Silikon: tarix, kimyo va xavfsizlik bo'yicha to'liq qo'llanma

Joost Nusselder tomonidan | Yangilangan:  Iyun 19, 2022
O'quvchilarim uchun maslahatlarga to'la bepul kontent yaratishni yaxshi ko'raman, siz. Men pullik homiylikni qabul qilmayman, mening fikrim o'zimniki, lekin agar siz mening tavsiyalarimni foydali deb topsangiz va mening havolalarim orqali sizga yoqadigan narsani sotib olsangiz, men sizga hech qanday qo'shimcha xarajatlarsiz komissiya olishim mumkin edi. Ko'proq ma'lumot olish

Silikonlar har qanday inertni o'z ichiga olgan polimerlardir, sintetik Ikki kremniy atomi va tez-tez uglerod va/yoki vodorod bilan birlashtirilgan bitta kislorod atomining funktsional guruhi bo'lgan siloksanning takrorlanuvchi birliklaridan tashkil topgan birikma. Ular odatda issiqlikka chidamli va kauchukga o'xshaydi va plomba moddalarida ishlatiladi, yopishtiruvchi moddalar, moylash materiallari, dori-darmonlar, pishirish idishlari va issiqlik va elektr izolyatsiyasi.

Ushbu maqolada biz silikonning xususiyatlarini va uni ishlab chiqarish jarayonini ko'rib chiqamiz.

Silikon nima

Silikon haqida bilishingiz kerak bo'lgan hamma narsa

Silikon - siloksanlar deb ataladigan molekulalardan tashkil topgan polimer material. Bu qum va toshlarda uchraydigan tabiiy element bo'lgan kremniy va kisloroddan tashkil topgan noyob materialdir. Ushbu ikki element birlashganda, ular takroriy monomerlarning uzun zanjirlarini o'z ichiga olgan birikma hosil qiladi, ular yakuniy mahsulotni yaratish uchun bir-biriga bog'lanadi.

Silikon qanday ishlab chiqariladi?

Silikon odatda silikon birikma hosil qilish uchun sof kremniyni boshqa birikmalar bilan aralashtirish orqali ishlab chiqariladi. Keyin birikma bir qator ilmiy jarayonlardan o'tib, takrorlanuvchi monomerlarning uzun zanjirlaridan tashkil topgan yakuniy mahsulotni yaratadi. Ushbu zanjirlar odatda silikon deb ataladigan polimerni yaratish uchun bir-biriga bog'langan.

Silikonning asosiy qo'llanilishi qanday?

Silikon juda ko'p turli xil mahsulotlarda ishlatiladigan mashhur materialdir. Silikonning eng keng tarqalgan qo'llanilishiga quyidagilar kiradi:

  • Turli materiallarni bir-biriga yopishtirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan mastiklar va yopishtiruvchi moddalarni yaratish.
  • Harakatlanuvchi qismlar orasidagi ishqalanishni kamaytirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan moylash materiallarini ishlab chiqarish.
  • Nozik uskunalarni issiqlik va elektr energiyasidan himoya qilish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan issiqlik va elektr izolyatsiyasini yaratish.
  • Zaharli bo'lmagan va issiqlikka chidamli oshxona idishlari va boshqa oshxona mahsulotlarini tayyorlash.
  • Bemorlar uchun xavfsiz va samarali tibbiy asboblar va implantlarni yaratish.

Silikon va silikonlar o'rtasidagi farq nima?

Silikon bitta materialdir, silikonlar esa silikondan tashkil topgan materiallar guruhidir. Silikonlar odatda silikonga qaraganda qattiqroq va bardoshlidir va ular odatda yuqori sifat va ishlashni talab qiladigan mahsulotlarda qo'llaniladi.

Silikonning evolyutsiyasi: kristalli kremniydan zamonaviy ishlab chiqarishgacha

1854 yilda Genri Sent-Kler Devil kristalli kremniyni oldi, bu materiallar va birikmalar olamida muhim kashfiyot bo'ldi. Kremniy Si belgisi va atom raqami 14 bo'lgan kimyoviy elementdir. U ko'k-kulrang metall yorqinligi bo'lgan qattiq, mo'rt kristalli qattiq moddadir va u to'rt valentli metalloid va yarim o'tkazgichdir. Kremniy massasi bo'yicha koinotda sakkizinchi eng keng tarqalgan elementdir, ammo u tabiatda sof holda kamdan-kam uchraydi.

Silikonlarning tug'ilishi: Hyde tadqiqotlari va Kippingning nomlanishi

1930 yilda JF Hyde tijorat silikonlarini ishlab chiqarish bo'yicha birinchi tadqiqotni olib bordi. Keyinchalik, 1940 yilda ingliz kimyogari Frederik Stenli Kipping Xaydning tadqiqotidan foydalanib, materialga "silikonlar" nomini berdi, chunki ular "yopishqoq chalkashliklar" edi. Kipping organik kimyo sohasida kashshof bo'lgan va silikonlar kimyosi bo'yicha ishi bilan mashhur. Silikonlar - silikon atomlariga biriktirilgan organik guruhlarga ega bo'lgan o'zgaruvchan kremniy va kislorod atomlari zanjiri bo'lgan siloksanning takroriy birliklaridan tashkil topgan sintetik polimerlar guruhi.

