실리콘은 불활성, 인조 XNUMX개의 규소 원자와 XNUMX개의 산소 원자가 종종 탄소 및/또는 수소와 결합하는 관능기인 실록산의 반복 단위로 구성된 화합물. 그들은 일반적으로 내열성 및 고무와 유사하며 실란트에 사용됩니다. 접착제, 윤활제, 의약품, 조리기구 및 열 및 전기 절연.
이 기사에서는 실리콘의 특성과 제조 공정을 다룰 것입니다.
이 게시물에서 다룰 내용은 다음과 같습니다.
실리콘에 대해 알아야 할 모든 것
실리콘은 실록산이라는 분자로 구성된 고분자 물질입니다. 모래와 바위에서 발견되는 천연 원소인 실리콘과 산소로 구성된 독특한 소재입니다. 이 두 가지 요소가 결합되면 반복되는 모노머의 긴 사슬을 포함하는 화합물을 형성하며, 최종 제품을 만들기 위해 함께 결합됩니다.
실리콘은 어떻게 생산됩니까?
실리콘은 일반적으로 순수한 실리콘을 다른 화합물과 혼합하여 실리콘 화합물을 만들어 생산합니다. 그런 다음 화합물은 일련의 과학적 프로세스를 거쳐 반복되는 모노머의 긴 사슬로 구성된 최종 제품을 만듭니다. 이 사슬은 함께 결합되어 일반적으로 실리콘으로 알려진 폴리머를 생성합니다.
실리콘의 주요 용도는 무엇입니까?
실리콘은 다양한 제품에 많이 사용되는 인기 있는 소재입니다. 실리콘의 가장 일반적인 용도는 다음과 같습니다.
- 서로 다른 재료를 함께 접착하는 데 사용할 수 있는 실런트 및 접착제 생성.
- 움직이는 부품 사이의 마찰을 줄이는 데 사용할 수 있는 윤활제를 생산합니다.
- 민감한 장비를 열과 전기로부터 보호하는 데 사용할 수 있는 열 및 전기 절연을 생성합니다.
- 독성이 없고 열에 강한 조리 도구 및 기타 주방 제품을 만듭니다.
- 환자에게 안전하고 효과적인 의료 기기 및 임플란트를 만듭니다.
실리콘과 실리콘의 차이점은 무엇입니까?
실리콘은 단일 소재인 반면 실리콘은 실리콘으로 구성된 소재 그룹입니다. 실리콘은 일반적으로 실리콘보다 단단하고 내구성이 뛰어나며 높은 수준의 품질과 성능을 요구하는 제품에 일반적으로 사용됩니다.
실리콘의 진화: 결정질 실리콘에서 현대 생산까지
1854년에 Henry Sainte-Claire Deville은 결정질 실리콘을 얻었는데, 이는 재료 및 화합물의 세계에서 중요한 발견이었습니다. 규소는 기호 Si와 원자 번호 14의 화학 원소입니다. 청회색 금속 광택을 지닌 단단하고 부서지기 쉬운 결정질 고체이며 XNUMX가 준금속 및 반도체입니다. 규소는 질량 기준으로 우주에서 XNUMX번째로 흔한 원소이지만 자연에서 순수한 형태로 발견되는 경우는 거의 없습니다.
실리콘의 탄생: Hyde의 연구와 Kipping의 명명
1930년 JF Hyde는 상업용 실리콘을 생산하기 위한 최초의 연구를 수행했습니다. 나중에 1940년에 영국의 화학자 Frederich Stanley Kipping은 Hyde의 연구를 사용하여 실리콘이 "끈적끈적한 엉망"이기 때문에 물질에 "실리콘"이라는 이름을 붙였습니다. Kipping은 유기 화학 분야의 선구자였으며 실리콘 화학에 대한 연구로 가장 잘 알려져 있습니다. 실리콘은 실록산의 반복 단위로 구성된 합성 폴리머 그룹으로, 실리콘 원자에 부착된 유기 그룹과 함께 실리콘과 산소 원자가 번갈아 연결된 사슬입니다.
