Silikonai yra polimerai, kurių sudėtyje yra bet kokių inertiškų, sintetinis junginys, sudarytas iš pasikartojančių siloksano vienetų, kuris yra dviejų silicio atomų ir vieno deguonies atomo funkcinė grupė, dažnai sujungta su anglimi ir (arba) vandeniliu. Paprastai jie yra atsparūs karščiui ir panašūs į gumą ir naudojami sandarikliuose, klijai, tepalai, vaistai, virtuvės reikmenys ir šilumos bei elektros izoliacija.
Šiame straipsnyje apžvelgsime silikono savybes ir jo gamybos procesą.
Šiame įraše aptarsime:
- Viskas, ką reikia žinoti apie silikoną
- Silikono evoliucija: nuo kristalinio silicio iki šiuolaikinės gamybos
- Silikonų gimimas: Hyde'o tyrimai ir Kippingo įvardijimas
- Silikonų chemija: struktūra ir polimerų grandinės
- Šiuolaikinė silikonų gamyba: Corning, Dow ir hidrolizė
- Silikonų savybės: stiprus, atsparus vandeniui ir elektrą izoliuojantis
- Skirtumai tarp silikonų ir kitų polimerų
- Silikonų ateitis: pažangūs tyrimai ir nauji produktai
- Nuo smėlio iki silikono: žavus silikono gamybos procesas
- Silikono chemija: šios universalios medžiagos savybių ir formavimosi tyrimas
- Įvairūs silikono pritaikymai
- Kodėl silikonas yra saugus ir aplinkai nekenksmingas pasirinkimas
- Silikonas prieš plastiką: kuri yra geresnė alternatyva?
- Išvada
Viskas, ką reikia žinoti apie silikoną
Silikonas yra polimerinė medžiaga, sudaryta iš molekulių, vadinamų siloksanais. Tai unikali medžiaga, sudaryta iš silicio, natūralaus elemento, esančio smėlyje ir uolienose, ir deguonies. Kai šie du elementai yra sujungti, jie sudaro junginį, kuriame yra ilgos pasikartojančių monomerų grandinės, kurios yra sujungtos kartu, kad būtų sukurtas galutinis produktas.
Kaip gaminamas silikonas?
Silikonas paprastai gaminamas maišant gryną silicį su kitais junginiais, kad būtų sukurtas silikono junginys. Tada junginys praeina per daugybę mokslinių procesų, kad būtų sukurtas galutinis produktas, sudarytas iš ilgų pasikartojančių monomerų grandinių. Šios grandinės yra sujungtos, kad būtų sukurtas polimeras, paprastai žinomas kaip silikonas.
Kokie yra pagrindiniai silikono naudojimo būdai?
Silikonas yra populiari medžiaga, naudojama daugelyje skirtingų gaminių. Kai kurie dažniausiai naudojami silikono naudojimo būdai:
- Sukurti sandariklius ir klijus, kurie gali būti naudojami skirtingoms medžiagoms sujungti.
- Gaminami tepalai, kurie gali būti naudojami siekiant sumažinti trintį tarp judančių dalių.
- Sukurti šilumos ir elektros izoliaciją, kuri gali būti naudojama apsaugoti jautrią įrangą nuo šilumos ir elektros.
- Netoksiškų ir karščiui atsparių virtuvės reikmenų ir kitų virtuvės produktų gamyba.
- Pacientams saugių ir veiksmingų medicinos prietaisų ir implantų kūrimas.
Koks skirtumas tarp silikono ir silikono?
Silikonas yra viena medžiaga, o silikonai yra medžiagų grupė, sudaryta iš silikono. Silikonai paprastai yra kietesni ir patvaresni nei silikonai, todėl jie dažniausiai naudojami gaminiuose, kuriems reikalinga aukšta kokybė ir našumas.
Silikono evoliucija: nuo kristalinio silicio iki šiuolaikinės gamybos
1854 m. Henry Sainte-Claire'as Deville'as gavo kristalinį silicį, kuris buvo reikšmingas atradimas medžiagų ir junginių pasaulyje. Silicis yra cheminis elementas, kurio simbolis Si ir atominis skaičius 14. Tai kieta, trapi kristalinė kieta medžiaga, turinti melsvai pilką metalinį blizgesį, keturiavalentis metaloidas ir puslaidininkis. Silicis yra aštuntas pagal masę labiausiai paplitęs elementas Visatoje, tačiau gamtoje jis retai randamas gryna forma.
