Silikon: Den kompletta guiden till historia, kemi och säkerhet

Silikoner är polymerer som inkluderar alla inerta, syntetisk förening som består av upprepade enheter av siloxan, som är en funktionell grupp av två kiselatomer och en syreatom ofta kombinerad med kol och/eller väte. De är vanligtvis värmebeständiga och gummiliknande och används i tätningsmedel, lim, smörjmedel, medicin, köksredskap och termisk och elektrisk isolering.

I den här artikeln kommer vi att täcka egenskaperna hos silikon och dess tillverkningsprocess.

Allt du behöver veta om silikon

Silikon är ett polymermaterial som består av molekyler som kallas siloxaner. Det är ett unikt material som består av kisel, ett naturligt element som finns i sand och stenar, och syre. När dessa två grundämnen kombineras bildar de en förening som innehåller långa kedjor av upprepade monomerer, som binds samman för att skapa en slutprodukt.

Hur tillverkas silikon?

Silikon framställs vanligtvis genom att blanda rent kisel med andra föreningar för att skapa en silikonförening. Föreningen passeras sedan genom en rad vetenskapliga processer för att skapa en slutprodukt som är sammansatt av långa kedjor av upprepade monomerer. Dessa kedjor är sammanbundna för att skapa en polymer som är allmänt känd som silikon.

Vilka är de primära användningsområdena för silikon?

Silikon är ett populärt material som används i en mängd olika produkter. Några av de vanligaste användningsområdena för silikon inkluderar:

• Skapa tätningsmedel och lim som kan användas för att binda samman olika material.
• Tillverkar smörjmedel som kan användas för att minska friktionen mellan rörliga delar.
• Skapar termisk och elektrisk isolering som kan användas för att skydda känslig utrustning från värme och elektricitet.
• Att göra köksredskap och andra köksprodukter som är giftfria och värmebeständiga.
• Skapa medicinsk utrustning och implantat som är säkra och effektiva för patienter.

Vad är skillnaden mellan silikon och silikon?

Silikon är ett enda material, medan silikon är en grupp material som består av silikon. Silikoner är vanligtvis hårdare och mer hållbara än silikon, och de används ofta i produkter som kräver hög kvalitet och prestanda.

Utvecklingen av silikon: från kristallint kisel till modern produktion

År 1854 fick Henry Sainte-Claire Deville kristallint kisel, vilket var en betydande upptäckt i världen av material och föreningar. Kisel är ett kemiskt grundämne med symbolen Si och atomnummer 14. Det är ett hårt, sprött kristallint fast ämne med en blågrå metallglans, och det är en fyrvärd metalloid och halvledare. Kisel är det åttonde vanligaste grundämnet i universum i massa, men det finns sällan i sin rena form i naturen.

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

1930 drev JF Hyde den första forskningen för att producera kommersiella silikoner. Senare, 1940, gav den engelske kemisten Frederich Stanley Kipping, med hjälp av Hydes forskning, materialet namnet "silikoner" eftersom de var "klibbiga röror". Kipping var en pionjär inom organisk kemi och är mest känd för sitt arbete med silikoners kemi. Silikoner är en grupp syntetiska polymerer som består av upprepade enheter av siloxan, som är en kedja av alternerande kisel- och syreatomer med organiska grupper fästa vid kiselatomerna.

Silikonernas kemi: struktur och polymerkedjor

Silikoner är i huvudsak polymerer med en upprepad enhet av siloxan. Siloxanenheten består av en kiselatom bunden till två syreatomer, som i sin tur är bundna till organiska grupper. De organiska grupperna kan vara metyl, etyl, fenyl eller andra grupper. Siloxanenheterna kan sammanfogas för att bilda linjära kedjor eller grenade kedjor. Kedjorna kan också tvärbindas för att bilda ett tredimensionellt nätverk. Det resulterande materialet är en silikonpolymer med en mängd olika egenskaper.

Den moderna produktionen av silikoner: Corning, Dow och Hydrolys

How to strip wire fast

Share

Watch on

Den moderna tillverkningen av silikoner innefattar en mängd olika metoder, men den vanligaste metoden är baserad på hydrolys av kiselföreningar. Kiselföreningar såsom kiseltetraklorid (SiCl4) eller dimetyldiklorsilan (CH3)2SiCl2 reageras med vatten för att producera siloxaner. Siloxanerna polymeriseras sedan för att bilda silikonpolymerer. Processen kan utföras med användning av en mängd olika katalysatorer, inklusive syror såsom HCl eller baser såsom NaOH.