실리콘의 화학: 구조 및 고분자 사슬
실리콘은 본질적으로 실록산의 반복 단위를 가진 중합체입니다. 실록산 단위는 XNUMX개의 산소 원자에 결합된 규소 원자로 구성되며, 이들은 다시 유기 그룹에 결합됩니다. 유기 그룹은 메틸, 에틸, 페닐 또는 기타 그룹일 수 있습니다. 실록산 단위는 함께 연결되어 선형 사슬 또는 분지형 사슬을 형성할 수 있습니다. 체인은 또한 교차 연결되어 XNUMX차원 네트워크를 형성할 수 있습니다. 결과물은 다양한 특성을 지닌 실리콘 폴리머입니다.
실리콘의 현대적 생산: Corning, Dow 및 Hydrolysis
현대의 실리콘 생산에는 다양한 방법이 사용되지만 가장 일반적인 방법은 실리콘 화합물의 가수분해를 기반으로 합니다. 사염화규소(SiCl4) 또는 디메틸디클로로실란(CH3)2SiCl2와 같은 규소 화합물은 물과 반응하여 실록산을 생성합니다. 그런 다음 실록산은 중합되어 실리콘 중합체를 형성합니다. 이 공정은 HCl과 같은 산 또는 NaOH와 같은 염기를 포함한 다양한 촉매를 사용하여 수행할 수 있습니다.
실리콘의 특성: 강력하고 내수성이며 전기 절연성
실리콘은 실리콘 원자에 부착된 유기 그룹과 폴리머 사슬의 길이에 따라 다양한 특성을 가지고 있습니다. 실리콘의 일부 특성은 다음과 같습니다.
- 견고하고 내구성이 강한
- 방수 기능
- 전기 절연
- 고온 및 저온에 강함
- 화학적으로 불활성
- 에 Biocompatibl
실리콘은 다음을 포함하여 광범위한 응용 분야에서 사용됩니다.
- 실란트 및 접착제
- 윤활유 및 코팅
- 의료 기기 및 임플란트
- 전기 절연 및 회로 기판
- 자동차 및 항공우주 부품
- 퍼스널 케어 제품 및 화장품
실리콘과 다른 폴리머의 차이점
실리콘은 여러 면에서 다른 폴리머와 다릅니다.
- 실리콘의 반복 단위는 실록산인 반면 다른 폴리머는 반복 단위가 다릅니다.
- 실록산의 규소-산소 결합은 다른 중합체의 탄소-탄소 결합보다 강하여 실리콘에 고유한 특성을 부여합니다.
- 실리콘은 다른 폴리머보다 고온 및 저온에 더 강합니다.
- 실리콘은 다른 폴리머보다 내수성이 뛰어납니다.
실리콘의 미래: 고급 연구 및 신제품
실리콘의 사용은 계속해서 증가하고 있으며, 항상 새로운 제품이 개발되고 있습니다. 실리콘에 대한 고급 연구 분야는 다음과 같습니다.
- 실록산 중합을 위한 새로운 촉매 개발
- 실리콘의 특성을 수정하기 위한 실릴 아세테이트 및 기타 화합물의 사용
- 새로운 유형의 실리콘 폴리머 생산을 위한 산 및 염기 촉매 반응의 사용
- 유리 및 기타 재료 형성에 실리콘 중합체 사용
"실리콘"이라는 용어는 다양한 실리콘 기반 재료를 설명하는 데 사용되는 일반적인 용어로 남아 있으며 이러한 재료의 특성은 계속해서 탐구되고 이해됩니다.
모래에서 실리콘으로: 매혹적인 실리콘 생산 과정
실리콘은 다양한 형태와 제품에 널리 사용되는 고분자입니다. 원하는 형태의 실리콘을 만드는 과정에는 올바른 재료와 빌딩 블록이 필요한 일련의 단계가 포함됩니다. 생산 공정과 관련된 구성 요소 및 단계는 다음과 같습니다.
- 규소: 규소의 기본 구성 요소는 지구에서 가장 흔한 원소 중 하나인 규소입니다. 석영 모래를 갈고 열을 가하여 섭씨 2000도에 이르는 온도에 도달함으로써 격리됩니다.