Silikonlarning kimyosi: tuzilishi va polimer zanjirlari

Silikonlar asosan siloksanning takroriy birligi bo'lgan polimerlardir. Siloksan birligi ikkita kislorod atomiga biriktirilgan kremniy atomidan iborat bo'lib, ular o'z navbatida organik guruhlarga biriktirilgan. Organik guruhlar metil, etil, fenil yoki boshqa guruhlar bo'lishi mumkin. Siloksan birliklari chiziqli zanjirlar yoki tarvaqaylab ketgan zanjirlar hosil qilish uchun birlashtirilishi mumkin. Zanjirlar, shuningdek, uch o'lchovli tarmoqni yaratish uchun o'zaro bog'lanishi mumkin. Olingan material turli xil xususiyatlarga ega bo'lgan silikon polimerdir.

Silikonlarning zamonaviy ishlab chiqarilishi: Korning, Dou va gidroliz

Silikonlarning zamonaviy ishlab chiqarilishi turli usullarni o'z ichiga oladi, lekin eng keng tarqalgan usul kremniy birikmalarining gidroliziga asoslangan. Silikon tetraklorid (SiCl4) yoki dimetildixlorosilan (CH3)2SiCl2 kabi kremniy birikmalari siloksanlarni hosil qilish uchun suv bilan reaksiyaga kirishadi. Keyin siloksanlar silikon polimerlarni hosil qilish uchun polimerlanadi. Jarayon turli xil katalizatorlar, jumladan HCl kabi kislotalar yoki NaOH kabi asoslar yordamida amalga oshirilishi mumkin.

Silikonlarning xususiyatlari: kuchli, suvga chidamli va elektr izolyatsiyasi

Silikonlar kremniy atomlariga biriktirilgan organik guruhlarga va polimer zanjirlarining uzunligiga qarab keng ko'lamli xususiyatlarga ega. Silikonlarning ba'zi xususiyatlari quyidagilardan iborat:

  • Kuchli va bardoshli
  • Suvga chidamli
  • Elektr izolyatsiyasi
  • Yuqori va past haroratlarga chidamli
  • Kimyoviy inert
  • uchun Biocompatibl

Silikonlar keng ko'lamli dasturlarda qo'llaniladi, jumladan:

  • Mastiklar va yopishtiruvchi moddalar
  • Yog'lar va qoplamalar
  • Tibbiy asboblar va implantlar
  • Elektr izolyatsiyasi va elektron platalar
  • Avtomobil va aerokosmik komponentlar
  • Shaxsiy parvarish mahsulotlari va kosmetika

Silikonlar va boshqa polimerlar o'rtasidagi farqlar

Silikonlar boshqa polimerlardan bir necha jihatdan farq qiladi:

  • Silikonlarda takrorlanuvchi birlik siloksan, boshqa polimerlarda esa har xil takrorlanuvchi birliklar mavjud.
  • Siloksandagi kremniy-kislorod aloqasi boshqa polimerlardagi uglerod-uglerod aloqasidan kuchliroqdir, bu esa silikonlarga o'ziga xos xususiyatlarni beradi.
  • Silikonlar boshqa polimerlarga qaraganda yuqori va past haroratlarga nisbatan ancha chidamli.
  • Silikonlar boshqa polimerlarga qaraganda ko'proq suvga chidamli.

Silikonlarning kelajagi: ilg'or tadqiqotlar va yangi mahsulotlar

Silikonlardan foydalanish o'sishda davom etmoqda va har doim yangi mahsulotlar ishlab chiqilmoqda. Silikonlarda ilg'or tadqiqotlarning ba'zi yo'nalishlariga quyidagilar kiradi:

  • Siloksanlarni polimerizatsiya qilish uchun yangi katalizatorlarni ishlab chiqish
  • Silikonlarning xususiyatlarini o'zgartirish uchun silil asetatlar va boshqa birikmalardan foydalanish
  • Silikon polimerlarning yangi turlarini ishlab chiqarish uchun kislota va asos katalizlangan reaktsiyalardan foydalanish
  • Shisha va boshqa materiallarni shakllantirishda silikon polimerlardan foydalanish

"Silikonlar" atamasi silikon asosidagi turli xil materiallarni tavsiflash uchun ishlatiladigan umumiy atama bo'lib qolmoqda va bu materiallarning xususiyatlarini o'rganish va tushunish davom etmoqda.

