Силикон: Целосен водич за историја, хемија и безбедност

Силиконите се полимери кои вклучуваат какви било инертни, синтетички соединение составено од повторувачки единици на силоксан, кој е функционална група од два атоми на силициум и еден атом на кислород често комбинирани со јаглерод и/или водород. Тие обично се отпорни на топлина и наликуваат на гума и се користат во заптивки, лепила, лубриканти, лекови, прибор за готвење и топлинска и електрична изолација.

Во оваа статија, ќе ги покриеме својствата на силиконот и неговиот процес на производство.

Сè што треба да знаете за силиконот

Силиконот е полимерен материјал составен од молекули наречени силоксани. Тоа е уникатен материјал кој е составен од силициум, природен елемент кој се наоѓа во песокот и карпите, и кислород. Кога овие два елементи се комбинираат, тие формираат соединение кое содржи долги синџири на повторувачки мономери, кои се врзуваат заедно за да се создаде финален производ.

Како се произведува силиконот?

Силиконот обично се произведува со мешање на чист силикон со други соединенија за да се создаде силиконско соединение. Соединението потоа се пренесува низ серија научни процеси за да се создаде финален производ кој е составен од долги синџири на повторувачки мономери. Овие синџири се врзани заедно за да се создаде полимер кој е општо познат како силикон.

Кои се примарните употреби на силиконот?

Силиконот е популарен материјал кој се користи во многу различни производи. Некои од најчестите употреби на силикон вклучуваат:

• Создавање заптивки и лепила што може да се користат за поврзување на различни материјали заедно.
• Производство на лубриканти кои може да се користат за намалување на триењето помеѓу подвижните делови.
• Создавање топлинска и електрична изолација што може да се користи за заштита на осетливата опрема од топлина и електрична енергија.
• Изработка на прибор за готвење и други кујнски производи кои се нетоксични и отпорни на топлина.
• Создавање медицински помагала и импланти кои се безбедни и ефективни за пациентите.

Која е разликата помеѓу силиконот и силиконите?

Силиконот е единствен материјал, додека силиконите се група материјали кои се составени од силикон. Силиконите обично се поцврсти и поиздржливи од силиконот и најчесто се користат во производи кои бараат високо ниво на квалитет и перформанси.

Еволуцијата на силиконот: од кристален силикон до модерно производство

Во 1854 година, Хенри Сент-Клер Девил добил кристален силициум, што било значајно откритие во светот на материјалите и соединенијата. Силиконот е хемиски елемент со симбол Si и атомски број 14. Тој е тврда, кршлива кристална цврста материја со сино-сив метален сјај и е четиривалентен металоид и полупроводник. Силиконот е осми најчест елемент во универзумот по маса, но ретко се наоѓа во својата чиста форма во природата.

Раѓањето на силиконите: Истражување на Хајд и именување на Кипинг

Во 1930 година, JF Hyde го спроведе првото истражување за производство на комерцијални силикони. Подоцна, во 1940 година, англискиот хемичар Фредерих Стенли Кипинг, користејќи го истражувањето на Хајд, на материјалот му го дал името „силикони“ бидејќи тие биле „лепливи нередови“. Кипинг беше пионер во областа на органската хемија и е најпознат по неговата работа на хемијата на силиконите. Силиконите се група синтетички полимери составени од повторливи единици на силоксан, кој е синџир на наизменични атоми на силициум и кислород со органски групи поврзани со атомите на силициумот.

Хемија на силиконите: структура и полимерни синџири

Силиконите се во суштина полимери со повторувачка единица силиксан. Единицата силоксан се состои од атом на силикон прикачен на два атоми на кислород, кои пак се прикачени на органски групи. Органските групи можат да бидат метил, етил, фенил или други групи. Силоксанските единици може да се спојат заедно за да формираат линеарни синџири или разгранети синџири. Синџирите може да се вкрстат и да формираат тродимензионална мрежа. Добиениот материјал е силиконски полимер со широк спектар на својства.

Современото производство на силикони: Корнинг, Дау и хидролиза

How to strip wire fast

Share

Watch on

Современото производство на силикони вклучува различни методи, но најчестиот метод се базира на хидролиза на силиконски соединенија. Силиконските соединенија како што се силициум тетрахлорид (SiCl4) или диметилдихлоросилан (CH3)2SiCl2 се реагираат со вода за да се добијат силиоксани. Силоксаните потоа се полимеризираат за да формираат силиконски полимери. Процесот може да се изврши со користење на различни катализатори, вклучувајќи киселини како HCl или бази како NaOH.