- 메틸 클로라이드: 실리콘은 일반적으로 클로로메탄으로 알려진 메틸 클로라이드와 혼합됩니다. 이 반응은 실리콘 생산의 핵심 중간체인 클로로실란을 생성합니다.
- 가열: 클로로실란을 가열하여 실리콘의 전구체인 디메틸디클로로실란을 형성합니다. 이 공정은 혼합물에 열을 가하여 반응을 활성화하고 염산을 제거합니다.
- 고분자 가공: 디메틸디클로로실란은 물과 혼합되어 고분자를 형성합니다. 이 중합체는 고무 제품 제조에 일반적으로 사용되는 엘라스토머와 같은 다양한 형태의 실리콘을 얻기 위해 추가로 가공될 수 있습니다.
실리콘 생산에서 품질 관리의 중요성
실리콘 생산에는 최종 제품이 요구되는 표준을 충족하도록 높은 수준의 품질 관리가 필요합니다. 제조업체는 올바른 구성 요소가 생산 프로세스에 사용되고 올바른 조건에서 프로세스가 수행되는지 확인해야 합니다. 제조업체가 고려해야 할 몇 가지 요소는 다음과 같습니다.
- 온도: 생산 공정에는 고온이 필요하며 이는 최종 제품의 품질에 영향을 줄 수 있습니다. 제조업체는 실리콘이 손상되지 않도록 온도를 주의 깊게 제어해야 합니다.
- 부피 분리: 생산 공정에는 적절한 양의 실리콘이 생성되도록 반응 부피를 분리하는 작업이 포함됩니다. 이를 위해서는 반응을 주의 깊게 모니터링하고 제어해야 합니다.
- 가교: 일부 형태의 실리콘은 원하는 특성을 얻기 위해 가교가 필요합니다. 여기에는 더 강한 재료를 만들기 위해 폴리머 사슬을 함께 결합하는 작업이 포함됩니다.
시장에서 흔히 볼 수 있는 실리콘 형태
실리콘은 주방 용품에서 의료 기기에 이르기까지 다양한 제품에서 흔히 볼 수 있습니다. 시장에서 가장 일반적인 형태의 실리콘은 다음과 같습니다.
- 저밀도 실리콘: 이 유형의 실리콘은 실란트 및 접착제 제조에 일반적으로 사용됩니다.
- 엘라스토머: 개스킷 및 O-링과 같은 고무 제품 제조에 일반적으로 사용됩니다.
- 고온 실리콘: 이 유형의 실리콘은 항공우주 산업과 같이 고온 저항이 필요한 응용 분야에 사용됩니다.
실리콘의 화학: 이 다재다능한 재료의 특성 및 형성 탐색
실리콘은 실리콘, 산소, 탄소 및 수소 원자로 구성된 합성 물질입니다. 폴리머의 일종으로 중합이라는 과정을 통해 형성되는 긴 분자 사슬로 구성되어 있음을 의미합니다. 실리콘은 일반적으로 실리콘 화합물을 물과 반응시켜 실록산을 생성하는 가수분해라는 방법을 통해 형성됩니다.
실록산과 실리콘 중합체의 화학
실록산은 실리콘 폴리머의 빌딩 블록입니다. 그들은 규소 화합물과 물의 반응을 통해 형성되며, 이는 규소와 산소 원자가 번갈아 연결된 사슬을 생성합니다. 생성된 실록산 사슬은 메틸 또는 페닐 그룹과 같은 유기 그룹을 추가하여 추가로 변형되어 다양한 실리콘 폴리머를 생성할 수 있습니다.
가장 일반적인 실리콘 폴리머 중 하나는 실록산 사슬에 메틸 그룹을 추가하여 형성되는 폴리디메틸실록산(PDMS)입니다. PDMS는 청회색 금속 광택을 지닌 단단하고 부서지기 쉬운 결정체 고체이며 주기율표에서 14족에 속합니다. 전자 회로 및 기타 강하고 방수성 소재가 필요한 제품 생산에 일반적으로 사용되는 실리콘 유형입니다.
