Silicone: Ang Kumpletong Gabay sa Kasaysayan, Chemistry at Kaligtasan

Ang mga silikon ay mga polimer na kinabibilangan ng anumang hindi gumagalaw, sintetiko compound na binubuo ng mga paulit-ulit na unit ng siloxane, na isang functional group ng dalawang silicon atoms at isang oxygen atom na madalas na pinagsama sa carbon at/o hydrogen. Ang mga ito ay karaniwang lumalaban sa init at parang goma, at ginagamit sa mga sealant, malagkit, mga pampadulas, gamot, kagamitan sa pagluluto, at thermal at electrical insulation.

Sa artikulong ito, tatalakayin natin ang mga katangian ng silicone at ang proseso ng pagmamanupaktura nito.

Lahat ng Kailangan Mong Malaman Tungkol sa Silicone

Ang silikon ay isang polymer na materyal na binubuo ng mga molekula na tinatawag na siloxane. Ito ay isang natatanging materyal na binubuo ng silicon, isang natural na elemento na matatagpuan sa buhangin at mga bato, at oxygen. Kapag pinagsama ang dalawang elementong ito, bumubuo sila ng isang tambalan na naglalaman ng mahabang kadena ng paulit-ulit na mga monomer, na pinagsama-sama upang lumikha ng isang pangwakas na produkto.

Paano Ginagawa ang Silicone?

Ang silikon ay karaniwang ginagawa sa pamamagitan ng paghahalo ng purong silikon sa iba pang mga compound upang lumikha ng isang silicone compound. Ang tambalan ay pagkatapos ay dumaan sa isang serye ng mga pang-agham na proseso upang lumikha ng isang pangwakas na produkto na binubuo ng mahahabang kadena ng paulit-ulit na mga monomer. Ang mga kadena na ito ay pinagsama-sama upang lumikha ng isang polimer na karaniwang kilala bilang silicone.

Ano ang mga Pangunahing Gamit ng Silicone?

Ang silikon ay isang tanyag na materyal na ginagamit sa maraming iba't ibang mga produkto. Ang ilan sa mga pinakakaraniwang gamit ng silicone ay kinabibilangan ng:

• Gumagawa ng mga sealant at adhesive na maaaring gamitin upang pagsamahin ang iba't ibang materyales.
• Gumagawa ng mga pampadulas na maaaring magamit upang mabawasan ang alitan sa pagitan ng mga gumagalaw na bahagi.
• Gumagawa ng thermal at electrical insulation na maaaring magamit upang protektahan ang mga sensitibong kagamitan mula sa init at kuryente.
• Paggawa ng mga kagamitan sa pagluluto at iba pang produkto sa kusina na hindi nakakalason at lumalaban sa init.
• Paglikha ng mga medikal na kagamitan at implant na ligtas at epektibo para sa mga pasyente.

Ano ang Pagkakaiba sa pagitan ng Silicone at Silicones?

Ang silicone ay isang solong materyal, habang ang mga silicone ay isang grupo ng mga materyales na binubuo ng silicone. Ang mga silikon ay karaniwang mas mahirap at mas matibay kaysa sa silicone, at karaniwang ginagamit ang mga ito sa mga produktong nangangailangan ng mataas na antas ng kalidad at pagganap.

Ang Ebolusyon ng Silicone: Mula sa Crystalline Silicon hanggang Modernong Produksyon

Noong 1854, nakuha ni Henry Sainte-Claire Deville ang mala-kristal na silikon, na isang makabuluhang pagtuklas sa mundo ng mga materyales at compound. Ang silikon ay isang kemikal na elemento na may simbolo na Si at atomic number 14. Ito ay isang matigas, malutong na mala-kristal na solid na may asul-kulay-abong metal na kinang, at ito ay isang tetravalent metalloid at semiconductor. Ang silikon ay ang ikawalong pinakakaraniwang elemento sa uniberso ayon sa masa, ngunit ito ay bihirang matatagpuan sa dalisay nitong anyo sa kalikasan.

