Silikon: Potpuni vodič kroz povijest, kemiju i sigurnost

Silikoni su polimeri koji uključuju sve inertne, sintetički spoj sastavljen od ponavljajućih jedinica siloksana, koji je funkcionalna skupina od dva atoma silicija i jednog atoma kisika često u kombinaciji s ugljikom i/ili vodikom. Obično su otporni na toplinu i nalik su gumi, a koriste se u brtvilima, ljepila, maziva, lijekovi, posuđe za kuhanje, te toplinska i električna izolacija.

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

Sve što trebate znati o silikonu

Silikon je polimerni materijal sastavljen od molekula koje se nazivaju siloksani. To je jedinstveni materijal koji se sastoji od silicija, prirodnog elementa koji se nalazi u pijesku i stijenama, i kisika. Kada se ova dva elementa spoje, oni tvore spoj koji sadrži duge lance ponavljajućih monomera, 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 stvorio silikonski spoj. Spoj zatim prolazi kroz niz znanstvenih procesa kako bi se stvorio konačni proizvod koji se sastoji od dugih lanaca monomera koji se ponavljaju. Ovi su lanci međusobno povezani kako bi stvorili polimer koji je općenito poznat kao silikon.

Koje su primarne namjene silikona?

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

• Stvaranje brtvila i ljepila koja 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 struje.
• Izrada posuđa za kuhanje i drugih kuhinjskih proizvoda koji su netoksični i otporni na toplinu.
• Stvaranje medicinskih uređaja i implantata koji su sigurni i učinkoviti za pacijente.

Koja je razlika između silikona i silikona?

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

Evolucija silikona: od kristalnog silicija do moderne proizvodnje

Godine 1854. Henry Sainte-Claire Deville dobio je kristalni silicij, što je bilo značajno otkriće u svijetu materijala i spojeva. Silicij je kemijski element sa simbolom Si i atomskim brojem 14. Tvrda je, krhka kristalna krutina s plavo-sivim metalnim sjajem te je četverovalentni metaloid i poluvodič. Silicij je osmi najčešći element u svemiru po masi, ali se rijetko nalazi u čistom obliku u prirodi.

Rođenje silikona: Hydeovo istraživanje i Kippingovo imenovanje

Godine 1930. JF Hyde pokrenuo je prvo istraživanje za proizvodnju komercijalnih silikona. Kasnije, 1940. godine, engleski kemičar, Frederich Stanley Kipping, koristeći Hydeovo istraživanje, dao je materijalu naziv “silikoni” jer su bili “ljepljive kaše”. Kipping je bio pionir na polju organske kemije i najpoznatiji je po svom radu na kemiji silikona. Silikoni su skupina sintetičkih polimera sastavljenih od ponavljajućih jedinica siloksana, koji je lanac izmjeničnih atoma silicija i kisika s organskim skupinama vezanim za atome silicija.

Kemija silikona: Struktura i polimerni lanci

Silikoni su u biti polimeri s ponavljajućom jedinicom siloksana. Siloksanska jedinica sastoji se od atoma silicija vezanog za dva atoma kisika, koji su opet vezani za organske skupine. Organske skupine mogu biti metil, etil, fenil ili druge skupine. Jedinice siloksana mogu se spojiti u linearne ili razgranate lance. Lanci se također mogu umrežiti u trodimenzionalnu mrežu. Dobiveni materijal je silikonski polimer sa širokim rasponom svojstava.

Moderna proizvodnja silikona: Corning, Dow i hidroliza

How to strip wire fast

Share

Watch on

Suvremena proizvodnja silikona uključuje različite metode, no najčešća se temelji na hidrolizi spojeva silicija. Silicijevi spojevi kao što je silicij tetraklorid (SiCl4) ili dimetildiklorosilan (CH3)2SiCl2 reagiraju s vodom kako bi se proizveli siloksani. Siloksani se zatim polimeriziraju u silikonske polimere. Proces se može izvesti korištenjem različitih katalizatora, uključujući kiseline kao što je HCl ili baze kao što je NaOH.