실리콘의 특성과 일반적인 용도
실리콘은 다양한 응용 분야에서 널리 사용되는 소재로 만드는 여러 고유한 특성을 가지고 있습니다. 실리콘의 주요 특성 중 일부는 다음과 같습니다.
- 높은 열 안정성
- 물 저항
- 낮은 독성
- 우수한 전기 절연 특성
- 높은 가스 투과성
이러한 특성으로 인해 실리콘은 다음과 같은 다양한 제품에 널리 사용되는 소재입니다.
- 의료 기기
- 자동차 부품
- 전자 부품
- 실란트 및 접착제
- 퍼스널 케어 제품
실리콘 생산 및 개발의 미래
실리콘 생산 및 개발은 화학자와 재료 과학자를 위한 활발한 연구 분야로 남아 있습니다. 중합 공정에서 케톤 및 실릴 아세테이트를 사용하는 것을 포함하여 실리콘 폴리머를 생산하는 새로운 방법이 제안되고 테스트되고 있습니다. 새로운 실리콘 폴리머가 개발됨에 따라 다양한 산업 및 제품에서 새로운 응용 분야를 찾을 가능성이 높습니다.
실리콘의 다양한 응용
실리콘은 건설 및 산업 분야에서 사용되는 다양한 제품 및 재료의 필수 성분입니다. 고온 및 저온을 견디고 화학 물질 및 오일에 저항하며 극한 조건에서 안정적으로 유지되는 능력은 다음을 포함한 다양한 응용 분야에서 탁월한 소재입니다.
- 코팅 및 접착제
- 절연체 및 필러 (올바른 필러를 사용하는 방법은 다음과 같습니다)
- 자동차 엔진 윤활유 및 기어
- 특수 오일 및 마감 제품
- 글레이징 및 마감재
전자 및 항공 우주 산업
실리콘은 또한 다음과 같은 고유한 특성으로 인해 전자 및 항공우주 산업에서 일반적으로 사용됩니다.
- 고온 및 화학 물질에 대한 효과적인 절연 및 내성
- 틈새를 메우고 섬세한 부품에 완충 기능을 제공하는 기능
- 극한 환경에서 안정적이고 오래 지속되는 성능
의료 및 화장품 응용
실리콘 젤은 높은 생체 적합성과 인체 조직의 특성을 모방하는 능력으로 인해 의료 및 화장품의 중요한 성분입니다. 일부 특정 용도는 다음과 같습니다.
- 유방 보형물, 고환 보형물 및 가슴 보형물
- 붕대 및 드레싱
- 콘텍트 렌즈
- 흉터 치료 및 상처 관리 제품
특수 응용 분야
실리콘은 다음과 같은 다양한 특수 응용 분야에도 사용됩니다.
- 고무 및 수지 생산
- 미세유체 및 기타 고정밀 부품
- 석유 및 가스 산업 제품
- 효과적이고 오래 지속되는 접착제
실리콘 응용 분야의 미래
기술 및 처리 기술이 계속 발전함에 따라 실리콘 적용 범위는 계속해서 증가할 것입니다. 새로운 재료 및 화합물 개발에서 특정 부품 및 구조 설계에 이르기까지 실리콘은 다양한 제품 및 산업에서 필수적인 요소로 남을 것입니다.
실리콘이 안전하고 환경 친화적인 선택인 이유
실리콘은 안전 기능으로 인해 많은 제품에서 인기 있는 선택입니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
- 프탈레이트 없음: 프탈레이트는 플라스틱에서 흔히 발견되는 화학 물질이며 인체 건강에 해로울 수 있습니다. 실리콘에는 프탈레이트가 포함되어 있지 않아 플라스틱보다 더 안전한 대안입니다.
- BPA 없음: 비스페놀 A(BPA)는 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 플라스틱에서 발견되는 또 다른 화학 물질입니다. 실리콘에는 BPA가 없으므로 식품 보관 및 요리에 더 건강한 옵션입니다.
- 캐나다 보건부 승인: 캐나다 보건부는 식품 조리 및 보관에 식품 등급 실리콘이 안전한 것으로 간주했습니다. 음식이나 음료와 반응하지 않아 주방에서 사용하기에 안전한 선택입니다.