Ang Kapanganakan ng mga Silicone: Pananaliksik ni Hyde at Pangalan ni Kipping

Noong 1930, pinatakbo ni JF Hyde ang unang pananaliksik upang makabuo ng mga komersyal na silicones. Nang maglaon, noong 1940, ang English chemist na si Frederich Stanley Kipping, gamit ang pananaliksik ni Hyde, ay nagbigay ng pangalan sa materyal na "silicones" dahil sila ay "sticky messes". Si Kipping ay isang pioneer sa larangan ng organic chemistry at kilala sa kanyang trabaho sa chemistry ng silicones. Ang mga silikon ay isang pangkat ng mga sintetikong polimer na binubuo ng paulit-ulit na mga yunit ng siloxane, na isang kadena ng mga alternating silicon at oxygen na atom na may mga organikong grupo na nakakabit sa mga silicon na atom.

Ang Chemistry ng Silicones: Structure at Polymer Chains

Ang mga silikon ay mahalagang polimer na may paulit-ulit na yunit ng siloxane. Ang siloxane unit ay binubuo ng isang silicon na atom na nakakabit sa dalawang oxygen atoms, na kung saan ay nakakabit sa mga organikong grupo. Ang mga organikong grupo ay maaaring methyl, ethyl, phenyl, o iba pang mga grupo. Ang mga yunit ng siloxane ay maaaring pagsamahin upang bumuo ng mga linear na kadena o branched na kadena. Ang mga kadena ay maaari ding i-cross-link upang bumuo ng isang tatlong-dimensional na network. Ang nagresultang materyal ay isang silicone polymer na may malawak na iba't ibang mga katangian.

Ang Makabagong Produksyon ng mga Silicone: Corning, Dow, at Hydrolysis

How to strip wire fast

Share

Watch on

Ang modernong produksyon ng mga silicones ay nagsasangkot ng iba't ibang mga pamamaraan, ngunit ang pinakakaraniwang pamamaraan ay batay sa hydrolysis ng mga silikon na compound. Ang mga silikon na compound tulad ng silicon tetrachloride (SiCl4) o dimethyldichlorosilane (CH3)2SiCl2 ay nire-react sa tubig upang makagawa ng mga siloxane. Ang mga siloxane ay pagkatapos ay polymerized upang bumuo ng silicone polymers. Ang proseso ay maaaring isagawa gamit ang iba't ibang mga catalyst, kabilang ang mga acid tulad ng HCl o mga base tulad ng NaOH.

Ang Mga Katangian ng Mga Silicone: Malakas, Lumalaban sa Tubig, at Electrically Insulating

Ang mga silikon ay may malawak na hanay ng mga katangian, depende sa mga organikong grupo na nakakabit sa mga atomo ng silikon at sa haba ng mga kadena ng polimer. Ang ilan sa mga katangian ng silicones ay kinabibilangan ng:

• Malakas at matibay
• Tubig-lumalaban
• Pagkakabukod ng elektrisidad
• Lumalaban sa mataas at mababang temperatura
• Hindi gumagalaw sa kemikal
• Biocompatibl na

Ginagamit ang mga silikon sa malawak na hanay ng mga aplikasyon, kabilang ang:

• Mga sealant at pandikit
• Mga pampadulas at patong
• Mga kagamitang medikal at implant
• Electrical insulation at mga circuit board
• Mga bahagi ng sasakyan at aerospace
• Mga produkto ng personal na pangangalaga at mga pampaganda

Ang Mga Pagkakaiba sa Pagitan ng Mga Silicone at Iba Pang Polimer

Ang mga silikon ay naiiba sa iba pang mga polimer sa maraming paraan:

• Ang paulit-ulit na yunit sa silicones ay siloxane, habang ang iba pang mga polimer ay may iba't ibang mga paulit-ulit na yunit.
• Ang silicon-oxygen bond sa siloxane ay mas malakas kaysa sa carbon-carbon bond sa iba pang polymer, na nagbibigay sa mga silicone ng kanilang natatanging katangian.
• Ang mga silikon ay mas lumalaban sa mataas at mababang temperatura kaysa sa iba pang mga polimer.
• Ang mga silikon ay mas lumalaban sa tubig kaysa sa iba pang mga polimer.

