Силикон: Потпуни водич за историју, хемију и безбедност

Силикони су полимери који укључују било који инертан, синтетички једињење састављено од понављајућих јединица силоксана, које је функционална група од два атома силицијума и једног атома кисеоника који се често комбинују са угљеником и/или водоником. Обично су отпорни на топлоту и налик гуми и користе се у заптивачима, лепкови, мазива, лекове, посуђе за кување и топлотну и електричну изолацију.

У овом чланку ћемо покрити својства силикона и његов производни процес.

Све што треба да знате о силикону

Силикон је полимерни материјал састављен од молекула званих силоксани. То је јединствени материјал који се састоји од силицијума, природног елемента који се налази у песку и стенама, и кисеоника. Када се ова два елемента комбинују, они формирају једињење које садржи дугачке ланце мономера који се понављају, који су повезани заједно да би створили коначни производ.

Како се производи силикон?

Силикон се обично производи мешањем чистог силицијума са другим једињењима да би се створило силиконско једињење. Једињење се затим пролази кроз низ научних процеса како би се створио коначни производ који се састоји од дугих ланаца мономера који се понављају. Ови ланци су повезани заједно да би се створио полимер који је обично познат као силикон.

Које су примарне употребе силикона?

Силикон је популаран материјал који се користи у многим различитим производима. Неке од најчешћих употреба силикона укључују:

• Стварање заптивача и лепкова који се могу користити за спајање различитих материјала.
• Производња мазива која се могу користити за смањење трења између покретних делова.
• Стварање топлотне и електричне изолације која се може користити за заштиту осетљиве опреме од топлоте и електричне енергије.
• Прављење посуђа за кување и других кухињских производа који су нетоксични и отпорни на топлоту.
• Стварање медицинских уређаја и имплантата који су безбедни и ефикасни за пацијенте.

Која је разлика између силикона и силикона?

Силикон је један материјал, док су силикони група материјала који се састоје од силикона. Силикони су обично тврђи и издржљивији од силикона и обично се користе у производима који захтевају висок ниво квалитета и перформанси.

Еволуција силикона: од кристалног силикона до модерне производње

Године 1854. Хенри Сен-Клер Девил је добио кристални силицијум, што је било значајно откриће у свету материјала и једињења. Силицијум је хемијски елемент са симболом Си и атомским бројем 14. То је тврда, крта кристална чврста супстанца са плаво-сивим металним сјајем, и то је четворовалентни металоид и полупроводник. Силицијум је осми најчешћи елемент у универзуму по маси, али се ретко налази у свом чистом облику у природи.

Рођење силикона: Хајдово истраживање и Киппингово именовање

Године 1930, ЈФ Хиде је водио прво истраживање за производњу комерцијалних силикона. Касније, 1940. године, енглески хемичар Фредерих Стенли Кипинг је, користећи Хајдово истраживање, дао материјалу назив „силикони“ јер су били „лепљиви неред“. Киппинг је био пионир у области органске хемије и најпознатији је по свом раду на хемији силикона. Силикони су група синтетичких полимера састављена од понављајућих јединица силоксана, који је ланац наизменичних атома силицијума и кисеоника са органским групама везаним за атоме силицијума.

Хемија силикона: структура и полимерни ланци

Силикони су у суштини полимери са понављајућом јединицом силоксана. Силоксанска јединица се састоји од атома силицијума везаног за два атома кисеоника, који су заузврат везани за органске групе. Органске групе могу бити метил, етил, фенил или друге групе. Јединице силоксана се могу спојити заједно да формирају линеарне или разгранате ланце. Ланци се такође могу умрежити да би се формирала тродимензионална мрежа. Добијени материјал је силиконски полимер са широким спектром својстава.

Модерна производња силикона: Цорнинг, Дов и хидролиза

How to strip wire fast

Share

Watch on

Савремена производња силикона укључује различите методе, али најчешћа метода се заснива на хидролизи силиконских једињења. Једињења силицијума као што су силицијум тетрахлорид (СиЦл4) или диметилдихлоросилан (ЦХ3)2СиЦл2 реагују са водом да би се добили силоксани. Силоксани се затим полимеризују да би се формирали силиконски полимери. Процес се може извести коришћењем различитих катализатора, укључујући киселине као што је ХЦл или базе као што је НаОХ.

