondoren, siloxanoak polimerizatu egiten dira silikonazko polimeroak sortzeko. Prozesua hainbat katalizatzaile erabiliz egin daiteke, besteak beste, HCl bezalako azidoak edo NaOH bezalako baseak.

Silikonen propietateak: sendoak, urarekiko erresistenteak eta elektrikoki isolatzaileak

Silikonek propietate ugari dituzte, silizio-atomoei atxikitako talde organikoen eta polimero-kateen luzeraren arabera. Silikonaren propietateetako batzuk honako hauek dira:

• Sendoa eta iraunkorra
• Ur-erresistentzia
• Elektrikoki isolatzailea
• Tenperatura altu eta baxuekiko erresistentea
• Kimikoki inertea
• biobateragarriak

Silikonak aplikazio ugaritan erabiltzen dira, besteak beste:

• Zigilatzaileak eta itsasgarriak
• Lubrikatzaileak eta estaldurak
• Gailu medikoak eta inplanteak
• Isolamendu elektrikoa eta zirkuitu plakak
• Automobilgintzako eta aeroespazialeko osagaiak
• Zainketa pertsonaleko produktuak eta kosmetikoak

Silikonen eta beste polimero batzuen arteko desberdintasunak

Silikonak beste polimeroetatik desberdinak dira hainbat modutan:

• Silikonetan errepikatzen den unitatea siloxanoa da, eta beste polimeroek, berriz, errepikapen-unitate desberdinak dituzte.
• Siloxanoaren silizio-oxigeno-lotura beste polimeroetako karbono-karbono-lotura baino indartsuagoa da, eta horrek propietate bereziak ematen dizkie silikonei.
• Silikonak tenperatura altu eta baxuekiko erresistenteagoak dira beste polimero batzuek baino.
• Silikonak beste polimero batzuk baino urarekiko erresistenteagoak dira.

Silikonen etorkizuna: Ikerketa aurreratua eta produktu berriak

Silikonen erabilerak hazten jarraitzen du, eta produktu berriak garatzen ari dira etengabe. Silikonen ikerketa aurreratuen arloetako batzuk honako hauek dira:

• Siloxanoen polimerizaziorako katalizatzaile berrien garapena
• Sililo azetatoak eta beste konposatu batzuk erabiltzea silikonen propietateak aldatzeko
• Azido eta base katalizatutako erreakzioak erabiltzea silikonazko polimero mota berriak sortzeko
• Beira eta beste material batzuen eraketan silikonazko polimeroak erabiltzea

"Silikonak" terminoa ohikoa izaten jarraitzen du silikonan oinarritutako material ugari deskribatzeko, eta material horien propietateak aztertzen eta ulertzen jarraitzen dute.

Hondarretik silikonara: silikona ekoizteko prozesu liluragarria

Silikona hainbat forma eta produktutan asko erabiltzen den polimeroa da. Nahi diren silikona-formak lortzeko prozesuak material eta eraikuntza-bloke egokiak behar dituzten urrats batzuk dakartza. Hona hemen ekoizpen prozesuan parte hartzen duten osagaiak eta urratsak:

• Silizioa: silikonaren eraikuntza-bloke nagusia silizioa da, hau da, lurreko elementurik ohikoenetako bat. Kuartzozko harea ehotuz eta beroa aplikatuz isolatzen da, 2000 gradu Celsius-eko tenperaturara iritsiz.

• Metil kloruroa: silizioa metil kloruroarekin nahasten da, hau da, normalean klorometano gisa ezagutzen dena. Erreakzio honek klorosilanoa sortzen du, silikona ekoizteko funtsezko bitartekoa dena.

• Berokuntza: klorosilanoa berotzen da dimetildiklorosilanoa osatzeko, silikonaren aitzindaria dena. Prozesu honek nahasteari beroa aplikatzea dakar, eta horrek erreakzioa aktibatzen du eta azido klorhidrikoa kentzen du.

• Polimeroen tratamendua: dimetildiklorosilanoa urarekin nahasten da polimero bat sortzeko. Polimero hori gehiago prozesatu daiteke silikona-forma desberdinak lortzeko, elastomeroak adibidez, kautxuzko produktuen fabrikazioan erabili ohi direnak.