Svojstva silikona: jaki, vodootporni i električki izolirani

Silikoni imaju širok raspon svojstava, ovisno o organskim skupinama vezanim za atome silicija i duljini polimernih lanaca. Neka od svojstava silikona uključuju:

• Snažan i izdržljiv
• Vodootporan
• Električno izolacijski
• Otporan na visoke i niske temperature
• Kemijski inertan
• Biocompatibl se

Silikoni se koriste u širokom rasponu primjena, uključujući:

• Brtvila i ljepila
• Maziva i premazi
• Medicinski uređaji i implantati
• Električna izolacija i strujne ploče
• Automobilske i zrakoplovne komponente
• Proizvodi za osobnu njegu i kozmetika

Razlike između silikona i drugih polimera

Silikoni se razlikuju od ostalih polimera na nekoliko načina:

• Jedinica koja se ponavlja u silikonima je siloksan, dok drugi polimeri imaju različite jedinice koje se ponavljaju.
• Veza silicij-kisik u siloksanu jača je 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 drugih 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 kiselina i baza kataliziranih reakcija za proizvodnju novih vrsta silikonskih polimera
• Upotreba silikonskih polimera u izradi stakla i drugih materijala

Izraz "silikoni" ostaje uobičajeni izraz koji se koristi za opisivanje širokog spektra materijala na bazi silikona, a svojstva tih materijala nastavljaju se istraživati ​​i razumjeti.

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 elemente. Ovo su komponente i koraci uključeni u proces proizvodnje:

• Silicij: primarni građevni element silikona je silicij, koji je jedan od najčešćih elemenata na Zemlji. Izolira se mljevenjem kvarcnog pijeska i zagrijavanjem, dostižući temperature do 2000 stupnjeva Celzijusa.

• Metil klorid: Silicij se miješa s metil kloridom, koji je općenito poznat kao klorometan. Ova reakcija proizvodi klorosilan, koji je ključni intermedijer u proizvodnji silikona.

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

• Obrada polimera: Dimetildiklorosilan se zatim pomiješa s vodom kako bi nastao polimer. Ovaj se polimer može dalje obrađivati ​​kako bi se dobili različiti oblici silikona, kao što su elastomeri, koji se obično koriste u proizvodnji gumenih proizvoda.

Važnost kontrole kvalitete u proizvodnji silikona

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

• Temperatura: Proizvodni proces zahtijeva visoke temperature, što može utjecati na kvalitetu konačnog 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 osiguralo da je proizvedena prava količina silikona. To zahtijeva pažljivo praćenje i kontrolu reakcije.

• Umrežavanje: Neki oblici silikona zahtijevaju umrežavanje kako bi se postigla željena svojstva. To uključuje spajanje polimernih lanaca kako bi se stvorio jači materijal.

Uobičajeni oblici silikona na tržištu

Silikon se često nalazi u nizu proizvoda, od kuhinjskog pribora do medicinskih uređaja. Ovdje su neki od najčešćih oblika silikona na tržištu:

• Silikon niske gustoće: Ova vrsta silikona obično se koristi u proizvodnji brtvila i ljepila.

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

• Silikon za visoke temperature: Ova vrsta silikona koristi se u aplikacijama koje zahtijevaju otpornost na visoke temperature, kao što je zrakoplovna industrija.

Kemija silikona: Istraživanje svojstava i formiranja ovog svestranog materijala

Silikon je sintetski materijal koji se sastoji od atoma silicija, kisika, ugljika i vodika. To je vrsta polimera, što znači da se sastoji od dugih lanaca molekula koje nastaju kroz proces koji se zove polimerizacija. Silikon se obično formira metodom koja se naziva hidroliza, a koja uključuje reakciju spojeva silicija s vodom kako bi se proizveli siloksani.

Kemija siloksana i silikonskih polimera

Siloksani su građevni blokovi silikonskih polimera. Nastaju reakcijom spojeva silicija s vodom, koja proizvodi lanac izmjeničnih atoma silicija i kisika. Rezultirajući siloksanski lanac može se dalje modificirati dodavanjem organskih skupina, poput metilnih ili fenilnih skupina, kako bi se proizveo širok izbor silikonskih polimera.

Jedan od najčešćih silikonskih polimera je polidimetilsiloksan (PDMS), koji nastaje dodavanjem metilnih skupina siloksanskom lancu. PDMS je tvrda, krhka kristalna krutina s plavo-sivim metalnim sjajem i član je skupine 14 u periodnom sustavu. To je vrsta silikona koja se obično koristi u proizvodnji elektroničkih sklopova i drugih proizvoda koji zahtijevaju jak materijal otporan na vodu.