Својства силикона: јака, водоотпорна и електрична изолација

Силикони имају широк спектар својстава, у зависности од органских група везаних за атоме силицијума и дужине полимерних ланаца. Нека од својстава силикона укључују:

• Јака и издржљива
• Водоотпоран
• Електроизолациони
• Отпоран на високе и ниске температуре
• Хемијски инертан
• Биоцомпатибл на

Силикони се користе у широком спектру апликација, укључујући:

• Заптивачи и лепкови
• Мазива и премази
• Медицински уређаји и имплантати
• Електрична изолација и плоче
• Аутомобилске и ваздухопловне компоненте
• Производи за личну негу и козметику

Разлике између силикона и других полимера

Силикони се разликују од других полимера на неколико начина:

• Јединица која се понавља у силиконима је силоксан, док други полимери имају различите понављајуће јединице.
• Веза силицијум-кисеоник у силоксану је јача од везе угљеник-угљеник у другим полимерима, што силиконима даје њихова јединствена својства.
• Силикони су отпорнији на високе и ниске температуре од других полимера.
• Силикони су водоотпорнији од других полимера.

Будућност силикона: напредна истраживања и нови производи

Употреба силикона наставља да расте, а нови производи се стално развијају. Неке од области напредног истраживања силикона укључују:

• Развој нових катализатора за полимеризацију силоксана
• Употреба силил ацетата и других једињења за модификацију својстава силикона
• Употреба реакција катализованих киселинама и базама за производњу нових типова силиконских полимера
• Употреба силиконских полимера у формирању стакла и других материјала

Термин „силикони“ остаје уобичајен термин који се користи за описивање широког спектра материјала на бази силикона, а својства ових материјала се и даље истражују и разумеју.

Од песка до силикона: фасцинантан процес производње силикона

Силикон је полимер који се широко користи у различитим облицима и производима. Процес постизања жељених облика силикона укључује низ корака који захтевају праве материјале и блокове. Ево компоненти и корака укључених у процес производње:

• Силицијум: Примарни градивни блок силикона је силицијум, који је један од најчешћих елемената на Земљи. Изолује се млевењем кварцног песка и наношењем топлоте на њега, достижући температуру до 2000 степени Целзијуса.

• Метил хлорид: Силицијум је помешан са метил хлоридом, који је обично познат као хлорометан. Ова реакција производи хлоросилан, који је кључни међупроизвод у производњи силикона.

• Загревање: Хлоросилан се затим загрева да би се формирао диметилдихлоросилан, који је прекурсор силикона. Овај процес укључује примену топлоте на смешу, која активира реакцију и уклања хлороводоничну киселину.

• Обрада полимера: Диметилдихлоросилан се затим меша са водом да би се формирао полимер. Овај полимер се може даље обрадити да би се добили различити облици силикона, као што су еластомери, који се обично користе у производњи гумених производа.

Значај контроле квалитета у производњи силикона

Производња силикона захтева висок ниво контроле квалитета како би се осигурало да коначни производ испуњава тражене стандарде. Произвођачи треба да обезбеде да се праве компоненте користе у производном процесу и да се процес одвија под правим условима. Ево неких фактора које произвођачи треба да узму у обзир:

• Температура: Процес производње захтева високе температуре, што може утицати на квалитет финалног производа. Произвођачи треба да осигурају да се температура пажљиво контролише како би се спречило било какво оштећење силикона.

• Изоловање запремине: Производни процес укључује изоловање запремине реакције како би се обезбедила производња праве количине силикона. Ово захтева пажљиво праћење и контролу реакције.

• Унакрсно повезивање: Неки облици силикона захтевају умрежавање да би се постигла жељена својства. Ово укључује спајање полимерних ланаца заједно како би се створио јачи материјал.