Својствата на силиконите: силни, водоотпорни и електрично изолациски

Силиконите имаат широк опсег на својства, во зависност од органските групи поврзани со атомите на силиконот и должината на полимерните синџири. Некои од својствата на силиконите вклучуваат:

• Силен и издржлив
• Водоотпорен
• Електрично изолационо
• Отпорен на високи и ниски температури
• Хемиски инертен
• Biocompatibl да

Силиконите се користат во широк спектар на апликации, вклучувајќи:

• Заптивки и лепила
• Лубриканти и премази
• Медицински помагала и импланти
• Електрична изолација и кола
• Автомобилски и воздушни компоненти
• Производи за лична нега и козметика

Разликите помеѓу силиконите и другите полимери

Силиконите се разликуваат од другите полимери на неколку начини:

• Повторувачката единица во силиконите е силоксан, додека другите полимери имаат различни повторливи единици.
• Силикон-кислородната врска во силоксанот е посилна од врската јаглерод-јаглерод во другите полимери, што им дава на силиконите уникатни својства.
• Силиконите се поотпорни на високи и ниски температури од другите полимери.
• Силиконите се поотпорни на вода од другите полимери.

Иднината на силиконите: Напредно истражување и нови производи

Употребата на силикони продолжува да расте, а постојано се развиваат нови производи. Некои од областите на напредно истражување во силиконите вклучуваат:

• Развој на нови катализатори за полимеризација на силоксаните
• Употреба на силил ацетати и други соединенија за менување на својствата на силиконите
• Употреба на киселински и базни катализирани реакции за производство на нови видови силиконски полимери
• Употреба на силиконски полимери во формирањето на стакло и други материјали

Терминот „силикони“ останува вообичаен термин што се користи за опишување на широк спектар на материјали базирани на силикон, а својствата на овие материјали продолжуваат да се истражуваат и разбираат.

Од песок до силикон: фасцинантен процес на производство на силикон

Силиконот е полимер кој широко се користи во различни форми и производи. Процесот на постигнување на саканите форми на силикон вклучува низа чекори кои бараат соодветни материјали и градежни блокови. Еве ги компонентите и чекорите вклучени во процесот на производство:

• Силикон: Примарниот градежен блок на силиконот е силиконот, кој е еден од најчестите елементи на земјата. Се изолира со мелење кварцен песок и нанесување топлина на него, достигнувајќи температури до 2000 степени Целзиусови.

• Метил хлорид: Силиконот се меша со метил хлорид, кој е попознат како хлорометан. Оваа реакција произведува хлоросилан, кој е клучен посредник во производството на силикон.

• Греење: Хлоросиланот потоа се загрева за да се формира диметилдихлоросилан, кој е претходник на силиконот. Овој процес вклучува примена на топлина на смесата, која ја активира реакцијата и ја отстранува хлороводородната киселина.

• Обработка на полимер: Диметилдихлоросиланот потоа се меша со вода за да се формира полимер. Овој полимер може дополнително да се обработува за да се постигнат различни форми на силикон, како што се еластомери, кои вообичаено се користат во производството на гумени производи.

Важноста на контролата на квалитетот во производството на силикон

Производството на силикон бара високо ниво на контрола на квалитетот за да се осигура дека финалниот производ ги исполнува бараните стандарди. Производителите треба да се погрижат да се користат вистинските компоненти во производниот процес и дека процесот се изведува под соодветни услови. Еве некои од факторите што производителите треба да ги земат предвид:

• Температура: Процесот на производство бара високи температури, што може да влијае на квалитетот на финалниот производ. Производителите треба да обезбедат дека температурата е внимателно контролирана за да се спречи какво било оштетување на силиконот.

• Изолирање на волуменот: Процесот на производство вклучува изолирање на волуменот на реакцијата за да се осигура дека се произведува вистинската количина на силикон. Ова бара внимателно следење и контрола на реакцијата.

• Вкрстено поврзување: Некои форми на силикон бараат вкрстено поврзување за да се постигнат саканите својства. Ова вклучува поврзување на полимерните синџири заедно за да се создаде поцврст материјал.