Ang Kinabukasan ng Mga Silicone: Advanced na Pananaliksik at Mga Bagong Produkto

Ang paggamit ng mga silicone ay patuloy na lumalaki, at ang mga bagong produkto ay ginagawa sa lahat ng oras. Ang ilan sa mga lugar ng advanced na pananaliksik sa silicones ay kinabibilangan ng:

• Ang pagbuo ng mga bagong catalyst para sa polymerization ng siloxane
• Ang paggamit ng silyl acetates at iba pang mga compound upang baguhin ang mga katangian ng silicones
• Ang paggamit ng acid at base catalyzed reaksyon upang makabuo ng mga bagong uri ng silicone polymers
• Ang paggamit ng silicone polymers sa pagbuo ng salamin at iba pang mga materyales

Ang terminong "silicones" ay nananatiling isang karaniwang termino na ginagamit upang ilarawan ang isang malawak na iba't ibang mga silicone-based na materyales, at ang mga katangian ng mga materyales na ito ay patuloy na ginalugad at nauunawaan.

Mula sa Buhangin hanggang Silicone: Ang Kamangha-manghang Proseso ng Paggawa ng Silicone

Ang silikon ay isang polimer na malawakang ginagamit sa iba't ibang anyo at produkto. Ang proseso ng pagkamit ng nais na mga anyo ng silicone ay nagsasangkot ng isang serye ng mga hakbang na nangangailangan ng mga tamang materyales at mga bloke ng gusali. Narito ang mga bahagi at hakbang na kasangkot sa proseso ng produksyon:

• Silicon: Ang pangunahing building block ng silicone ay silicon, na isa sa mga pinakakaraniwang elemento sa mundo. Nahihiwalay ito sa pamamagitan ng paggiling ng quartz sand at paglalagay ng init dito, na umaabot sa temperatura na hanggang 2000 degrees Celsius.

• Methyl Chloride: Ang silikon ay hinaluan ng methyl chloride, na karaniwang kilala bilang chloromethane. Ang reaksyong ito ay gumagawa ng chlorosilane, na isang pangunahing intermediate sa paggawa ng silicone.

• Pag-init: Ang chlorosilane ay pagkatapos ay pinainit upang bumuo ng dimethyldichlorosilane, na isang precursor sa silicone. Ang prosesong ito ay nagsasangkot ng paglalapat ng init sa pinaghalong, na nagpapa-aktibo sa reaksyon at nag-aalis ng hydrochloric acid.

• Pagproseso ng Polimer: Ang dimethyldichlorosilane ay hinahalo sa tubig upang bumuo ng isang polimer. Ang polimer na ito ay maaaring higit pang iproseso upang makamit ang iba't ibang anyo ng silicone, tulad ng mga elastomer, na karaniwang ginagamit sa paggawa ng mga produktong goma.

Ang Kahalagahan ng Quality Control sa Produksyon ng Silicone

Ang paggawa ng silicone ay nangangailangan ng mataas na antas ng kontrol sa kalidad upang matiyak na ang panghuling produkto ay nakakatugon sa mga kinakailangang pamantayan. Kailangang tiyakin ng mga tagagawa na ang mga tamang bahagi ay ginagamit sa proseso ng produksyon at ang proseso ay isinasagawa sa ilalim ng mga tamang kondisyon. Narito ang ilan sa mga salik na kailangang isaalang-alang ng mga tagagawa:

• Temperatura: Ang proseso ng produksyon ay nangangailangan ng mataas na temperatura, na maaaring makaapekto sa kalidad ng panghuling produkto. Kailangang tiyakin ng mga tagagawa na ang temperatura ay maingat na kinokontrol upang maiwasan ang anumang pinsala sa silicone.

• Isolating the Volume: Ang proseso ng produksyon ay nagsasangkot ng paghihiwalay sa volume ng reaksyon upang matiyak na ang tamang dami ng silicone ay ginawa. Nangangailangan ito ng maingat na pagsubaybay at kontrol sa reaksyon.

• Crosslinking: Ang ilang mga anyo ng silicone ay nangangailangan ng crosslinking upang makamit ang ninanais na mga katangian. Ito ay nagsasangkot ng pagbubuklod ng mga polymer chain upang lumikha ng isang mas malakas na materyal.