Silikonernas egenskaper: Stark, vattenbeständig och elektriskt isolerande

Silikoner har ett brett utbud av egenskaper, beroende på de organiska grupper som är fästa vid kiselatomerna och längden på polymerkedjorna. Några av egenskaperna hos silikoner inkluderar:

• Stark och hållbar
• Vattentålig
• Elektriskt isolerande
• Beständig mot höga och låga temperaturer
• Kemiskt inert
• Biocompatibl till

Silikoner används i ett brett spektrum av applikationer, inklusive:

• Tätningsmedel och lim
• Smörjmedel och beläggningar
• Medicinsk utrustning och implantat
• Elektrisk isolering och kretskort
• Komponenter för fordon och flyg
• Personliga vårdprodukter och kosmetika

Skillnaderna mellan silikoner och andra polymerer

Silikoner skiljer sig från andra polymerer på flera sätt:

• Den repeterande enheten i silikoner är siloxan, medan andra polymerer har olika repeterande enheter.
• Silikon-syrebindningen i siloxan är starkare än kol-kolbindningen i andra polymerer, vilket ger silikoner deras unika egenskaper.
• Silikoner är mer motståndskraftiga mot höga och låga temperaturer än andra polymerer.
• Silikoner är mer vattenbeständiga än andra polymerer.

Framtiden för silikoner: avancerad forskning och nya produkter

Användningen av silikoner fortsätter att växa och nya produkter utvecklas hela tiden. Några av områdena för avancerad forskning inom silikoner inkluderar:

• Utveckling av nya katalysatorer för polymerisation av siloxaner
• Användningen av silylacetater och andra föreningar för att modifiera egenskaperna hos silikoner
• Användningen av syra- och baskatalyserade reaktioner för att producera nya typer av silikonpolymerer
• Användningen av silikonpolymerer vid bildandet av glas och andra material

Termen "silikoner" är fortfarande en vanlig term som används för att beskriva en mängd olika silikonbaserade material, och egenskaperna hos dessa material fortsätter att utforskas och förstås.

Från sand till silikon: den fascinerande processen att tillverka silikon

Silikon är en polymer som används flitigt i olika former och produkter. Processen för att uppnå de önskade formerna av silikon innebär en rad steg som kräver rätt material och byggstenar. Här är komponenterna och stegen som ingår i produktionsprocessen:

• Kisel: Den primära byggstenen i silikon är kisel, som är ett av jordens vanligaste grundämnen. Den isoleras genom att slipa kvartssand och applicera värme på den och nå temperaturer på upp till 2000 grader Celsius.

• Metylklorid: Kisel blandas med metylklorid, som är allmänt känt som klormetan. Denna reaktion producerar klorsilan, som är en nyckelmellanprodukt vid framställningen av silikon.

• Uppvärmning: Klorosilanen upphettas sedan för att bilda dimetyldiklorsilan, som är en föregångare till silikon. Denna process innebär att värme appliceras på blandningen, vilket aktiverar reaktionen och tar bort saltsyra.

• Polymerbearbetning: Dimetyldiklorsilanen blandas sedan med vatten för att bilda en polymer. Denna polymer kan vidarebearbetas för att uppnå olika former av silikon, såsom elastomerer, som vanligtvis används vid tillverkning av gummiprodukter.

Vikten av kvalitetskontroll vid tillverkning av silikon

Tillverkningen av silikon kräver en hög kvalitetskontroll för att säkerställa att slutprodukten uppfyller de krav som krävs. Tillverkare måste säkerställa att rätt komponenter används i produktionsprocessen och att processen utförs under rätt förutsättningar. Här är några av de faktorer som tillverkare måste tänka på:

• Temperatur: Produktionsprocessen kräver höga temperaturer, vilket kan påverka kvaliteten på slutprodukten. Tillverkare måste se till att temperaturen kontrolleras noggrant för att förhindra skador på silikonen.

• Isolering av volymen: Produktionsprocessen involverar att isolera reaktionsvolymen för att säkerställa att rätt mängd silikon produceras. Detta kräver noggrann övervakning och kontroll av reaktionen.

• Tvärbindning: Vissa former av silikon kräver tvärbindning för att uppnå önskade egenskaper. Detta innebär att polymerkedjorna binds samman för att skapa ett starkare material.