Вообичаени форми на силикон на пазарот

Силиконот најчесто се наоѓа во низа производи, од кујнски прибор до медицински помагала. Еве некои од најчестите форми на силикон на пазарот:

• Силикон со мала густина: Овој тип силикон најчесто се користи во производството на заптивки и лепила.

• Еластомери: Тие најчесто се користат во производството на гумени производи, како што се дихтунзи и О-прстени.

• Силикон со висока температура: Овој тип силикон се користи во апликации кои бараат отпорност на висока температура, како што е во воздушната индустрија.

Хемијата на силиконот: Истражување на својствата и формирањето на овој разновиден материјал

Силиконот е синтетички материјал кој се состои од атоми на силикон, кислород, јаглерод и водород. Тоа е еден вид полимер, што значи дека е составен од долги синџири на молекули кои се формираат преку процес наречен полимеризација. Силиконот обично се формира преку метод наречен хидролиза, кој вклучува реакција на силиконските соединенија со вода за производство на силиоксани.

Хемија на силоксаните и силиконските полимери

Силоксаните се градежни блокови на силиконските полимери. Тие се формираат преку реакција на силициум соединенија со вода, која произведува синџир на наизменични силициум и атоми на кислород. Добиениот синџир на силоксан може дополнително да се модифицира со додавање на органски групи, како што се метил или фенил групи, за да се произведе широк спектар на силиконски полимери.

Еден од најчестите силиконски полимери е полидиметилсилоксан (PDMS), кој се формира со додавање на метил групи во синџирот на силиксан. PDMS е тврда, кршлива кристална цврста материја со сино-сив метален сјај и е член на групата 14 во периодниот систем. Тоа е еден вид силикон кој најчесто се користи во производството на електронски кола и други производи за кои е потребен силен, водоотпорен материјал.

Својствата на силиконот и неговата вообичаена употреба

Силиконот има голем број уникатни својства што го прават популарен материјал за широк спектар на апликации. Некои од клучните својства на силиконот вклучуваат:

• Висока термичка стабилност
• Отпорност на вода
• Ниска токсичност
• Добри својства на електрична изолација
• Висока пропустливост на гас

Овие својства го прават силиконот популарен материјал за широк спектар на производи, вклучувајќи:

• Медицински уреди
• Автомобилски делови
• Електронски компоненти
• Заптивки и лепила
• Производи за лична нега

Иднината на производството и развојот на силикони

Производството и развојот на силикон останува активна област на истражување за хемичарите и научниците за материјали. Се предлагаат и тестираат нови методи за производство на силиконски полимери, вклучувајќи ја и употребата на кетон и силил ацетати во процесот на полимеризација. Како што се развиваат нови силиконски полимери, тие најверојатно ќе најдат нови апликации во широк спектар на индустрии и производи.

Разновидните апликации на силиконот

Силиконот е суштинска состојка во различни производи и материјали кои се користат во градежниот и индустрискиот сектор. Неговата способност да издржи високи и ниски температури, да се спротивстави на хемикалии и масла и да остане стабилен во екстремни услови го прави одличен материјал за низа апликации, вклучувајќи:

• Облоги и лепила
• Изолатори и полнила (еве како да ги користите вистинските)
• Масла и брзини за автомобилски мотори
• Специјални масла и завршни производи
• Материјали за застаклување и завршна обработка

Електроника и воздушна индустрија

Силиконите исто така најчесто се користат во електрониката и воздушната индустрија поради нивните уникатни својства, вклучувајќи:

• Ефикасна изолација и отпорност на високи температури и хемикалии
• Способност да се пополнат празнините и да се обезбеди амортизација за деликатните компоненти
• Стабилни и долготрајни перформанси во екстремни средини

Медицински и козметички апликации

Силиконскиот гел е важна состојка во медицинските и козметичките производи поради неговата висока биокомпатибилност и способност да ги имитира својствата на човечкото ткиво. Некои специфични употреби вклучуваат:

• Импланти на дојка, импланти на тестисите и пекторални импланти
• Завои и преливи
• Леќи
• Третмани за лузни и производи за нега на рани

Специјални апликации

Силиконот исто така се користи во различни специјални апликации, вклучувајќи:

• Производство на гума и смола
• Микрофлуиди и други високопрецизни компоненти
• Производи од индустријата за нафта и гас
• Ефективни и долготрајни лепила

Иднината на силиконските апликации

Како што технологијата и техниките за обработка продолжуваат да напредуваат, опсегот на силиконски апликации само ќе продолжи да расте. Од развој на нови материјали и соединенија до дизајнирање специфични делови и структури, силиконот ќе остане суштинска состојка во широк спектар на производи и индустрии.