Svojstva silikona i njegova uobičajena uporaba

Silikon ima niz jedinstvenih svojstava koja ga čine popularnim materijalom za razne primjene. Neka od ključnih svojstava silikona uključuju:

• Visoka toplinska stabilnost
• Otpornost na vodu
• Niska toksičnost
• Dobra električna izolacijska svojstva
• Visoka propusnost plina

Ova svojstva čine silikon popularnim materijalom za široku paletu proizvoda, uključujući:

• Medicinski proizvodi
• Automobilski dijelovi
• Elektroničke komponente
• Brtvila i ljepila
• Proizvodi za osobnu njegu

Budućnost proizvodnje i razvoja silikona

Proizvodnja i razvoj silikona ostaje aktivno područje istraživanja za kemičare i znanstvenike o materijalima. Predlažu se i testiraju nove metode za proizvodnju silikonskih polimera, uključujući korištenje ketona i silil acetata u procesu polimerizacije. Kako se razvijaju novi silikonski polimeri, vjerojatno će pronaći 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, otporan je na kemikalije i ulja i ostane stabilan u ekstremnim uvjetima, što ga čini izvrsnim materijalom za niz primjena, uključujući:

• Premazi i ljepila
• Izolatori i punila (evo kako koristiti one prave)
• Maziva i zupčanici za automobilske motore
• Specijalna ulja i proizvodi za završnu obradu
• Ostakljenje i završni materijali

Elektronička i zrakoplovna industrija

Silikoni se također često koriste u elektroničkoj i zrakoplovnoj industriji zbog svojih jedinstvenih svojstava, uključujući:

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

Medicinske i kozmetičke primjene

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

• Prsni implantati, implantati za testise i prsni implantati
• Zavoji i zavoji
• Kontaktne leće
• Liječenje ožiljaka i proizvodi za njegu rana

Specijalne prijave

Silikon se također koristi u raznim posebnim aplikacijama, uključujući:

• Proizvodnja gume i smole
• Mikrofluidika i druge visokoprecizne komponente
• Proizvodi industrije nafte i plina
• Učinkovita i dugotrajna ljepila

Budućnost primjene silikona

Kako tehnologija i tehnike obrade nastavljaju napredovati, raspon primjene silikona samo će rasti. Od razvoja novih materijala i spojeva do dizajniranja specifičnih dijelova i struktura, silikon će ostati bitan sastojak u širokoj paleti proizvoda i industrija.

Zašto je silikon siguran i ekološki prihvatljiv izbor

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

• Bez ftalata: Ftalati su kemikalije koje se često nalaze u plastici i mogu biti štetne za ljudsko zdravlje. Silikon ne sadrži ftalate, što ga čini sigurnijom alternativom plastici.
• Bez BPA: Bisfenol A (BPA) još je jedna kemikalija pronađena u plastici koja može imati negativne učinke na zdravlje. Silikon ne sadrži BPA, što ga čini zdravijom opcijom za čuvanje i kuhanje hrane.
• Odobreno Ministarstvom zdravstva Kanade: Ministarstvo zdravlja Kanade smatra silikon za hranu sigurnim za kuhanje i skladištenje hrane. Ne reagira s hranom ili pićem, što ga čini sigurnim izborom za kuhinjsku upotrebu.

Razmatranja okoliša

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, čime se smanjuje njegov utjecaj na okoliš.
• Niska toksičnost: Silikon je materijal niske toksičnosti, što znači da ne ispušta štetne kemikalije u okoliš tijekom proizvodnje ili odlaganja.

Silikon naspram plastike: koja je bolja alternativa?

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

Razlika u svojstvima

Jedna od glavnih razlika između silikona i plastike je način njihove proizvodnje. Silikon se proizvodi od silicija, prirodnog stabilnog elementa, dok se plastika proizvodi od sintetičkih spojeva. To znači da silikon ima neka svojstva koja plastika nema, kao što je izdržljivost i otpornost 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 toliko fleksibilan. Ne može se oblikovati u različite oblike poput plastike. Međutim, silikon se može oblikovati u različite oblike, što ga čini popularnim izborom za posuđe i kuhinjsku opremu. Plastika se također često koristi za posuđe i kuhinjsku opremu, ali nije tako izdržljiva kao silikon.

Sigurnosna i električna svojstva

Silikon je također poznat po svojim sigurnosnim i električnim svojstvima. To je netoksičan materijal koji ne otpušta štetne kemikalije kada se zagrijava, što ga čini sigurnim za upotrebu pri kuhanju i pečenju. Također je dobar električni izolator, što ga čini idealnim za upotrebu u električnoj opremi. Plastika, s druge strane, može ispuštati štetne kemikalije kada se zagrijava, što je čini manje sigurnom opcijom za kuhanje i pečenje.

Čišćenje i održavanje

Kad je riječ o čišćenju i održavanju, silikon i plastika imaju neke sličnosti i razlike. Oba materijala mogu se prati u perilici posuđa, no silikon je izdržljiviji i podnosi više temperature. Plastika se može iskriviti i rastopiti na visokim temperaturama, što je čini manje izdržljivom od silikona.

Zaključak

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

Sada vidite zašto je tako popularan, zar ne? Dakle, ne bojte se postavljati pitanja ako u nešto niste sigurni. Uvijek možete zamoliti prijatelja za pomoć. 

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

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