De vanligaste formerna av silikon på marknaden

Silikon finns vanligtvis i en rad produkter, från köksredskap till medicintekniska produkter. Här är några av de vanligaste formerna av silikon på marknaden:

• Lågdensitetssilikon: Denna typ av silikon används ofta vid tillverkning av tätningsmedel och lim.

• Elastomerer: Dessa används ofta vid tillverkning av gummiprodukter, såsom packningar och O-ringar.

• Högtemperatursilikon: Denna typ av silikon används i applikationer som kräver högtemperaturbeständighet, såsom inom flygindustrin.

Silikonens kemi: Utforska egenskaperna och bildandet av detta mångsidiga material

Silikon är ett syntetiskt material som består av kisel, syre, kol och väteatomer. Det är en typ av polymer, vilket betyder att den är uppbyggd av långa kedjor av molekyler som bildas genom en process som kallas polymerisation. Silikon bildas vanligtvis genom en metod som kallas hydrolys, som innebär att kiselföreningar reagerar med vatten för att producera siloxaner.

Siloxanernas och silikonpolymerernas kemi

Siloxaner är byggstenarna i silikonpolymerer. De bildas genom reaktion av kiselföreningar med vatten, vilket producerar en kedja av alternerande kisel- och syreatomer. Den resulterande siloxankedjan kan modifieras ytterligare genom tillsats av organiska grupper, såsom metyl- eller fenylgrupper, för att producera en mängd olika silikonpolymerer.

En av de vanligaste silikonpolymererna är polydimetylsiloxan (PDMS), som bildas genom att metylgrupper tillsätts siloxankedjan. PDMS är ett hårt, sprött kristallint fast ämne med en blågrå metallisk lyster och är en medlem av grupp 14 i det periodiska systemet. Det är en typ av silikon som ofta används vid tillverkning av elektroniska kretsar och andra produkter som kräver ett starkt, vattenbeständigt material.

Silikonets egenskaper och dess vanliga användningsområden

Silikon har ett antal unika egenskaper som gör det till ett populärt material för en mängd olika applikationer. Några av de viktigaste egenskaperna hos silikon inkluderar:

• Hög termisk stabilitet
• Vattentålighet
• Låg toxicitet
• Goda elektriska isoleringsegenskaper
• Hög gaspermeabilitet

Dessa egenskaper gör silikon till ett populärt material för en mängd olika produkter, inklusive:

• Medicinska apparater
• Bildelar
• Elektroniska komponenter
• Tätningsmedel och lim
• Produkter för personlig vård

Framtiden för silikonproduktion och utveckling

Silikonproduktion och utveckling är fortfarande ett aktivt forskningsområde för kemister och materialvetare. Nya metoder för att framställa silikonpolymerer föreslås och testas, inklusive användning av keton och silylacetater i polymerisationsprocessen. När nya silikonpolymerer utvecklas kommer de sannolikt att hitta nya tillämpningar inom en mängd olika industrier och produkter.

De mångsidiga tillämpningarna av silikon

Silikon är en viktig ingrediens i en mängd olika produkter och material som används inom bygg- och industrisektorn. Dess förmåga att motstå höga och låga temperaturer, motstå kemikalier och oljor och förbli stabil under extrema förhållanden gör det till ett utmärkt material för en rad applikationer, inklusive:

• Beläggningar och lim
• Isolatorer och fillers (här är hur du använder de rätta)
• Motorsmörjmedel och växlar för fordon
• Specialoljor och efterbehandlingsprodukter
• Glas och ytbehandlingsmaterial

Elektronik och flygindustri

Silikoner används också ofta inom elektronik- och flygindustrin på grund av deras unika egenskaper, inklusive:

• Effektiv isolering och motståndskraft mot höga temperaturer och kemikalier
• Förmåga att fylla luckor och ge dämpning för ömtåliga komponenter
• Stabil och långvarig prestanda i extrema miljöer

Medicinska och kosmetiska tillämpningar

Silikongel är en viktig ingrediens i medicinska och kosmetiska produkter på grund av dess höga biokompatibilitet och förmåga att efterlikna egenskaperna hos mänsklig vävnad. Några specifika användningsområden inkluderar:

• Bröstimplantat, testikelimplantat och bröstimplantat
• Bandage och förband
• Kontaktlinser
• Ärrbehandlingar och sårvårdsprodukter

Specialtillämpningar

Silikon används också i en mängd olika specialtillämpningar, inklusive:

• Gummi- och hartsproduktion
• Mikrofluidik och andra högprecisionskomponenter
• Olje- och gasindustriprodukter
• Effektiva och långvariga lim

Framtiden för silikonapplikationer

När teknologin och bearbetningsteknikerna fortsätter att utvecklas kommer utbudet av silikonapplikationer bara att fortsätta att växa. Från att utveckla nya material och sammansättningar till att designa specifika delar och strukturer, kommer silikon att förbli en viktig ingrediens i en mängd olika produkter och industrier.

