Silicone: la guida completa alla storia, alla chimica e alla sicurezza

I siliconi sono polimeri che includono qualsiasi inerte, sintetico composto costituito da unità ripetitive di silossano, che è un gruppo funzionale di due atomi di silicio e un atomo di ossigeno spesso combinato con carbonio e/o idrogeno. Sono tipicamente resistenti al calore e simili alla gomma e sono utilizzati in sigillanti, adesivi, lubrificanti, medicinali, utensili da cucina e isolamento termico ed elettrico.

In questo articolo tratteremo le proprietà del silicone e il suo processo di produzione.

Tutto quello che c'è da sapere sul silicone

Il silicone è un materiale polimerico costituito da molecole chiamate silossani. È un materiale unico composto da silicio, un elemento naturale che si trova nella sabbia e nelle rocce, e ossigeno. Quando questi due elementi vengono combinati, formano un composto che contiene lunghe catene di monomeri ripetuti, che sono legati insieme per creare un prodotto finale.

Come viene prodotto il silicone?

Il silicone viene tipicamente prodotto mescolando silicio puro con altri composti per creare un composto siliconico. Il composto viene quindi sottoposto a una serie di processi scientifici per creare un prodotto finale composto da lunghe catene di monomeri ripetuti. Queste catene sono legate insieme per creare un polimero comunemente noto come silicone.

Quali sono gli usi principali del silicone?

Il silicone è un materiale popolare che viene utilizzato in molti prodotti diversi. Alcuni degli usi più comuni del silicone includono:

• Creazione di sigillanti e adesivi che possono essere utilizzati per unire insieme diversi materiali.
• Produzione di lubrificanti che possono essere utilizzati per ridurre l'attrito tra le parti in movimento.
• Creazione di isolamento termico ed elettrico che può essere utilizzato per proteggere le apparecchiature sensibili dal calore e dall'elettricità.
• Realizzazione di utensili da cucina e altri prodotti da cucina atossici e resistenti al calore.
• Creazione di dispositivi medici e impianti sicuri ed efficaci per i pazienti.

Qual è la differenza tra silicone e siliconi?

Il silicone è un singolo materiale, mentre i siliconi sono un gruppo di materiali composti da silicone. I siliconi sono in genere più duri e durevoli del silicone e sono comunemente usati in prodotti che richiedono un alto livello di qualità e prestazioni.

L'evoluzione del silicone: dal silicio cristallino alla produzione moderna

Nel 1854, Henry Sainte-Claire Deville ottenne il silicio cristallino, che fu una scoperta significativa nel mondo dei materiali e dei composti. Il silicio è un elemento chimico con il simbolo Si e il numero atomico 14. È un solido cristallino duro e fragile con una lucentezza metallica blu-grigia ed è un metalloide e semiconduttore tetravalente. Il silicio è l'ottavo elemento più comune nell'universo per massa, ma raramente si trova nella sua forma pura in natura.

La nascita dei siliconi: la ricerca di Hyde e il nome di Kipping

Nel 1930, JF Hyde condusse la prima ricerca per produrre siliconi commerciali. Successivamente, nel 1940, il chimico inglese Frederich Stanley Kipping, utilizzando le ricerche di Hyde, diede al materiale il nome di “silicones” perché erano “pasticci appiccicosi”. Kipping è stato un pioniere nel campo della chimica organica ed è meglio conosciuto per il suo lavoro sulla chimica dei siliconi. I siliconi sono un gruppo di polimeri sintetici costituiti da unità ripetitive di silossano, che è una catena di atomi di silicio e ossigeno alternati con gruppi organici attaccati agli atomi di silicio.

La chimica dei siliconi: struttura e catene polimeriche

I siliconi sono essenzialmente polimeri con un'unità ripetitiva di silossano. L'unità silossanica è costituita da un atomo di silicio attaccato a due atomi di ossigeno, che a loro volta sono attaccati a gruppi organici. I gruppi organici possono essere metile, etile, fenile o altri gruppi. Le unità silossaniche possono essere unite tra loro per formare catene lineari o catene ramificate. Le catene possono anche essere reticolate per formare una rete tridimensionale. Il materiale risultante è un polimero siliconico con un'ampia varietà di proprietà.

La moderna produzione di siliconi: Corning, Dow e idrolisi

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La moderna produzione di siliconi comporta una varietà di metodi, ma il metodo più comune si basa sull'idrolisi dei composti di silicio. Composti di silicio come il tetracloruro di silicio (SiCl4) o il dimetildiclorosilano (CH3)2SiCl2 vengono fatti reagire con acqua per produrre silossani. I silossani vengono quindi polimerizzati per formare polimeri siliconici. Il processo può essere eseguito utilizzando una varietà di catalizzatori, inclusi acidi come HCl o basi come NaOH.