Kalitate Kontrolaren garrantzia Silikona Ekoizpenean

Silikona ekoizteko kalitate-kontrol maila altua behar da azken produktuak eskatutako estandarrak betetzen dituela ziurtatzeko. Fabrikatzaileek ziurtatu behar dute ekoizpen-prozesuan osagai egokiak erabiltzen direla eta prozesua baldintza egokietan egiten dela. Hona hemen fabrikatzaileek kontuan hartu behar dituzten faktoreetako batzuk:

• Tenperatura: ekoizpen-prozesuak tenperatura altuak behar ditu, eta horrek azken produktuaren kalitatean eragin dezake. Fabrikatzaileek tenperatura arretaz kontrolatzen dela ziurtatu behar dute silikonazko kalterik ez izateko.

• Bolumena isolatzea: ekoizpen prozesuak erreakzioaren bolumena isolatzea dakar silikona kantitate egokia sortzen dela ziurtatzeko. Honek erreakzioaren jarraipena eta kontrola zorrotza eskatzen du.

• Lotura gurutzatua: silikonazko forma batzuek lotura gurutzatua behar dute nahi diren propietateak lortzeko. Honek polimero-kateak elkarrekin lotzea dakar material sendoagoa sortzeko.

Merkatuan silikonazko forma arruntak

Silikona produktu sorta askotan aurkitzen da, sukaldeko tresnetatik hasi eta gailu medikoetaraino. Hona hemen merkatuan dauden silikonazko forma ohikoenetako batzuk:

• Dentsitate baxuko silikona: silikona mota hau zigilatzeko eta itsasgarrien fabrikazioan erabiltzen da.

• Elastomeroak: kautxuzko produktuen fabrikazioan erabili ohi dira, hala nola juntak eta O-ringak.

• Tenperatura handiko silikona: silikona mota hau tenperatura altuko erresistentzia behar duten aplikazioetan erabiltzen da, hala nola industria aeroespazialean.

Silikonaren kimika: material polifazetiko honen propietateak eta eraketa aztertzea

Silikona material sintetikoa da, silizio, oxigeno, karbono eta hidrogeno atomoz osatuta dagoena. Polimero mota bat da, hau da, polimerizazio izeneko prozesu baten bidez eratzen diren molekula-kate luzez osatuta dago. Silikona hidrolisi izeneko metodo baten bidez eratzen da normalean, hau da, siliziozko konposatuak urarekin erreakzionatzen dituena, siloxanoak sortzeko.

Siloxanoen eta silikonazko polimeroen kimika

Siloxanoak silikonazko polimeroen eraikuntza-blokeak dira. Silizio-konposatuek urarekin duten erreakzioaren bidez sortzen dira, eta silizio eta oxigeno atomo txandakatuz osatutako kate bat sortzen da. Sortzen den siloxano-katea gehiago alda daiteke talde organikoak gehituz, hala nola metil edo fenilo taldeak, silikonazko polimero ugari sortzeko.

Silikonazko polimero ohikoenetako bat polidimetilsiloxanoa (PDMS) da, siloxano-kateari metil-taldeak gehituz sortzen dena. PDMS solido kristalino gogor eta hauskorra da, distira metaliko urdin-grisarekin, eta taula periodikoko 14. taldeko kidea da. Zirkuitu elektronikoak eta urarekiko erresistentea den material sendoa eta erresistentea behar duten beste produktu batzuen ekoizpenean erabili ohi den silikona mota bat da.

