Silikon: Den komplette guiden til historie, kjemi og sikkerhet

Silikoner er polymerer som inkluderer alle inerte, syntetisk forbindelse laget av repeterende enheter av siloksan, som er en funksjonell gruppe av to silisiumatomer og ett oksygenatom ofte kombinert med karbon og/eller hydrogen. De er vanligvis varmebestandige og gummilignende, og brukes i tetningsmidler, lim, smøremidler, medisiner, kjøkkenutstyr og termisk og elektrisk isolasjon.

I denne artikkelen vil vi dekke egenskapene til silikon og dens produksjonsprosess.

Alt du trenger å vite om silikon

Silikon er et polymermateriale som består av molekyler kalt siloksaner. Det er et unikt materiale som er sammensatt av silisium, et naturlig grunnstoff som finnes i sand og steiner, og oksygen. Når disse to elementene kombineres, danner de en forbindelse som inneholder lange kjeder av repeterende monomerer, som er bundet sammen for å lage et sluttprodukt.

Hvordan produseres silikon?

Silikon produseres vanligvis ved å blande rent silisium med andre forbindelser for å lage en silikonforbindelse. Forbindelsen blir deretter ført gjennom en rekke vitenskapelige prosesser for å lage et sluttprodukt som er sammensatt av lange kjeder av repeterende monomerer. Disse kjedene er bundet sammen for å lage en polymer som er kjent som silikon.

Hva er den primære bruken av silikon?

Silikon er et populært materiale som brukes i mange forskjellige produkter. Noen av de vanligste bruksområdene for silikon inkluderer:

• Lage tetningsmidler og lim som kan brukes til å binde forskjellige materialer sammen.
• Produserer smøremidler som kan brukes til å redusere friksjonen mellom bevegelige deler.
• Lage termisk og elektrisk isolasjon som kan brukes til å beskytte sensitivt utstyr mot varme og elektrisitet.
• Lage kokekar og andre kjøkkenprodukter som er giftfrie og motstandsdyktige mot varme.
• Skape medisinsk utstyr og implantater som er trygge og effektive for pasienter.

Hva er forskjellen mellom silikon og silikon?

Silikon er et enkelt materiale, mens silikon er en gruppe materialer som er sammensatt av silikon. Silikoner er vanligvis hardere og mer holdbare enn silikon, og de brukes ofte i produkter som krever høy kvalitet og ytelse.

Utviklingen av silikon: Fra krystallinsk silisium til moderne produksjon

I 1854 oppnådde Henry Sainte-Claire Deville krystallinsk silisium, som var en betydelig oppdagelse i verden av materialer og forbindelser. Silisium er et kjemisk grunnstoff med symbolet Si og atomnummer 14. Det er et hardt, sprøtt krystallinsk stoff med en blågrå metallisk glans, og det er en fireverdig metalloid og halvleder. Silisium er det åttende vanligste grunnstoffet i universet etter masse, men det finnes sjelden i sin rene form i naturen.

The Birth of Silicones: Hyde's Research and Kipping's Naming

I 1930 drev JF Hyde den første forskningen for å produsere kommersielle silikoner. Senere, i 1940, ga den engelske kjemikeren Frederich Stanley Kipping, ved hjelp av Hydes forskning, materialet navnet "silikoner" fordi de var "klebrig rot". Kipping var en pioner innen organisk kjemi og er mest kjent for sitt arbeid med silikonkjemi. Silikoner er en gruppe syntetiske polymerer som består av repeterende enheter av siloksan, som er en kjede av vekslende silisium- og oksygenatomer med organiske grupper festet til silisiumatomene.

Silikonenes kjemi: struktur og polymerkjeder

Silikoner er i hovedsak polymerer med en repeterende enhet av siloksan. Siloksanenheten består av et silisiumatom festet til to oksygenatomer, som igjen er festet til organiske grupper. De organiske gruppene kan være metyl, etyl, fenyl eller andre grupper. Siloksanenhetene kan settes sammen for å danne lineære kjeder eller forgrenede kjeder. Kjedene kan også kryssbindes for å danne et tredimensjonalt nettverk. Det resulterende materialet er en silikonpolymer med en rekke egenskaper.

Den moderne produksjonen av silikoner: Corning, Dow og Hydrolyse

How to strip wire fast

Share

Watch on

Den moderne produksjonen av silikoner involverer en rekke metoder, men den vanligste metoden er basert på hydrolyse av silisiumforbindelser. Silisiumforbindelser som silisiumtetraklorid (SiCl4) eller dimetyldiklorsilan (CH3)2SiCl2 omsettes med vann for å produsere siloksaner. Siloksanene polymeriseres deretter for å danne silikonpolymerer. Prosessen kan utføres ved å bruke en rekke katalysatorer, inkludert syrer som HCl eller baser som NaOH.