환경 고려 사항
실리콘은 인간에게 안전할 뿐만 아니라 환경 친화적인 선택이기도 합니다. 이유는 다음과 같습니다.
- 내구성: 실리콘은 수년 동안 사용할 수 있는 내구성이 뛰어난 소재로 잦은 교체와 낭비의 필요성을 줄입니다.
- 재활용 가능: 실리콘은 재활용이 가능하여 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.
- 낮은 독성: 실리콘은 독성이 낮은 물질로 생산 또는 폐기 중에 환경에 유해한 화학 물질을 방출하지 않습니다.
실리콘 대 플라스틱: 더 나은 대안은 무엇입니까?
실리콘과 플라스틱은 다양한 산업 분야에서 일반적으로 사용되는 두 가지 유형의 재료입니다. 플라스틱은 수십 년 동안 사용된 전통적인 소재인 반면 실리콘은 최근 몇 년 동안 인기를 얻은 비교적 새로운 화합물입니다. 두 재료 모두 고유한 특성과 용도가 있지만 두 재료 사이에는 몇 가지 중요한 차이점이 있습니다.
속성의 차이
실리콘과 플라스틱의 주요 차이점 중 하나는 생산 방식입니다. 실리콘은 자연적으로 발생하는 안정적인 원소인 실리콘에서 생산되는 반면 플라스틱은 합성 화합물로 만들어집니다. 이는 실리콘이 플라스틱이 갖지 못한 몇 가지 특성(예: 내구성 및 내열성)을 가지고 있음을 의미합니다. 실리콘은 플라스틱보다 더 높은 온도를 견딜 수 있어 요리 및 베이킹 장비에 사용하기에 이상적입니다.
모양과 성형성의 유사점과 차이점
실리콘은 플라스틱보다 내구성이 높지만 유연하지는 않습니다. 플라스틱 캔처럼 다른 모양으로 성형할 수 없습니다. 그러나 실리콘은 다양한 모양으로 성형할 수 있어 식기 및 주방 장비에 널리 사용됩니다. 플라스틱은 주방 기구와 주방 기구에도 일반적으로 사용되지만 실리콘만큼 내구성이 좋지는 않습니다.
안전 및 전기적 특성
실리콘은 안전성과 전기적 특성으로도 잘 알려져 있습니다. 무독성 소재로 열을 가해도 유해한 화학물질이 방출되지 않아 요리나 베이킹에 안전하게 사용할 수 있습니다. 또한 우수한 전기 절연체이므로 전기 장비에 사용하기에 이상적입니다. 반면에 플라스틱은 열을 가하면 유해한 화학 물질을 방출할 수 있어 요리와 제빵에 덜 안전합니다.
청소 및 유지 관리
청소 및 유지 관리와 관련하여 실리콘과 플라스틱에는 몇 가지 유사점과 차이점이 있습니다. 두 재료 모두 식기 세척기로 세척할 수 있지만 실리콘은 내구성이 더 높고 더 높은 온도를 견딜 수 있습니다. 플라스틱은 고온에서 뒤틀리고 녹을 수 있어 실리콘보다 내구성이 떨어집니다.
결론
그래서 실리콘은 실리콘과 산소로 만들어진 물질이고, 많은 것들에 사용됩니다.
지금 왜 그렇게 인기가 있는지 알 수 있지 않나요? 따라서 확실하지 않은 것이 있으면 질문하는 것을 두려워하지 마십시오. 언제든지 친구에게 도움을 요청할 수 있습니다.
실리콘에 대한 자세한 내용은 가이드를 확인하는 것을 잊지 마십시오.
저는 Tools Doctor의 설립자이자 콘텐츠 마케터이자 아빠인 Joost Nusselder입니다. 저는 새로운 장비를 시험해 보는 것을 좋아하며 2016년부터 저희 팀과 함께 도구 및 제작 팁을 통해 충성도 높은 독자를 돕기 위해 심층적인 블로그 기사를 작성해 왔습니다.