Siliconaren propietateak eta bere erabilera arruntak

Silikonak hainbat propietate berezi ditu, hainbat aplikaziotarako material ezaguna bihurtzen dutenak. Silikonaren ezaugarri nagusietako batzuk honako hauek dira:

• Egonkortasun termiko handia
• Ura erresistentzia
• Toxikotasun baxua
• Isolamendu elektrikoaren propietate onak
• Gasen iragazkortasun handia

Propietate hauek silikona material ezaguna bihurtzen dute hainbat produktutarako, besteak beste:

• Mediku gailuak
• Automozioko piezak
• Osagai elektronikoak
• Zigilatzaileak eta itsasgarriak
• Pertsonala zaintzeko produktuak

Silikona Ekoizpenaren eta Garapenaren Etorkizuna

Silikonaren ekoizpena eta garapena kimikari eta materialen zientzialarientzat ikerketa-eremu aktiboa izaten jarraitzen du. Silikonazko polimeroak ekoizteko metodo berriak proposatzen eta probatzen ari dira, polimerizazio-prozesuan zetona eta silil azetatoak erabiltzea barne. Silikonazko polimero berriak garatzen diren heinean, litekeena da aplikazio berriak aurkitzea hainbat industria eta produktutan.

Silikonaren aplikazio polifazetikoak

Silikona ezinbesteko osagaia da eraikuntzan eta industrian erabiltzen diren hainbat produktu eta materialetan. Tenperatura altuak eta baxuak jasateko, produktu kimikoei eta olioei aurre egiteko eta muturreko baldintzetan egonkorra izaten jarraitzeko gaitasunak material bikaina da hainbat aplikaziotarako, besteak beste:

• Estaldurak eta itsasgarriak
• Isolatzaileak eta betegarriak (hemen egokiak nola erabili)
• Automobilgintzako motorraren lubrifikatzaileak eta engranajeak
• Olio berezituak eta akabera produktuak
• Beiratzeko eta akaberarako materialak

Elektronika eta Industria Aeroespazialak

Elektronika eta industria aeroespazialean ere erabili ohi dira silikonak, propietate bereziengatik, besteak beste:

• Isolamendu eraginkorra eta tenperatura altuen eta produktu kimikoekiko erresistentzia
• Hutsuneak betetzeko eta osagai delikatuei kuxina emateko gaitasuna
• Errendimendu egonkorra eta iraunkorra muturreko inguruneetan

Medikuntza eta Kosmetika Aplikazioak

Silikonazko gela osagai garrantzitsua da produktu medikoetan eta kosmetikoetan, duen biobateragarritasun handiagatik eta giza ehunen propietateak imitatzeko duen gaitasunagatik. Erabilera zehatz batzuk honako hauek dira:

• Bularreko inplanteak, barrabilak eta pektoralak
• Benda eta apainketa
• Harremanetarako lenteak
• Orbainen tratamenduak eta zauriak zaintzeko produktuak

Espezialitate aplikazioak

Silikona espezialitateko hainbat aplikaziotan ere erabiltzen da, besteak beste:

• Kautxu eta erretxina ekoizpena
• Mikrofluidika eta doitasun handiko beste osagai batzuk
• Petrolioaren eta gasaren industriako produktuak
• Itsasgarri eraginkorrak eta iraunkorrak

Silikonazko aplikazioen etorkizuna

Teknologiak eta prozesatzeko teknikek aurrera egiten jarraitzen duten heinean, silikonazko aplikazioen sorta hazten joango da. Material eta konposatu berriak garatzetik pieza eta egitura zehatzak diseinatzeraino, silikona ezinbesteko osagaia izango da produktu eta industria ugaritan.

Zergatik da silikona aukera segurua eta ingurumena errespetatzen duena

Silikona produktu askorentzat aukera ezaguna da bere segurtasun ezaugarriengatik. Hona hemen arrazoi batzuk:

• Ftalatorik ez: ftalatoak plastikoetan aurkitu ohi diren produktu kimikoak dira eta gizakien osasunerako kaltegarriak izan daitezke. Silikonak ez du ftalatorik, plastikoaren alternatiba seguruagoa da.
• BPArik gabe: A bisfenola (BPA) plastikoetan aurkitzen den beste produktu kimiko bat da, osasunean eragin negatiboak izan ditzakeena. Silikona BPArik gabekoa da, eta elikagaiak gordetzeko eta prestatzeko aukera osasuntsuagoa da.
• Osasun Kanadako onarpena: Osasun Kanadak elikagai-kaleko silikona segurutzat jo du janaria prestatzeko eta gordetzeko. Ez du erreakzionatzen janari edo edariekin, eta sukaldean erabiltzeko aukera segurua da.