Silikonų gimimas: Hyde'o tyrimai ir Kippingo įvardijimas
1930 m. JF Hyde atliko pirmuosius tyrimus, skirtus komerciniams silikonams gaminti. Vėliau, 1940 m., anglų chemikas Frederichas Stanley Kippingas, naudodamasis Hyde'o tyrimais, pavadino medžiagą „silikonais“, nes tai buvo „lipni netvarka“. Kippingas buvo organinės chemijos srities pradininkas ir geriausiai žinomas dėl savo darbo silikonų chemijos srityje. Silikonai yra sintetinių polimerų grupė, sudaryta iš pasikartojančių siloksano vienetų, kurie yra kintamų silicio ir deguonies atomų grandinė su organinėmis grupėmis, prijungtomis prie silicio atomų.
Silikonų chemija: struktūra ir polimerų grandinės
Silikonai iš esmės yra polimerai su pasikartojančiu siloksano vienetu. Siloksano vienetą sudaro silicio atomas, prijungtas prie dviejų deguonies atomų, kurie savo ruožtu yra prijungti prie organinių grupių. Organinės grupės gali būti metilo, etilo, fenilo ar kitos grupės. Siloksano vienetai gali būti sujungti, kad susidarytų linijinės arba šakotos grandinės. Grandinės taip pat gali būti kryžminės, kad sudarytų trimatį tinklą. Gauta medžiaga yra silikono polimeras, turintis daugybę savybių.
Šiuolaikinė silikonų gamyba: Corning, Dow ir hidrolizė
Šiuolaikinė silikonų gamyba apima įvairius metodus, tačiau labiausiai paplitęs metodas yra pagrįstas silicio junginių hidrolize. Silicio junginiai, tokie kaip silicio tetrachloridas (SiCl4) arba dimetildichlorsilanas (CH3)2SiCl2, reaguoja su vandeniu, kad susidarytų siloksanai. Tada siloksanai polimerizuojami, kad susidarytų silikono polimerai. Procesas gali būti atliekamas naudojant įvairius katalizatorius, įskaitant rūgštis, tokias kaip HCl, arba bazes, tokias kaip NaOH.
Silikonų savybės: stiprus, atsparus vandeniui ir elektrą izoliuojantis
Silikonai turi platų savybių spektrą, priklausomai nuo organinių grupių, prijungtų prie silicio atomų, ir polimerų grandinių ilgio. Kai kurios silikono savybės:
- Stiprus ir tvirtas
- Atsparus vandeniui
- Elektrą izoliuojanti
- Atsparus aukštai ir žemai temperatūrai
- Chemiškai inertiška
- Biocompatibl į
Silikonai naudojami įvairiose srityse, įskaitant:
- Hermetikai ir klijai
- Tepalai ir dangos
- Medicinos prietaisai ir implantai
- Elektros izoliacija ir plokštės
- Automobilių ir kosmoso komponentai
- Asmens priežiūros produktai ir kosmetika
Skirtumai tarp silikonų ir kitų polimerų
Silikonai nuo kitų polimerų skiriasi keliais atžvilgiais:
- Pasikartojantis vienetas silikonuose yra siloksanas, o kiti polimerai turi skirtingus pasikartojančius vienetus.
- Silicio ir deguonies jungtis siloksane yra stipresnė nei anglies ir anglies jungtis kituose polimeruose, todėl silikonai turi unikalių savybių.
- Silikonai yra atsparesni aukštai ir žemai temperatūrai nei kiti polimerai.
- Silikonai yra atsparesni vandeniui nei kiti polimerai.
Silikonų ateitis: pažangūs tyrimai ir nauji produktai
Silikonų naudojimas ir toliau auga, nuolat kuriami nauji produktai. Kai kurios pažangių silikonų tyrimų sritys yra šios:
- Naujų siloksanų polimerizacijos katalizatorių kūrimas
- Sililo acetatų ir kitų junginių naudojimas silikonų savybėms modifikuoti
- Rūgščių ir bazių katalizuojamų reakcijų naudojimas naujų tipų silikono polimerams gaminti
- Silikoninių polimerų naudojimas formuojant stiklą ir kitas medžiagas
Sąvoka „silikonai“ tebėra įprastas terminas, vartojamas įvairioms silikono pagrindu pagamintoms medžiagoms apibūdinti, o šių medžiagų savybės toliau tiriamos ir suprantamos.