Varför silikon är ett säkert och miljövänligt val

Silikon är ett populärt val för många produkter på grund av dess säkerhetsfunktioner. Här är några anledningar till varför:

• Inga ftalater: Ftalater är kemikalier som vanligtvis finns i plast och kan vara skadliga för människors hälsa. Silikon innehåller inga ftalater, vilket gör det till ett säkrare alternativ till plast.
• Ingen BPA: Bisfenol A (BPA) är en annan kemikalie som finns i plast som kan ha negativa hälsoeffekter. Silikon är fritt från BPA, vilket gör det till ett hälsosammare alternativ för matförvaring och matlagning.
• Health Canada Godkänd: Health Canada har ansett att silikon av livsmedelskvalitet är säkert för matlagning och förvaring av mat. Det reagerar inte med mat eller dryck, vilket gör det till ett säkert val för köksbruk.

Miljöhänsyn

Silikon är inte bara säkert för människor, utan det är också ett miljövänligt val. Här är varför:

• Hållbar: Silikon är ett hållbart material som kan hålla i flera år, vilket minskar behovet av frekventa byten och avfall.
• Återvinningsbart: Silikon kan återvinnas, vilket minskar dess påverkan på miljön.
• Låg toxicitet: Silikon är ett material med låg toxicitet, vilket innebär att det inte släpper ut skadliga kemikalier i miljön under produktion eller bortskaffande.

Silikon vs plast: Vilket är det bättre alternativet?

Silikon och plast är två typer av material som ofta används i olika industrier. Plast är ett traditionellt material som har använts i decennier, medan silikon är en relativt ny förening som har vunnit popularitet de senaste åren. Båda materialen har sina egna unika egenskaper och användningsområden, men det finns några viktiga skillnader mellan dem.

Skillnad i egenskaper

En av de största skillnaderna mellan silikon och plast är hur de tillverkas. Silikon tillverkas av kisel, ett naturligt förekommande stabilt element, medan plast är tillverkad av syntetiska föreningar. Det gör att silikon har vissa egenskaper som plast inte har, som att det är mer hållbart och värmebeständigt. Silikon tål högre temperaturer än plast, vilket gör den idealisk för användning i matlagnings- och bakutrustning.

Likheter och skillnader i form och formbarhet

Även om silikon är mer hållbart än plast, är det inte lika flexibelt. Den kan inte formas till olika former som plastburk. Silikon kan dock formas i en mängd olika former, vilket gör det till ett populärt val för redskap och köksutrustning. Plast används också ofta för husgeråd och köksutrustning, men det är inte lika hållbart som silikon.

Säkerhet och elektriska egenskaper

Silikon är också känt för sin säkerhet och elektriska egenskaper. Det är ett giftfritt material som inte släpper ut skadliga kemikalier när det värms upp, vilket gör det säkert att använda i matlagning och bakning. Det är också en bra elektrisk isolator, vilket gör den idealisk för användning i elektrisk utrustning. Plast, å andra sidan, kan släppa ut skadliga kemikalier när den värms upp, vilket gör det till ett mindre säkert alternativ för matlagning och bakning.

Rengöring och underhåll

När det kommer till rengöring och underhåll har silikon och plast vissa likheter och skillnader. Båda materialen kan diskas i diskmaskin, men silikon är mer hållbart och tål högre temperaturer. Plast kan skeva och smälta vid höga temperaturer, vilket gör den mindre hållbar än silikon.

Slutsats

Så, silikon är ett material tillverkat av kisel och syre, och det används till massor av saker. 

Du kan se varför det är så populärt nu, eller hur? Så var inte rädd för att ställa frågor om du inte är säker på något. Du kan alltid be en vän om hjälp. 

Och glöm inte att kolla in vår guide för mer information om silikon.

Jag är Joost Nusselder, grundaren av Tools Doctor, innehållsmarknadsförare och pappa. Jag älskar att testa ny utrustning, och tillsammans med mitt team har jag skapat djupgående bloggartiklar sedan 2016 för att hjälpa trogna läsare med verktyg och pysseltips.