Ingurumenari buruzko gogoetak

Silikona gizakientzat segurua ez ezik, ingurumena errespetatzen duen aukera ere bada. Hona hemen zergatik:

• Iraunkorra: silikona material iraunkorra da, urtez iraun dezakeena, maiz ordezkatzeko eta hondakinen beharra murrizten duena.
• Birziklagarria: silikona birzikla daiteke, ingurumenean duen eragina murriztuz.
• Toxikotasun baxua: silikona toxikotasun baxuko materiala da, hau da, ez du produktu kimiko kaltegarririk isurtzen ingurumenera produkzioan edo botatzean.

Silikona eta plastikoa: zein da alternatiba hobea?

Silikona eta plastikoa hainbat industriatan erabili ohi diren bi material mota dira. Plastikoa hamarkadetan erabili izan den material tradizionala da, eta silikona, berriz, azken urteotan ospea lortu duen konposatu nahiko berria da. Material biek propietate eta erabilera bereziak dituzte, baina haien artean desberdintasun garrantzitsu batzuk daude.

Propietateen aldea

Silikona eta plastikoaren arteko desberdintasun nagusietako bat ekoizteko modua da. Silikona siliziotik ekoizten da, naturan sortzen den elementu egonkorra, eta plastikoa konposatu sintetikoekin egiten da. Horrek esan nahi du silikonak plastikoak ez dituen propietate batzuk dituela, hala nola iraunkorragoa eta beroarekiko erresistenteagoa izatea. Silikona plastikoak baino tenperatura altuagoak jasan ditzake, eta ezin hobea da sukaldaritza eta gozogintza ekipoetan erabiltzeko.

Forman eta moldagarritasunean antzekotasunak eta desberdintasunak

Silikona plastikoa baino iraunkorragoa den arren, ez da hain malgua. Ezin da plastikozko lata bezalako forma ezberdinetan moldatu. Hala ere, silikona hainbat formatan moldatu daiteke, tresna eta sukaldeko ekipamenduetarako aukera ezaguna bihurtuz. Plastikoa tresnak eta sukaldeko ekipoetarako ere erabiltzen da, baina ez da silikona bezain iraunkorra.

Segurtasuna eta propietate elektrikoak

Silikona bere segurtasun eta propietate elektrikoengatik ere ezaguna da. Berotzean produktu kimiko kaltegarriak askatzen ez dituen material ez-toxikoa da, sukaldaritzan eta gozogintzan erabiltzeko segurua da. Isolatzaile elektriko ona ere bada, ekipo elektrikoetan erabiltzeko aproposa da. Plastikoak, berriz, produktu kimiko kaltegarriak askatu ditzake berotzean, eta ez da hain segurua sukaldatzeko eta gozogintzarako.

Garbiketa eta mantentze-lanak

Garbiketari eta mantentzeari dagokionez, silikonak eta plastikoak antzekotasun eta desberdintasun batzuk dituzte. Bi materialak ontzi-garbigailuan garbi daitezke, baina silikona iraunkorragoa da eta tenperatura altuagoak jasan ditzake. Plastikoa tenperatura altuetan okertu eta urtu egin daiteke, silikona baino iraunkortasun txikiagoa bihurtuz.

Ondorioa

Beraz, silikona silizioz eta oxigenoz egindako materiala da, eta gauza askotarako erabiltzen da. 

Ikusten duzu zergatik den hain ezaguna orain, ezta? Beraz, ez izan beldurrik galderak egiteko zerbaiti buruz ziur ez bazaude. Beti eskatu dezakezu lagun bati laguntza. 

Eta ez ahaztu gure gida ikustea silikonari buruzko informazio gehiago lortzeko.

Joost Nusselder naiz, Tools Doctor-en sortzailea, edukien merkaturatzailea eta aita. Ekipamendu berriak probatzea gustatzen zait, eta nire taldearekin batera blogeko artikulu sakonak sortzen ari naiz 2016az geroztik irakurle leialei tresnak eta eskulanak egiteko aholkuak emateko.