Nuo smėlio iki silikono: žavus silikono gamybos procesas
Silikonas yra polimeras, plačiai naudojamas įvairiose formose ir gaminiuose. Norimų silikono formų gavimo procesas apima keletą žingsnių, kuriems reikia tinkamų medžiagų ir statybinių blokų. Čia pateikiami gamybos proceso komponentai ir etapai:
- Silicis: Pagrindinis silikono blokas yra silicis, kuris yra vienas iš labiausiai paplitusių elementų žemėje. Jis izoliuojamas šlifuojant kvarcinį smėlį ir veikiant jį šiluma, pasiekiančia iki 2000 laipsnių Celsijaus temperatūrą.
- Metilo chloridas: Silicis sumaišomas su metilo chloridu, kuris paprastai žinomas kaip chlormetanas. Šios reakcijos metu susidaro chlorsilanas, kuris yra pagrindinis tarpinis produktas gaminant silikoną.
- Kaitinimas: Tada chlorsilanas kaitinamas, kad susidarytų dimetildichlorsilanas, kuris yra silikono pirmtakas. Šis procesas apima mišinio kaitinimą, kuris suaktyvina reakciją ir pašalina druskos rūgštį.
- Polimero apdorojimas: po to dimetildichlorsilanas sumaišomas su vandeniu, kad susidarytų polimeras. Šis polimeras gali būti toliau apdirbamas, kad būtų gautos skirtingos formos silikonas, pavyzdžiui, elastomerai, kurie dažniausiai naudojami gumos gaminių gamyboje.
Kokybės kontrolės svarba gaminant silikoną
Silikono gamybai reikalinga aukšto lygio kokybės kontrolė, siekiant užtikrinti, kad galutinis produktas atitiktų reikiamus standartus. Gamintojai turi užtikrinti, kad gamybos procese būtų naudojami tinkami komponentai ir kad procesas būtų vykdomas tinkamomis sąlygomis. Štai keletas veiksnių, į kuriuos gamintojai turi atsižvelgti:
- Temperatūra: gamybos procesui reikalinga aukšta temperatūra, kuri gali turėti įtakos galutinio produkto kokybei. Gamintojai turi užtikrinti, kad temperatūra būtų atidžiai kontroliuojama, kad silikonas nepažeistų.
- Tūrio išskyrimas: gamybos procesas apima reakcijos tūrio izoliavimą, siekiant užtikrinti, kad būtų pagamintas tinkamas silikono kiekis. Tam reikia atidžiai stebėti ir kontroliuoti reakciją.
- Kryžminis sujungimas: kai kurioms silikono formoms reikalingas kryžminis ryšys, kad būtų pasiektos norimos savybės. Tai apima polimerų grandinių sujungimą, kad būtų sukurta tvirtesnė medžiaga.
Įprastos silikono formos rinkoje
Silikonas dažniausiai randamas įvairiuose gaminiuose – nuo virtuvės reikmenų iki medicinos prietaisų. Štai keletas dažniausiai rinkoje esančių silikono formų:
- Mažo tankio silikonas: Šio tipo silikonas dažniausiai naudojamas sandariklių ir klijų gamyboje.
- Elastomerai: jie dažniausiai naudojami gaminant guminius gaminius, tokius kaip tarpikliai ir O-žiedai.
- Aukštos temperatūros silikonas: Šio tipo silikonas naudojamas tais atvejais, kai reikalingas atsparumas aukštai temperatūrai, pavyzdžiui, aviacijos ir kosmoso pramonėje.
Silikono chemija: šios universalios medžiagos savybių ir formavimosi tyrimas
Silikonas yra sintetinė medžiaga, sudaryta iš silicio, deguonies, anglies ir vandenilio atomų. Tai yra polimero rūšis, o tai reiškia, kad jis sudarytas iš ilgų molekulių grandinių, susidarančių vykstant procesui, vadinamam polimerizacija. Silikonas paprastai susidaro naudojant hidrolizės metodą, kurio metu silicio junginiai reaguoja su vandeniu, kad susidarytų siloksanai.
Siloksanų ir silikono polimerų chemija
Siloksanai yra silikono polimerų statybiniai blokai. Jie susidaro silicio junginiams reaguojant su vandeniu, dėl kurio susidaro kintamų silicio ir deguonies atomų grandinė. Susidariusią siloksano grandinę galima toliau modifikuoti pridedant organinių grupių, tokių kaip metilo arba fenilo grupės, kad būtų galima pagaminti įvairius silikono polimerus.