Le proprietà dei siliconi: forti, resistenti all'acqua e elettricamente isolanti

I siliconi hanno una vasta gamma di proprietà, a seconda dei gruppi organici attaccati agli atomi di silicio e della lunghezza delle catene polimeriche. Alcune delle proprietà dei siliconi includono:

• Forte e durevole
• Resistente all'acqua
• Isolante elettricamente
• Resistente alle alte e basse temperature
• Chimicamente inerte
• Biocompatibl a

I siliconi sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, tra cui:

• Sigillanti e adesivi
• Lubrificanti e rivestimenti
• Dispositivi medici e impianti
• Isolamento elettrico e circuiti stampati
• Componenti automobilistici e aerospaziali
• Prodotti per la cura della persona e cosmetici

Le differenze tra siliconi e altri polimeri

I siliconi sono diversi dagli altri polimeri in diversi modi:

• L'unità ripetitiva nei siliconi è il silossano, mentre altri polimeri hanno unità ripetitive diverse.
• Il legame silicio-ossigeno nel silossano è più forte del legame carbonio-carbonio in altri polimeri, il che conferisce ai siliconi le loro proprietà uniche.
• I siliconi sono più resistenti alle alte e basse temperature rispetto ad altri polimeri.
• I siliconi sono più resistenti all'acqua di altri polimeri.

Il futuro dei siliconi: ricerca avanzata e nuovi prodotti

L'uso dei siliconi continua a crescere e vengono continuamente sviluppati nuovi prodotti. Alcune delle aree di ricerca avanzata sui siliconi includono:

• Lo sviluppo di nuovi catalizzatori per la polimerizzazione dei silossani
• L'uso di acetati di silile e altri composti per modificare le proprietà dei siliconi
• L'uso di reazioni catalizzate da acido e base per produrre nuovi tipi di polimeri siliconici
• L'uso di polimeri siliconici nella formazione di vetro e altri materiali

Il termine "siliconi" rimane un termine comune utilizzato per descrivere un'ampia varietà di materiali a base di silicone e le proprietà di questi materiali continuano ad essere esplorate e comprese.

Dalla sabbia al silicone: l'affascinante processo di produzione del silicone

Il silicone è un polimero ampiamente utilizzato in varie forme e prodotti. Il processo per ottenere le forme desiderate di silicone prevede una serie di passaggi che richiedono i materiali e gli elementi costitutivi giusti. Ecco i componenti e le fasi coinvolte nel processo di produzione:

• Silicio: l'elemento costitutivo principale del silicone è il silicio, che è uno degli elementi più comuni della terra. Viene isolato macinando sabbia di quarzo e applicandovi calore, raggiungendo temperature fino a 2000 gradi Celsius.

• Cloruro di metile: Il silicio è mescolato con cloruro di metile, che è comunemente noto come clorometano. Questa reazione produce clorosilano, che è un intermedio chiave nella produzione di silicone.

• Riscaldamento: il clorosilano viene quindi riscaldato per formare dimetildiclorosilano, che è un precursore del silicone. Questo processo comporta l'applicazione di calore alla miscela, che attiva la reazione e rimuove l'acido cloridrico.

• Elaborazione del polimero: il dimetildiclorosilano viene quindi miscelato con acqua per formare un polimero. Questo polimero può essere ulteriormente lavorato per ottenere diverse forme di silicone, come gli elastomeri, che sono comunemente usati nella fabbricazione di prodotti in gomma.

L'importanza del controllo di qualità nella produzione di silicone

La produzione di silicone richiede un elevato livello di controllo qualità per garantire che il prodotto finale soddisfi gli standard richiesti. I produttori devono garantire che nel processo di produzione vengano utilizzati i componenti giusti e che il processo venga eseguito nelle giuste condizioni. Ecco alcuni dei fattori che i produttori devono considerare:

• Temperatura: il processo di produzione richiede temperature elevate, che possono influire sulla qualità del prodotto finale. I produttori devono garantire che la temperatura sia attentamente controllata per evitare danni al silicone.

• Isolamento del volume: il processo di produzione prevede l'isolamento del volume della reazione per garantire che venga prodotta la giusta quantità di silicone. Ciò richiede un attento monitoraggio e controllo della reazione.

• Reticolazione: alcune forme di silicone richiedono la reticolazione per ottenere le proprietà desiderate. Ciò comporta l'unione delle catene polimeriche per creare un materiale più resistente.

Le forme comuni di silicone nel mercato

Il silicone si trova comunemente in una vasta gamma di prodotti, dagli utensili da cucina ai dispositivi medici. Ecco alcune delle forme più comuni di silicone sul mercato:

• Silicone a bassa densità: questo tipo di silicone è comunemente utilizzato nella produzione di sigillanti e adesivi.