Egenskapene til silikoner: Sterk, vannbestandig og elektrisk isolerende

Silikoner har et bredt spekter av egenskaper, avhengig av de organiske gruppene knyttet til silisiumatomene og lengden på polymerkjedene. Noen av egenskapene til silikoner inkluderer:

• Sterk og holdbar
• Vanntett
• Elektrisk isolerende
• Motstandsdyktig mot høye og lave temperaturer
• Kjemisk inert
• Biocompatibl til

Silikoner brukes i et bredt spekter av bruksområder, inkludert:

• Tetningsmidler og lim
• Smøremidler og belegg
• Medisinsk utstyr og implantater
• Elektrisk isolasjon og kretskort
• Bil- og romfartskomponenter
• Personlig pleieprodukter og kosmetikk

Forskjellene mellom silikoner og andre polymerer

Silikoner er forskjellige fra andre polymerer på flere måter:

• Den repeterende enheten i silikoner er siloksan, mens andre polymerer har forskjellige repeterende enheter.
• Silisium-oksygenbindingen i siloksan er sterkere enn karbon-karbonbindingen i andre polymerer, noe som gir silikoner deres unike egenskaper.
• Silikoner er mer motstandsdyktige mot høye og lave temperaturer enn andre polymerer.
• Silikoner er mer vannbestandige enn andre polymerer.

The Future of Silicones: Avansert forskning og nye produkter

Bruken av silikoner fortsetter å vokse, og nye produkter utvikles hele tiden. Noen av områdene for avansert forskning på silikoner inkluderer:

• Utviklingen av nye katalysatorer for polymerisering av siloksaner
• Bruken av silylacetater og andre forbindelser for å modifisere egenskapene til silikoner
• Bruken av syre- og basekatalyserte reaksjoner for å produsere nye typer silikonpolymerer
• Bruken av silikonpolymerer i dannelsen av glass og andre materialer

Begrepet "silikoner" er fortsatt et vanlig begrep som brukes for å beskrive et bredt utvalg av silikonbaserte materialer, og egenskapene til disse materialene fortsetter å bli utforsket og forstått.

Fra sand til silikon: Den fascinerende prosessen med å produsere silikon

Silikon er en polymer som er mye brukt i ulike former og produkter. Prosessen med å oppnå de ønskede formene for silikon innebærer en rekke trinn som krever riktige materialer og byggeklosser. Her er komponentene og trinnene som er involvert i produksjonsprosessen:

• Silisium: Den primære byggesteinen til silikon er silisium, som er et av jordens vanligste grunnstoffer. Den isoleres ved å male kvartssand og påføre den varme, og når temperaturer på opptil 2000 grader Celsius.

• Metylklorid: Silisium er blandet med metylklorid, som er kjent som klormetan. Denne reaksjonen produserer klorsilan, som er et sentralt mellomprodukt i produksjonen av silikon.

• Oppvarming: Klorosilanet varmes deretter opp for å danne dimetyldiklorsilan, som er en forløper til silikon. Denne prosessen innebærer å påføre varme til blandingen, som aktiverer reaksjonen og fjerner saltsyre.

• Polymerbehandling: Dimetyldiklorsilanet blandes deretter med vann for å danne en polymer. Denne polymeren kan viderebearbeides for å oppnå forskjellige former for silikon, for eksempel elastomerer, som vanligvis brukes i produksjon av gummiprodukter.

Viktigheten av kvalitetskontroll i produksjonen av silikon

Produksjonen av silikon krever et høyt nivå av kvalitetskontroll for å sikre at sluttproduktet oppfyller de nødvendige standardene. Produsenter må sørge for at de riktige komponentene brukes i produksjonsprosessen og at prosessen utføres under de riktige forholdene. Her er noen av faktorene som produsenter må vurdere:

• Temperatur: Produksjonsprosessen krever høye temperaturer, noe som kan påvirke kvaliteten på sluttproduktet. Produsenter må sørge for at temperaturen kontrolleres nøye for å forhindre skade på silikonet.

• Isolering av volumet: Produksjonsprosessen innebærer å isolere volumet av reaksjonen for å sikre at riktig mengde silikon produseres. Dette krever nøye overvåking og kontroll av reaksjonen.

• Tverrbinding: Noen former for silikon krever tverrbinding for å oppnå de ønskede egenskapene. Dette innebærer å binde polymerkjedene sammen for å skape et sterkere materiale.