Vienas iš labiausiai paplitusių silikono polimerų yra polidimetilsiloksanas (PDMS), kuris susidaro į siloksano grandinę pridedant metilo grupių. PDMS yra kieta, trapi kristalinė kieta medžiaga, turinti melsvai pilką metalinį blizgesį ir yra periodinės lentelės 14 grupės narys. Tai silikono tipas, dažniausiai naudojamas elektroninių grandinių ir kitų gaminių, kuriems reikalinga tvirta, vandeniui atspari medžiaga, gamyboje.
Silikono savybės ir dažnas naudojimas
Silikonas turi daugybę unikalių savybių, todėl jis yra populiari medžiaga įvairioms reikmėms. Kai kurios pagrindinės silikono savybės:
- Didelis šiluminis stabilumas
- Vandeniui atsparus
- Mažas toksiškumas
- Geros elektros izoliacijos savybės
- Didelis dujų pralaidumas
Dėl šių savybių silikonas yra populiari medžiaga įvairiems gaminiams, įskaitant:
- Medicininiai prietaisai
- Automobilių dalys
- Elektroniniai komponentai
- Hermetikai ir klijai
- Asmeninės priežiūros priemonės
Silikono gamybos ir plėtros ateitis
Silikono gamyba ir plėtra tebėra aktyvi chemikų ir medžiagų mokslininkų tyrimų sritis. Siūlomi ir išbandomi nauji silikono polimerų gamybos metodai, įskaitant ketonų ir sililo acetatų naudojimą polimerizacijos procese. Kuriant naujus silikono polimerus, jie gali rasti naujų pritaikymų įvairiose pramonės šakose ir gaminiuose.
Įvairūs silikono pritaikymai
Silikonas yra esminis įvairių gaminių ir medžiagų, naudojamų statybos ir pramonės sektoriuose, sudedamoji dalis. Dėl savo gebėjimo atlaikyti aukštą ir žemą temperatūrą, atsparumą chemikalams ir alyvoms bei išlikti stabiliam ekstremaliomis sąlygomis, tai yra puiki medžiaga įvairioms reikmėms, įskaitant:
- Dangos ir klijai
- Izoliatoriai ir užpildai (štai kaip naudoti tinkamus)
- Automobilių variklių tepalai ir pavaros
- Specialūs aliejai ir apdailos produktai
- Stiklinimo ir apdailos medžiagos
Elektronikos ir aviacijos pramonė
Silikonas taip pat dažnai naudojamas elektronikos ir kosmoso pramonėje dėl savo unikalių savybių, įskaitant:
- Efektyvi izoliacija ir atsparumas aukštai temperatūrai bei cheminėms medžiagoms
- Galimybė užpildyti spragas ir suteikti amortizatorių subtiliems komponentams
- Stabilus ir ilgalaikis veikimas ekstremaliose aplinkose
Medicinos ir kosmetikos programos
Silikoninis gelis yra svarbi medicinos ir kosmetikos gaminių sudedamoji dalis dėl didelio biologinio suderinamumo ir gebėjimo imituoti žmogaus audinių savybes. Kai kurie specifiniai naudojimo būdai:
- Krūtų implantai, sėklidžių implantai ir krūtinės implantai
- Tvarsčiai ir tvarsčiai
- Kontaktiniai lęšiai
- Randų gydymas ir žaizdų priežiūros priemonės
Specializuotos programos
Silikonas taip pat naudojamas įvairiose specialiose srityse, įskaitant:
- Gumos ir dervos gamyba
- Mikrofluidikai ir kiti didelio tikslumo komponentai
- Naftos ir dujų pramonės produktai
- Veiksmingi ir ilgai išliekantys klijai
Silikono programų ateitis
Tobulėjant technologijoms ir apdorojimo technologijoms, silikono pritaikymo spektras tik augs. Nuo naujų medžiagų ir junginių kūrimo iki konkrečių dalių ir konstrukcijų projektavimo silikonas išliks esminė sudedamoji dalis daugelyje produktų ir pramonės šakų.
Kodėl silikonas yra saugus ir aplinkai nekenksmingas pasirinkimas
Silikonas yra populiarus daugelio gaminių pasirinkimas dėl savo saugos savybių. Štai keletas priežasčių, kodėl:
- Be ftalatų: Ftalatai yra cheminės medžiagos, kurios dažniausiai randamos plastikuose ir gali būti kenksmingos žmonių sveikatai. Silikone nėra ftalatų, todėl jis yra saugesnė plastiko alternatyva.