Ang Mga Karaniwang Anyo ng Silicone sa Market

Ang silicone ay karaniwang matatagpuan sa isang hanay ng mga produkto, mula sa mga kagamitan sa kusina hanggang sa mga medikal na kagamitan. Narito ang ilan sa mga pinakakaraniwang anyo ng silicone sa merkado:

• Low-Density Silicone: Ang ganitong uri ng silicone ay karaniwang ginagamit sa paggawa ng mga sealant at adhesive.

• Elastomer: Ang mga ito ay karaniwang ginagamit sa paggawa ng mga produktong goma, tulad ng mga gasket at O-ring.

• High-Temperature Silicone: Ang ganitong uri ng silicone ay ginagamit sa mga application na nangangailangan ng mataas na temperatura na resistensya, tulad ng sa industriya ng aerospace.

Ang Chemistry ng Silicone: Paggalugad sa Mga Katangian at Pagbuo ng Maraming Materyal na ito

Ang silikon ay isang sintetikong materyal na binubuo ng silicon, oxygen, carbon, at hydrogen atoms. Ito ay isang uri ng polimer, na nangangahulugan na ito ay binubuo ng mahabang kadena ng mga molekula na nabuo sa pamamagitan ng prosesong tinatawag na polymerization. Karaniwang nabubuo ang silikon sa pamamagitan ng isang pamamaraan na tinatawag na hydrolysis, na kinabibilangan ng pagtugon sa mga silikon na compound sa tubig upang makagawa ng mga siloxane.

Ang Chemistry ng Siloxane at Silicone Polymers

Ang mga siloxanes ay ang mga bloke ng gusali ng mga silicone polymer. Ang mga ito ay nabuo sa pamamagitan ng reaksyon ng mga silikon na compound sa tubig, na gumagawa ng isang kadena ng mga alternating silikon at oxygen atoms. Ang nagreresultang siloxane chain ay maaaring higit pang mabago sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga organikong grupo, tulad ng methyl o phenyl group, upang makabuo ng malawak na uri ng silicone polymers.

Ang isa sa mga pinaka-karaniwang silicone polymers ay polydimethylsiloxane (PDMS), na nabuo sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga methyl group sa siloxane chain. Ang PDMS ay isang matigas, malutong na mala-kristal na solid na may asul-abo na metal na kinang, at isang miyembro ng pangkat 14 sa periodic table. Ito ay isang uri ng silicone na karaniwang ginagamit sa paggawa ng mga electronic circuit at iba pang mga produkto na nangangailangan ng matibay, hindi tinatablan ng tubig na materyal.

Ang Mga Katangian ng Silicone at Mga Karaniwang Gamit nito

Ang Silicone ay may ilang natatanging katangian na ginagawa itong isang tanyag na materyal para sa iba't ibang uri ng mga aplikasyon. Ang ilan sa mga pangunahing katangian ng silicone ay kinabibilangan ng:

• Mataas na katatagan ng thermal
• Paglaban ng tubig
• Mababang toxicity
• Magandang katangian ng pagkakabukod ng kuryente
• Mataas na gas permeability

Ginagawa ng mga katangiang ito ang silicone na isang tanyag na materyal para sa iba't ibang uri ng mga produkto, kabilang ang:

• Mga aparatong medikal
• Parte ng Sasakyan
• Electronic components
• Mga sealant at pandikit
• Mga produktong pansariling pangangalaga

Ang Kinabukasan ng Produksyon at Pag-unlad ng Silicone

Ang paggawa at pag-unlad ng silikon ay nananatiling isang aktibong lugar ng pananaliksik para sa mga chemist at mga siyentipikong materyales. Ang mga bagong pamamaraan para sa paggawa ng mga silicone polymer ay iminungkahi at sinusuri, kabilang ang paggamit ng ketone at silyl acetates sa proseso ng polymerization. Habang nabuo ang mga bagong silicone polymer, malamang na makakahanap sila ng mga bagong aplikasyon sa iba't ibang uri ng industriya at produkto.