• Elastomeri: sono comunemente usati nella produzione di prodotti in gomma, come guarnizioni e O-ring.

• Silicone per alte temperature: questo tipo di silicone viene utilizzato in applicazioni che richiedono resistenza alle alte temperature, come nell'industria aerospaziale.

La chimica del silicone: esplorazione delle proprietà e della formazione di questo materiale versatile

Il silicone è un materiale sintetico costituito da atomi di silicio, ossigeno, carbonio e idrogeno. È un tipo di polimero, il che significa che è costituito da lunghe catene di molecole che si formano attraverso un processo chiamato polimerizzazione. Il silicone si forma tipicamente attraverso un metodo chiamato idrolisi, che comporta la reazione di composti di silicio con acqua per produrre silossani.

La chimica dei silossani e dei polimeri siliconici

I silossani sono gli elementi costitutivi dei polimeri siliconici. Si formano attraverso la reazione dei composti di silicio con l'acqua, che produce una catena di atomi alternati di silicio e ossigeno. La catena silossanica risultante può essere ulteriormente modificata aggiungendo gruppi organici, come gruppi metile o fenile, per produrre un'ampia varietà di polimeri siliconici.

Uno dei polimeri siliconici più comuni è il polidimetilsilossano (PDMS), che si forma aggiungendo gruppi metilici alla catena silossanica. Il PDMS è un solido cristallino duro e fragile con una lucentezza metallica grigio-blu ed è un membro del gruppo 14 nella tavola periodica. È un tipo di silicone comunemente utilizzato nella produzione di circuiti elettronici e altri prodotti che richiedono un materiale forte e resistente all'acqua.

Le proprietà del silicone e i suoi usi comuni

Il silicone ha una serie di proprietà uniche che lo rendono un materiale popolare per un'ampia varietà di applicazioni. Alcune delle proprietà chiave del silicone includono:

• Elevata stabilità termica
• Resistenza all'acqua
• Bassa tossicità
• Buone proprietà di isolamento elettrico
• Elevata permeabilità ai gas

Queste proprietà rendono il silicone un materiale popolare per un'ampia varietà di prodotti, tra cui:

• Dispositivi medici
• Parti automobilistiche
• Componenti elettronici
• Sigillanti e adesivi
• Prodotti per la cura personale

Il futuro della produzione e dello sviluppo del silicone

La produzione e lo sviluppo del silicone rimane un'area di ricerca attiva per chimici e scienziati dei materiali. Vengono proposti e testati nuovi metodi per la produzione di polimeri siliconici, incluso l'uso di chetoni e acetati di silile nel processo di polimerizzazione. Con lo sviluppo di nuovi polimeri siliconici, è probabile che trovino nuove applicazioni in un'ampia varietà di settori e prodotti.

Le versatili applicazioni del silicone

Il silicone è un ingrediente essenziale in una varietà di prodotti e materiali utilizzati nei settori edile e industriale. La sua capacità di resistere alle alte e basse temperature, resistere agli agenti chimici e agli oli e rimanere stabile in condizioni estreme lo rendono un materiale eccellente per una vasta gamma di applicazioni, tra cui:

• Rivestimenti e adesivi
• Isolanti e filler (ecco come usare quelli giusti)
• Lubrificanti e ingranaggi per motori automobilistici
• Oli speciali e prodotti di finitura
• Vetratura e materiali di finitura

Industrie elettroniche e aerospaziali

I siliconi sono anche comunemente usati nell'industria elettronica e aerospaziale grazie alle loro proprietà uniche, tra cui:

• Efficace isolamento e resistenza alle alte temperature e agli agenti chimici
• Capacità di colmare le lacune e fornire ammortizzazione per componenti delicati
• Prestazioni stabili e di lunga durata in ambienti estremi

Applicazioni mediche e cosmetiche

Il gel di silicone è un ingrediente importante nei prodotti medici e cosmetici grazie alla sua elevata biocompatibilità e capacità di imitare le proprietà del tessuto umano. Alcuni usi specifici includono:

• Protesi mammarie, protesi testicolari e protesi pettorali
• Bende e medicazioni
• Lenti a contatto
• Trattamenti per cicatrici e prodotti per la cura delle ferite

Applicazioni speciali

Il silicone è utilizzato anche in una varietà di applicazioni speciali, tra cui:

• Produzione gomma e resina
• Microfluidica e altri componenti di alta precisione
• Prodotti dell'industria petrolifera e del gas
• Adesivi efficaci e di lunga durata

Il futuro delle applicazioni in silicone

Poiché la tecnologia e le tecniche di lavorazione continuano ad avanzare, la gamma di applicazioni in silicone continuerà a crescere. Dallo sviluppo di nuovi materiali e composti alla progettazione di parti e strutture specifiche, il silicone rimarrà un ingrediente essenziale in un'ampia varietà di prodotti e settori.