- Be BPA: Bisfenolis A (BPA) yra dar viena plastikuose esanti cheminė medžiaga, galinti turėti neigiamą poveikį sveikatai. Silikone nėra BPA, todėl tai yra sveikesnė maisto laikymo ir gaminimo galimybė.
- „Health Canada“ patvirtinta: „Health Canada“ pripažino, kad maistinis silikonas yra saugus maisto ruošimui ir laikymui. Jis nereaguoja su maistu ar gėrimais, todėl yra saugus pasirinkimas virtuvėje.
Aplinkosaugos aspektai
Silikonas yra ne tik saugus žmonėms, bet ir aplinkai nekenksmingas pasirinkimas. Štai kodėl:
- Patvarus: silikonas yra patvari medžiaga, kuri gali tarnauti ilgus metus, todėl nereikia dažnai keisti keitimo ir atliekų.
- Perdirbamas: silikoną galima perdirbti, sumažinant jo poveikį aplinkai.
- Mažas toksiškumas: Silikonas yra mažai toksiška medžiaga, o tai reiškia, kad gamybos ar šalinimo metu į aplinką neišskiria kenksmingų cheminių medžiagų.
Silikonas prieš plastiką: kuri yra geresnė alternatyva?
Silikonas ir plastikas yra dviejų tipų medžiagos, dažniausiai naudojamos įvairiose pramonės šakose. Plastikas yra tradicinė medžiaga, naudojama dešimtmečius, o silikonas yra palyginti naujas junginys, kuris pastaraisiais metais išpopuliarėjo. Abi medžiagos turi savo unikalias savybes ir paskirtį, tačiau tarp jų yra keletas svarbių skirtumų.
Savybių skirtumas
Vienas iš pagrindinių silikono ir plastiko skirtumų yra jų gamybos būdas. Silikonas gaminamas iš silicio – natūraliai susidarančio stabilaus elemento, o plastikas – iš sintetinių junginių. Tai reiškia, kad silikonas turi tam tikrų savybių, kurių plastikas neturi, pavyzdžiui, yra patvaresnis ir atsparesnis karščiui. Silikonas gali atlaikyti aukštesnę temperatūrą nei plastikas, todėl puikiai tinka naudoti maisto ruošimo ir kepimo įrangoje.
Formos ir formavimo panašumai ir skirtumai
Nors silikonas yra patvaresnis nei plastikas, jis nėra toks lankstus. Jis negali būti suformuotas į skirtingas formas, kaip iš plastiko. Tačiau silikonas gali būti formuojamas į įvairias formas, todėl jis yra populiarus indų ir virtuvės įrangos pasirinkimas. Plastikas taip pat dažnai naudojamas indams ir virtuvės įrangai, tačiau jis nėra toks patvarus kaip silikonas.
Sauga ir elektrinės savybės
Silikonas taip pat žinomas dėl savo saugumo ir elektrinių savybių. Tai netoksiška medžiaga, kuri kaitinant neišskiria kenksmingų cheminių medžiagų, todėl ją saugu naudoti gaminant maistą ir kepant. Tai taip pat geras elektros izoliatorius, todėl puikiai tinka naudoti elektros įrangoje. Kita vertus, plastikas kaitinant gali išskirti kenksmingas chemines medžiagas, todėl jis yra mažiau saugus gaminant maistą ir kepant.
Valymas ir priežiūra
Kalbant apie valymą ir priežiūrą, silikonas ir plastikas turi tam tikrų panašumų ir skirtumų. Abi medžiagas galima plauti indaplovėje, tačiau silikonas yra patvaresnis ir gali atlaikyti aukštesnę temperatūrą. Plastikas gali deformuotis ir išsilydyti aukštoje temperatūroje, todėl jis yra mažiau patvarus nei silikonas.
Išvada
Taigi, silikonas yra medžiaga, pagaminta iš silicio ir deguonies, ir ji naudojama daugeliui dalykų.
Jūs matote, kodėl jis toks populiarus dabar, ar ne? Taigi, nebijokite užduoti klausimų, jei dėl ko nors nesate tikri. Visada galite paprašyti draugo pagalbos.
Ir nepamirškite perskaityti mūsų vadovo daugiau informacijos apie silikoną.
Aš esu Joostas Nusselderis, Tools Doctor įkūrėjas, turinio rinkodaros specialistas ir tėtis. Man patinka išbandyti naują įrangą, o kartu su savo komanda nuo 2016 m. kuriu išsamius tinklaraščio straipsnius, kad padėtų ištikimiems skaitytojams gauti įrankių ir kūrimo patarimų.