Ang Maraming Gamit na Aplikasyon ng Silicone

Ang silikon ay isang mahalagang sangkap sa iba't ibang produkto at materyales na ginagamit sa mga sektor ng konstruksiyon at industriya. Ang kakayahang makatiis sa mataas at mababang temperatura, lumalaban sa mga kemikal at langis, at manatiling matatag sa ilalim ng matinding mga kondisyon ay ginagawa itong isang mahusay na materyal para sa isang hanay ng mga aplikasyon, kabilang ang:

• Mga coat at adhesives
• Mga insulator at mga filler (narito kung paano gamitin ang mga tama)
• Mga pampadulas at gear sa makina ng sasakyan
• Mga espesyal na langis at mga produkto ng pagtatapos
• Mga materyales sa glazing at pagtatapos

Mga Industriya ng Electronics at Aerospace

Ang mga silikon ay karaniwang ginagamit din sa mga industriya ng electronics at aerospace dahil sa kanilang mga natatanging katangian, kabilang ang:

• Mabisang pagkakabukod at paglaban sa mataas na temperatura at mga kemikal
• Kakayahang punan ang mga puwang at magbigay ng cushioning para sa mga maselang bahagi
• Matatag at pangmatagalang pagganap sa matinding kapaligiran

Mga Aplikasyon sa Medikal at Kosmetiko

Ang silicone gel ay isang mahalagang sangkap sa mga produktong medikal at kosmetiko dahil sa mataas nitong biocompatibility at kakayahang gayahin ang mga katangian ng tissue ng tao. Ang ilang partikular na paggamit ay kinabibilangan ng:

• Breast implants, testicle implants, at pectoral implants
• Bandages at dressings
• Makipag-ugnay sa mga lente
• Mga paggamot sa peklat at mga produkto ng pangangalaga sa sugat

Mga Espesyal na Aplikasyon

Ginagamit din ang Silicone sa iba't ibang mga espesyalidad na aplikasyon, kabilang ang:

• Paggawa ng goma at dagta
• Microfluidics at iba pang high-precision na bahagi
• Mga produktong industriya ng langis at gas
• Mabisa at pangmatagalang pandikit

Ang Hinaharap ng Mga Aplikasyon ng Silicone

Habang patuloy na sumusulong ang teknolohiya at mga diskarte sa pagpoproseso, ang hanay ng mga aplikasyon ng silicone ay patuloy na lalago. Mula sa pagbuo ng mga bagong materyales at compound hanggang sa pagdidisenyo ng mga partikular na bahagi at istruktura, ang silicone ay mananatiling mahalagang sangkap sa iba't ibang uri ng produkto at industriya.

Bakit Ang Silicone ay Isang Ligtas at Pangkapaligiran na Pagpipilian

Ang Silicone ay isang popular na pagpipilian para sa maraming mga produkto dahil sa mga tampok na pangkaligtasan nito. Narito ang ilang dahilan kung bakit:

• Walang Phthalates: Ang Phthalates ay mga kemikal na karaniwang matatagpuan sa mga plastik at maaaring makasama sa kalusugan ng tao. Ang silicone ay hindi naglalaman ng phthalates, na ginagawa itong mas ligtas na alternatibo sa plastic.
• Walang BPA: Ang Bisphenol A (BPA) ay isa pang kemikal na matatagpuan sa mga plastik na maaaring magkaroon ng negatibong epekto sa kalusugan. Ang silicone ay libre mula sa BPA, na ginagawa itong mas malusog na opsyon para sa pag-iimbak at pagluluto ng pagkain.
• Inaprubahan ng Health Canada: Itinuring ng Health Canada na ligtas ang food-grade silicone para sa pagluluto at pag-iimbak ng pagkain. Hindi ito tumutugon sa pagkain o inumin, na ginagawa itong isang ligtas na pagpipilian para sa paggamit sa kusina.

Mga Pagsasaalang-alang sa Kapaligiran

Ang silikon ay hindi lamang ligtas para sa mga tao, ngunit ito rin ay isang mapagpipiliang kapaligiran. Narito kung bakit:

• Matibay: Ang silicone ay isang matibay na materyal na maaaring tumagal ng maraming taon, na binabawasan ang pangangailangan para sa madalas na pagpapalit at basura.
• Recyclable: Maaaring i-recycle ang silicone, na binabawasan ang epekto nito sa kapaligiran.
• Mababang Lason: Ang silikon ay isang materyal na mababa ang toxicity, ibig sabihin ay hindi ito naglalabas ng mga nakakapinsalang kemikal sa kapaligiran sa panahon ng paggawa o pagtatapon.