Уобичајени облици силикона на тржишту

Силикон се обично налази у низу производа, од кухињског прибора до медицинских уређаја. Ево неких од најчешћих облика силикона на тржишту:

• Силикон мале густине: Ова врста силикона се обично користи у производњи заптивача и лепкова.

• Еластомери: Они се обично користе у производњи гумених производа, као што су заптивке и О-прстенови.

• Високотемпературни силикон: Ова врста силикона се користи у апликацијама које захтевају отпорност на високе температуре, као што је у ваздухопловној индустрији.

Хемија силикона: истраживање својстава и формирање овог свестраног материјала

Силикон је синтетички материјал који се састоји од атома силицијума, кисеоника, угљеника и водоника. То је врста полимера, што значи да се састоји од дугих ланаца молекула који се формирају кроз процес који се назива полимеризација. Силикон се обично формира методом званом хидролиза, која укључује реакцију једињења силицијума са водом да би се произвели силоксани.

Хемија силоксана и силиконских полимера

Силоксани су грађевински блокови силиконских полимера. Настају реакцијом силицијумских једињења са водом, која производи ланац наизменичних атома силицијума и кисеоника. Добијени силоксански ланац се може даље модификовати додавањем органских група, као што су метил или фенил групе, да би се произвео широк спектар силиконских полимера.

Један од најчешћих силиконских полимера је полидиметилсилоксан (ПДМС), који се формира додавањем метил група у силоксански ланац. ПДМС је тврда, крта кристална чврста супстанца са плаво-сивим металним сјајем и члан је групе 14 у периодичној табели. То је врста силикона која се обично користи у производњи електронских кола и других производа који захтевају јак, водоотпоран материјал.

Особине силикона и његова уобичајена употреба

Силикон има низ јединствених својстава која га чине популарним материјалом за широк спектар примена. Нека од кључних особина силикона укључују:

• Висока термичка стабилност
• Отпорност на воду
• Ниска токсичност
• Добра електрична изолациона својства
• Висока пропустљивост гаса

Ова својства чине силикон популарним материјалом за широк спектар производа, укључујући:

• Медицински уређаји
• Ауто делови
• Електронске компоненте
• Заптивачи и лепкови
• Производи за личну негу

Будућност производње и развоја силикона

Производња и развој силикона остаје активна област истраживања за хемичаре и научнике о материјалима. Предлажу се и тестирају нове методе за производњу силиконских полимера, укључујући употребу кетона и силил ацетата у процесу полимеризације. Како се развијају нови силиконски полимери, они ће вероватно наћи нове примене у широком спектру индустрија и производа.

Разноврсне примене силикона

Силикон је есенцијални састојак разних производа и материјала који се користе у грађевинском и индустријском сектору. Његова способност да издржи високе и ниске температуре, отпорност на хемикалије и уља и да остане стабилан у екстремним условима чини га одличним материјалом за низ примена, укључујући:

• Премази и лепкови
• Изолатори и пунила (ево како да користите праве)
• Мазива и зупчаници за аутомобилске моторе
• Специјална уља и завршни производи
• Застакљивање и завршни материјали

Електронска и ваздухопловна индустрија

Силикони се такође често користе у електронској и ваздухопловној индустрији због својих јединствених својстава, укључујући:

• Ефикасна изолација и отпорност на високе температуре и хемикалије
• Способност попуњавања празнина и обезбеђивања јастука за осетљиве компоненте
• Стабилне и дуготрајне перформансе у екстремним окружењима

Медицинске и козметичке апликације

Силиконски гел је важан састојак медицинских и козметичких производа због своје високе биокомпатибилности и способности да опонаша својства људског ткива. Неке специфичне употребе укључују:

• Имплантати за дојке, имплантати тестиса и прсни имплантати
• Завоји и завоји
• Контактна сочива
• Третмани ожиљака и производи за негу рана

Специјалне апликације

Силикон се такође користи у разним специјалним апликацијама, укључујући:

• Производња гуме и смоле
• Микрофлуидика и друге компоненте високе прецизности
• Производи индустрије нафте и гаса
• Ефикасни и дуготрајни лепкови

Будућност силиконских апликација

Како технологија и технике обраде настављају да напредују, распон силиконских апликација ће само наставити да расте. Од развоја нових материјала и једињења до дизајнирања специфичних делова и структура, силикон ће остати суштински састојак у широком спектру производа и индустрија.