De vanlige formene for silikon på markedet

Silikon finnes ofte i en rekke produkter, fra kjøkkenutstyr til medisinsk utstyr. Her er noen av de vanligste formene for silikon på markedet:

• Silikon med lav tetthet: Denne typen silikon brukes ofte i produksjon av tetningsmidler og lim.

• Elastomerer: Disse brukes ofte i produksjon av gummiprodukter, som pakninger og O-ringer.

• Høytemperatur silikon: Denne typen silikon brukes i applikasjoner som krever motstand mot høye temperaturer, for eksempel i romfartsindustrien.

Silikonets kjemi: Utforske egenskapene og dannelsen til dette allsidige materialet

Silikon er et syntetisk materiale som består av silisium, oksygen, karbon og hydrogenatomer. Det er en type polymer, som betyr at den er bygd opp av lange kjeder av molekyler som dannes gjennom en prosess som kalles polymerisering. Silikon dannes vanligvis gjennom en metode som kalles hydrolyse, som innebærer å reagere silisiumforbindelser med vann for å produsere siloksaner.

Kjemien til siloksaner og silikonpolymerer

Siloksaner er byggesteinene i silikonpolymerer. De dannes gjennom reaksjonen av silisiumforbindelser med vann, som produserer en kjede av vekslende silisium- og oksygenatomer. Den resulterende siloksankjeden kan modifiseres ytterligere ved å tilsette organiske grupper, slik som metyl- eller fenylgrupper, for å produsere et bredt utvalg av silikonpolymerer.

En av de vanligste silikonpolymerene er polydimetylsiloksan (PDMS), som dannes ved å tilsette metylgrupper til siloksankjeden. PDMS er et hardt, sprøtt krystallinsk stoff med en blågrå metallisk glans, og er medlem av gruppe 14 i det periodiske system. Det er en type silikon som ofte brukes i produksjon av elektroniske kretser og andre produkter som krever et sterkt, vannavstøtende materiale.

Egenskapene til silikon og dets vanlige bruksområder

Silikon har en rekke unike egenskaper som gjør det til et populært materiale for en lang rekke bruksområder. Noen av de viktigste egenskapene til silikon inkluderer:

• Høy termisk stabilitet
• Vann motstand
• Lav toksisitet
• Gode ​​elektriske isolasjonsegenskaper
• Høy gasspermeabilitet

Disse egenskapene gjør silikon til et populært materiale for en lang rekke produkter, inkludert:

• Medisinsk utstyr
• Bildeler
• Elektroniske komponenter
• Tetningsmidler og lim
• Produkter for personlig pleie

Fremtiden for silikonproduksjon og utvikling

Silikonproduksjon og utvikling er fortsatt et aktivt forskningsområde for kjemikere og materialforskere. Nye metoder for å produsere silikonpolymerer blir foreslått og testet, inkludert bruk av keton og silylacetater i polymeriseringsprosessen. Etter hvert som nye silikonpolymerer utvikles, vil de sannsynligvis finne nye bruksområder i en rekke bransjer og produkter.

De allsidige bruksområdene til silikon

Silikon er en viktig ingrediens i en rekke produkter og materialer som brukes i bygg- og industrisektoren. Dens evne til å tåle høye og lave temperaturer, motstå kjemikalier og oljer og forbli stabil under ekstreme forhold gjør det til et utmerket materiale for en rekke bruksområder, inkludert:

• Belegg og lim
• Isolatorer og fillers (her er hvordan du bruker de riktige)
• Bilmotorsmøremidler og gir
• Spesialoljer og etterbehandlingsprodukter
• Glass og etterbehandlingsmaterialer

Elektronikk og romfartsindustri

Silikoner er også ofte brukt i elektronikk- og romfartsindustrien på grunn av deres unike egenskaper, inkludert:

• Effektiv isolasjon og motstand mot høye temperaturer og kjemikalier
• Evne til å fylle hull og gi demping for ømfintlige komponenter
• Stabil og langvarig ytelse i ekstreme miljøer

Medisinske og kosmetiske applikasjoner

Silikongel er en viktig ingrediens i medisinske og kosmetiske produkter på grunn av sin høye biokompatibilitet og evne til å etterligne egenskapene til menneskelig vev. Noen spesifikke bruksområder inkluderer:

• Brystimplantater, testikkelimplantater og brystimplantater
• Bandasjer og dressinger
• Kontaktlinser
• Arrbehandlinger og sårpleieprodukter

Spesialapplikasjoner

Silikon brukes også i en rekke spesialapplikasjoner, inkludert:

• Gummi- og harpiksproduksjon
• Mikrofluidikk og andre høypresisjonskomponenter
• Olje- og gassindustriprodukter
• Effektive og langvarige lim

Fremtiden for silikonapplikasjoner

Ettersom teknologi og prosesseringsteknikker fortsetter å utvikle seg, vil utvalget av silikonapplikasjoner bare fortsette å vokse. Fra utvikling av nye materialer og forbindelser til utforming av spesifikke deler og strukturer, vil silikon forbli en essensiell ingrediens i en lang rekke produkter og industrier.