Зошто силиконот е безбеден и еколошки избор

Силиконот е популарен избор за многу производи поради неговите безбедносни карактеристики. Еве неколку причини зошто:

• Без фталати: Фталатите се хемикалии кои најчесто се наоѓаат во пластиката и можат да бидат штетни за здравјето на луѓето. Силиконот не содржи фталати, што го прави побезбедна алтернатива на пластиката.
• Без БПА: Бисфенол А (БПА) е уште една хемикалија пронајдена во пластиката која може да има негативни здравствени ефекти. Силиконот е без БПА, што го прави поздрава опција за складирање и готвење храна.
• Одобрено здравје во Канада: Health Canada смета дека силиконот за храна е безбеден за готвење и складирање храна. Не реагира со храна или пијалоци, што го прави безбеден избор за употреба во кујна.

Размислувања за животната средина

Силиконот не само што е безбеден за луѓето, туку е и еколошки избор. Еве зошто:

• Издржлив: Силиконот е издржлив материјал кој може да трае со години, намалувајќи ја потребата од чести замени и отпад.
• Може да се рециклира: Силиконот може да се рециклира, намалувајќи го неговото влијание врз животната средина.
• Ниска токсичност: Силиконот е материјал со ниска токсичност, што значи дека не испушта штетни хемикалии во животната средина за време на производството или отстранувањето.

Силикон против пластика: која е подобра алтернатива?

Силиконот и пластиката се два вида материјали кои најчесто се користат во различни индустрии. Пластиката е традиционален материјал кој се користи со децении, додека силиконот е релативно ново соединение кое се здоби со популарност во последниве години. Двата материјали имаат свои уникатни својства и употреба, но има некои важни разлики меѓу нив.

Разлика во својствата

Една од главните разлики помеѓу силиконот и пластиката е начинот на кој тие се произведуваат. Силиконот се произведува од силикон, природен стабилен елемент, додека пластиката е направена од синтетички соединенија. Ова значи дека силиконот има некои својства кои ги нема пластиката, како што е поиздржлив и отпорен на топлина. Силиконот може да издржи повисоки температури од пластиката, што го прави идеален за употреба во опрема за готвење и печење.

Сличности и разлики во обликот и обликувањето

Иако силиконот е поиздржлив од пластиката, тој не е толку флексибилен. Не може да се обликува во различни форми како пластичната конзерва. Сепак, силиконот може да се обликува во различни форми, што го прави популарен избор за прибор и опрема за кујна. Пластиката исто така најчесто се користи за прибор и опрема за кујна, но не е толку издржлива како силиконот.

Безбедност и електрични својства

Силиконот е исто така познат по своите безбедносни и електрични својства. Тоа е нетоксичен материјал кој не испушта штетни хемикалии кога се загрева, што го прави безбеден за употреба при готвење и печење. Тоа е исто така добар електричен изолатор, што го прави идеален за употреба во електрична опрема. Пластиката, од друга страна, може да ослободи штетни хемикалии кога се загрева, што ја прави помалку безбедна опција за готвење и печење.

Чистење и одржување

Кога станува збор за чистење и одржување, силиконот и пластиката имаат некои сличности и разлики. Двата материјали може да се чистат во машина за миење садови, но силиконот е поиздржлив и може да издржи повисоки температури. Пластиката може да се искриви и да се стопи на високи температури, што ја прави помалку издржлива од силиконот.

Заклучок

Значи, силиконот е материјал направен од силициум и кислород и се користи за многу работи. 

Можете да видите зошто е толку популарен сега, нели? Затоа, не плашете се да поставувате прашања ако не сте сигурни за нешто. Секогаш можете да побарате помош од пријател. 

И не заборавајте да го проверите нашиот водич за повеќе информации за силиконот.

Јас сум Јост Нуселдер, основач на Tools Doctor, продавач на содржина и татко. Обожавам да испробувам нова опрема и заедно со мојот тим создавам детални блог статии од 2016 година за да им помогнам на лојалните читатели со алатки и совети за изработка.