Зашто је силикон сигуран и еколошки прихватљив избор

Силикон је популаран избор за многе производе због својих сигурносних карактеристика. Ево неколико разлога зашто:

• Без фталата: Фталати су хемикалије које се обично налазе у пластици и могу бити штетне по људско здравље. Силикон не садржи фталате, што га чини сигурнијом алтернативом за пластику.
• Без БПА: Бисфенол А (БПА) је још једна хемикалија која се налази у пластици и може имати негативне последице по здравље. Силикон не садржи БПА, што га чини здравијом опцијом за складиштење и кување хране.
• Одобрено Хеалтх Цанада: Хеалтх Цанада сматра да је силикон за храну безбедним за кување и складиштење хране. Не реагује са храном или пићима, што га чини сигурним избором за употребу у кухињи.

Еколошка разматрања

Силикон није само безбедан за људе, већ је и еколошки прихватљив избор. Ево зашто:

• Издржљив: Силикон је издржљив материјал који може трајати годинама, смањујући потребу за честим заменама и отпадом.
• Може се рециклирати: Силикон се може рециклирати, смањујући његов утицај на животну средину.
• Ниска токсичност: Силикон је материјал ниске токсичности, што значи да не испушта штетне хемикалије у животну средину током производње или одлагања.

Силикон против пластике: Која је боља алтернатива?

Силикон и пластика су две врсте материјала који се обично користе у различитим индустријама. Пластика је традиционални материјал који се користи деценијама, док је силикон релативно ново једињење које је стекло популарност последњих година. Оба материјала имају своја јединствена својства и употребу, али међу њима постоје неке важне разлике.

Разлика у својствима

Једна од главних разлика између силикона и пластике је начин на који се производе. Силикон се производи од силицијума, природног стабилног елемента, док је пластика направљена од синтетичких једињења. То значи да силикон има нека својства која пластика нема, на пример да је издржљивији и отпорнији на топлоту. Силикон може да издржи више температуре од пластике, што га чини идеалним за употребу у опреми за кување и печење.

Сличности и разлике у облику и калупљивости

Иако је силикон издржљивији од пластике, није тако флексибилан. Не може се обликовати у различите облике као пластична конзерва. Међутим, силикон се може обликовати у различите облике, што га чини популарним избором за прибор и кухињску опрему. Пластика се такође обично користи за прибор и кухињску опрему, али није тако издржљива као силикон.

Безбедност и електрична својства

Силикон је такође познат по својој сигурности и електричним својствима. То је нетоксичан материјал који не ослобађа штетне хемикалије када се загрева, што га чини безбедним за употребу у кувању и печењу. Такође је добар електрични изолатор, што га чини идеалним за употребу у електричној опреми. Пластика, с друге стране, може ослободити штетне хемикалије када се загреје, што је чини мање безбедном опцијом за кување и печење.

Чишћење и одржавање

Када је у питању чишћење и одржавање, силикон и пластика имају неке сличности и разлике. Оба материјала се могу чистити у машини за прање судова, али силикон је издржљивији и може да издржи више температуре. Пластика се може искривити и отопити на високим температурама, што је чини мање издржљивом од силикона.

Zakljucak

Дакле, силикон је материјал направљен од силицијума и кисеоника и користи се за многе ствари. 

Можете видети зашто је сада тако популаран, зар не? Дакле, немојте се плашити да постављате питања ако нисте сигурни у нешто. Увек можете замолити пријатеља за помоћ. 

И не заборавите да погледате наш водич за више информација о силикону.

Ја сам Јоост Нусселдер, оснивач Тоолс Доцтор, маркетер садржаја и тата. Волим да испробавам нову опрему и заједно са својим тимом од 2016. правим детаљне чланке на блогу како бих помогао верним читаоцима алатима и саветима за израду.