Hvorfor silikon er et trygt og miljøvennlig valg

Silikon er et populært valg for mange produkter på grunn av sikkerhetsfunksjonene. Her er noen grunner til at:

• Ingen ftalater: Ftalater er kjemikalier som ofte finnes i plast og kan være skadelige for menneskers helse. Silikon inneholder ikke ftalater, noe som gjør det til et tryggere alternativ til plast.
• Ingen BPA: Bisfenol A (BPA) er et annet kjemikalie som finnes i plast som kan ha negative helseeffekter. Silikon er fri for BPA, noe som gjør det til et sunnere alternativ for matoppbevaring og matlaging.
• Health Canada-godkjent: Health Canada har ansett at silikon av matkvalitet er trygt for matlaging og oppbevaring av mat. Det reagerer ikke med mat eller drikke, noe som gjør det til et trygt valg for kjøkkenbruk.

Miljøhensyn

Silikon er ikke bare trygt for mennesker, men det er også et miljøvennlig valg. Her er hvorfor:

• Slitesterk: Silikon er et slitesterkt materiale som kan vare i årevis, noe som reduserer behovet for hyppige utskiftninger og avfall.
• Resirkulerbar: Silikon kan resirkuleres, noe som reduserer innvirkningen på miljøet.
• Lav toksisitet: Silikon er et materiale med lav toksisitet, noe som betyr at det ikke frigjør skadelige kjemikalier til miljøet under produksjon eller avhending.

Silikon vs plast: Hvilket er det bedre alternativet?

Silikon og plast er to typer materialer som ofte brukes i ulike bransjer. Plast er et tradisjonelt materiale som har blitt brukt i flere tiår, mens silikon er en relativt ny blanding som har vunnet popularitet de siste årene. Begge materialene har sine egne unike egenskaper og bruksområder, men det er noen viktige forskjeller mellom dem.

Forskjell i egenskaper

En av hovedforskjellene mellom silikon og plast er måten de produseres på. Silikon er produsert av silisium, et naturlig forekommende stabilt element, mens plast er laget av syntetiske forbindelser. Det betyr at silikon har noen egenskaper som plast ikke har, som å være mer slitesterk og varmebestandig. Silikon tåler høyere temperaturer enn plast, noe som gjør den ideell for bruk i matlagings- og bakeutstyr.

Likheter og forskjeller i form og formbarhet

Mens silikon er mer holdbart enn plast, er det ikke like fleksibelt. Den kan ikke støpes i forskjellige former som plastboks. Imidlertid kan silikon støpes i en rekke former, noe som gjør det til et populært valg for redskaper og kjøkkenutstyr. Plast er også ofte brukt til redskaper og kjøkkenutstyr, men det er ikke like holdbart som silikon.

Sikkerhet og elektriske egenskaper

Silikon er også kjent for sine sikkerhet og elektriske egenskaper. Det er et ikke-giftig materiale som ikke frigjør skadelige kjemikalier når det varmes opp, noe som gjør det trygt for bruk i matlaging og baking. Det er også en god elektrisk isolator, noe som gjør den ideell for bruk i elektrisk utstyr. Plast, på den annen side, kan frigjøre skadelige kjemikalier når den varmes opp, noe som gjør det til et mindre trygt alternativ for matlaging og baking.

Rengjøring og vedlikehold

Når det kommer til rengjøring og vedlikehold, har silikon og plast noen likheter og forskjeller. Begge materialene kan vaskes i oppvaskmaskin, men silikon er mer slitesterkt og tåler høyere temperaturer. Plast kan deformeres og smelte i høye temperaturer, noe som gjør den mindre holdbar enn silikon.

konklusjonen

Så silikon er et materiale laget av silisium og oksygen, og det brukes til mange ting. 

Du kan se hvorfor det er så populært nå, kan du ikke? Så ikke vær redd for å stille spørsmål hvis du ikke er sikker på noe. Du kan alltid spørre en venn om hjelp. 

Og ikke glem å sjekke ut vår guide for mer informasjon om silikon.

Jeg er Joost Nusselder, grunnleggeren av Tools Doctor, innholdsmarkedsfører og pappa. Jeg elsker å prøve ut nytt utstyr, og sammen med teamet mitt har jeg laget dybdebloggartikler siden 2016 for å hjelpe lojale lesere med verktøy og håndverkstips.