Silicone vs Plastic: Alin ang Mas Mabuting Alternatibo?

Ang silikon at plastik ay dalawang uri ng materyales na karaniwang ginagamit sa iba't ibang industriya. Ang plastik ay isang tradisyunal na materyal na ginamit sa loob ng mga dekada, habang ang silicone ay isang medyo bagong tambalan na nakakuha ng katanyagan sa mga nakaraang taon. Ang parehong mga materyales ay may sariling natatanging katangian at gamit, ngunit may ilang mahahalagang pagkakaiba sa pagitan nila.

Pagkakaiba sa Properties

Ang isa sa mga pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng silicone at plastic ay ang paraan ng paggawa ng mga ito. Ang silicone ay ginawa mula sa silicon, isang natural na nagaganap na stable na elemento, habang ang plastic ay gawa sa mga sintetikong compound. Nangangahulugan ito na ang silicone ay may ilang mga katangian na wala sa plastic, tulad ng pagiging mas matibay at lumalaban sa init. Ang silikon ay maaaring makatiis ng mas mataas na temperatura kaysa sa plastik, na ginagawa itong mainam para sa paggamit sa mga kagamitan sa pagluluto at pagluluto.

Pagkakatulad at Pagkakaiba sa Hugis at Moldability

Habang ang silicone ay mas matibay kaysa sa plastic, hindi ito kasing flexible. Hindi ito maaaring hubugin sa iba't ibang mga hugis tulad ng plastic can. Gayunpaman, ang silicone ay maaaring ihulma sa iba't ibang mga hugis, na ginagawa itong isang popular na pagpipilian para sa mga kagamitan at kagamitan sa kusina. Karaniwan ding ginagamit ang plastik para sa mga kagamitan at kagamitan sa kusina, ngunit hindi ito kasing tibay ng silicone.

Kaligtasan at Mga Katangiang Elektrikal

Kilala rin ang Silicone para sa kaligtasan at mga electrical properties nito. Ito ay isang hindi nakakalason na materyal na hindi naglalabas ng mga nakakapinsalang kemikal kapag pinainit, na ginagawang ligtas itong gamitin sa pagluluto at pagluluto. Ito rin ay isang mahusay na electrical insulator, na ginagawang perpekto para sa paggamit sa mga de-koryenteng kagamitan. Ang plastik, sa kabilang banda, ay maaaring maglabas ng mga nakakapinsalang kemikal kapag pinainit, na ginagawa itong hindi gaanong ligtas na opsyon para sa pagluluto at pagluluto.

Paglilinis at Pagpapanatili

Pagdating sa paglilinis at pagpapanatili, ang silicone at plastic ay may ilang pagkakatulad at pagkakaiba. Ang parehong mga materyales ay maaaring linisin sa isang makinang panghugas, ngunit ang silicone ay mas matibay at maaaring makatiis ng mas mataas na temperatura. Ang plastik ay maaaring mag-warp at matunaw sa mataas na temperatura, na ginagawa itong mas matibay kaysa sa silicone.

Konklusyon

Kaya, ang silicone ay isang materyal na gawa sa silikon at oxygen, at ginagamit ito para sa maraming bagay. 

Nakikita mo kung bakit ito sikat ngayon, hindi ba? Kaya, huwag matakot na magtanong kung hindi ka sigurado sa isang bagay. Maaari kang palaging humingi ng tulong sa isang kaibigan. 

At huwag kalimutang tingnan ang aming gabay para sa higit pang impormasyon sa silicone.

Ako si Joost Nusselder, ang nagtatag ng Tools Doctor, content marketer, at tatay. Gustung-gusto kong sumubok ng mga bagong kagamitan, at kasama ng aking team ay gumagawa ako ng mga malalalim na artikulo sa blog mula noong 2016 upang matulungan ang mga tapat na mambabasa sa mga tool at tip sa paggawa.