Perché il silicone è una scelta sicura ed ecologica

Il silicone è una scelta popolare per molti prodotti grazie alle sue caratteristiche di sicurezza. Ecco alcuni motivi:

• Nessun ftalato: gli ftalati sono sostanze chimiche che si trovano comunemente nella plastica e possono essere dannose per la salute umana. Il silicone non contiene ftalati, il che lo rende un'alternativa più sicura alla plastica.
• Nessun BPA: il bisfenolo A (BPA) è un'altra sostanza chimica presente nella plastica che può avere effetti negativi sulla salute. Il silicone è privo di BPA, il che lo rende un'opzione più salutare per la conservazione e la cottura degli alimenti.
• Approvato da Health Canada: Health Canada ha ritenuto il silicone alimentare sicuro per la cottura e la conservazione degli alimenti. Non reagisce con cibi o bevande, rendendolo una scelta sicura per l'uso in cucina.

Considerazioni ambientali

Il silicone non è solo sicuro per l'uomo, ma è anche una scelta rispettosa dell'ambiente. Ecco perché:

• Durevole: il silicone è un materiale durevole che può durare per anni, riducendo la necessità di frequenti sostituzioni e sprechi.
• Riciclabile: il silicone può essere riciclato, riducendo il suo impatto sull'ambiente.
• Bassa tossicità: il silicone è un materiale a bassa tossicità, il che significa che non rilascia sostanze chimiche nocive nell'ambiente durante la produzione o lo smaltimento.

Silicone vs plastica: qual è l'alternativa migliore?

Il silicone e la plastica sono due tipi di materiali comunemente utilizzati in vari settori. La plastica è un materiale tradizionale utilizzato da decenni, mentre il silicone è un composto relativamente nuovo che ha guadagnato popolarità negli ultimi anni. Entrambi i materiali hanno le proprie proprietà e usi unici, ma ci sono alcune differenze importanti tra loro.

Differenza nelle proprietà

Una delle principali differenze tra silicone e plastica è il modo in cui vengono prodotti. Il silicone è prodotto dal silicio, un elemento stabile presente in natura, mentre la plastica è composta da composti sintetici. Ciò significa che il silicone ha alcune proprietà che la plastica non ha, come essere più durevole e resistente al calore. Il silicone può resistere a temperature più elevate rispetto alla plastica, rendendolo ideale per l'uso in attrezzature da cucina e da forno.

Somiglianze e differenze di forma e modellabilità

Sebbene il silicone sia più resistente della plastica, non è così flessibile. Non può essere modellato in forme diverse come la lattina di plastica. Tuttavia, il silicone può essere modellato in una varietà di forme, rendendolo una scelta popolare per utensili e attrezzature da cucina. La plastica è anche comunemente usata per utensili e attrezzature da cucina, ma non è resistente come il silicone.

Sicurezza e proprietà elettriche

Il silicone è anche noto per le sue proprietà elettriche e di sicurezza. È un materiale atossico che non rilascia sostanze chimiche nocive quando riscaldato, rendendolo sicuro per l'uso in cucina e in forno. È anche un buon isolante elettrico, che lo rende ideale per l'uso in apparecchiature elettriche. La plastica, d'altra parte, può rilasciare sostanze chimiche dannose se riscaldata, rendendola un'opzione meno sicura per cucinare e cuocere al forno.

Pulizia e manutenzione

Quando si tratta di pulizia e manutenzione, il silicone e la plastica presentano alcune somiglianze e differenze. Entrambi i materiali possono essere lavati in lavastoviglie, ma il silicone è più resistente e resiste a temperature più elevate. La plastica può deformarsi e sciogliersi a temperature elevate, rendendola meno resistente del silicone.

Conclusione

Quindi, il silicone è un materiale fatto di silicio e ossigeno, ed è usato per molte cose. 

Puoi capire perché è così popolare ora, vero? Quindi, non aver paura di fare domande se non sei sicuro di qualcosa. Puoi sempre chiedere aiuto a un amico. 

E non dimenticare di consultare la nostra guida per ulteriori informazioni sul silicone.

Sono Joost Nusselder, il fondatore di Tools Doctor, marketer di contenuti e papà. Adoro provare nuove apparecchiature e, insieme al mio team, dal 2016 creo articoli di blog approfonditi per aiutare i lettori fedeli con strumenti e suggerimenti per la creazione.