Qumdan silikongacha: Silikon ishlab chiqarishning ajoyib jarayoni

Silikon turli shakl va mahsulotlarda keng qo'llaniladigan polimerdir. Silikonning istalgan shakllariga erishish jarayoni to'g'ri materiallar va qurilish bloklarini talab qiladigan bir qator bosqichlarni o'z ichiga oladi. Bu erda ishlab chiqarish jarayonining tarkibiy qismlari va bosqichlari:

  • Silikon: Silikonning asosiy qurilish bloki kremniy bo'lib, u yerning eng keng tarqalgan elementlaridan biridir. U kvarts qumini maydalash va unga issiqlikni qo'llash orqali 2000 darajagacha bo'lgan haroratgacha izolyatsiya qilinadi.
  • Metil xlorid: Kremniy odatda xlorometan sifatida tanilgan metil xlorid bilan aralashtiriladi. Bu reaksiya silikon ishlab chiqarishda asosiy oraliq mahsulot bo'lgan xlorosilan hosil qiladi.
  • Isitish: Keyin xlorosilan silikon uchun kashshof bo'lgan dimetildixlorosilan hosil qilish uchun isitiladi. Bu jarayon aralashmaga issiqlikni qo'llashni o'z ichiga oladi, bu reaktsiyani faollashtiradi va xlorid kislotasini olib tashlaydi.
  • Polimerni qayta ishlash: dimetildixlorosilan keyin polimer hosil qilish uchun suv bilan aralashtiriladi. Ushbu polimer kauchuk mahsulotlarini ishlab chiqarishda keng qo'llaniladigan elastomerlar kabi turli xil silikon shakllariga erishish uchun qo'shimcha ishlov berilishi mumkin.

Silikon ishlab chiqarishda sifat nazoratining ahamiyati

Silikon ishlab chiqarish yakuniy mahsulot talab qilinadigan standartlarga javob berishini ta'minlash uchun yuqori sifat nazoratini talab qiladi. Ishlab chiqaruvchilar ishlab chiqarish jarayonida to'g'ri komponentlardan foydalanishni va jarayonni to'g'ri sharoitlarda amalga oshirishni ta'minlashi kerak. Ishlab chiqaruvchilar e'tiborga olishlari kerak bo'lgan ba'zi omillar:

  • Harorat: Ishlab chiqarish jarayoni yuqori haroratni talab qiladi, bu esa yakuniy mahsulot sifatiga ta'sir qilishi mumkin. Ishlab chiqaruvchilar silikonga zarar etkazmaslik uchun haroratni diqqat bilan nazorat qilishni ta'minlashi kerak.
  • Hajmni izolyatsiya qilish: ishlab chiqarish jarayoni to'g'ri miqdorda silikon ishlab chiqarilishini ta'minlash uchun reaktsiya hajmini izolyatsiya qilishni o'z ichiga oladi. Bu reaktsiyani diqqat bilan kuzatish va nazorat qilishni talab qiladi.
  • O'zaro bog'lanish: silikonning ba'zi shakllari kerakli xususiyatlarga erishish uchun o'zaro bog'lanishni talab qiladi. Bu kuchliroq material yaratish uchun polimer zanjirlarini bir-biriga bog'lashni o'z ichiga oladi.

Bozorda silikonning keng tarqalgan shakllari

Silikon odatda oshxona anjomlaridan tortib tibbiy asboblargacha bo'lgan turli xil mahsulotlarda mavjud. Bozorda silikonning eng keng tarqalgan shakllaridan ba'zilari:

  • Past zichlikdagi silikon: Ushbu turdagi silikon odatda plomba va yopishtiruvchi moddalar ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
  • Elastomerlar: Ular odatda qistirmalari va O-ringlar kabi kauchuk mahsulotlarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
  • Yuqori haroratli silikon: Bu turdagi silikonlar aerokosmik sanoati kabi yuqori haroratga chidamlilikni talab qiladigan ilovalarda qo'llaniladi.

Silikon kimyosi: ushbu ko'p qirrali materialning xususiyatlari va shakllanishini o'rganish

Silikon silikon, kislorod, uglerod va vodorod atomlaridan tashkil topgan sintetik materialdir. Bu polimerning bir turi, ya'ni u polimerizatsiya deb ataladigan jarayon orqali hosil bo'lgan uzun molekula zanjirlaridan iborat. Silikon odatda gidroliz deb ataladigan usul orqali hosil bo'ladi, bu silikon birikmalarini siloksanlarni ishlab chiqarish uchun suv bilan reaksiyaga kirishishni o'z ichiga oladi.

Siloksanlar va silikon polimerlar kimyosi

Siloksanlar silikon polimerlarning qurilish bloklari hisoblanadi. Ular kremniy birikmalarining suv bilan reaksiyasi natijasida hosil bo'ladi, bu esa o'zgaruvchan kremniy va kislorod atomlari zanjirini hosil qiladi. Olingan siloksan zanjiri turli xil silikon polimerlarni ishlab chiqarish uchun metil yoki fenil guruhlari kabi organik guruhlarni qo'shish orqali yanada o'zgartirilishi mumkin.

Eng keng tarqalgan silikon polimerlardan biri siloksan zanjiriga metil guruhlarini qo'shish orqali hosil bo'lgan polidimetilsiloksan (PDMS). PDMS qattiq, mo'rt kristall qattiq modda bo'lib, ko'k-kulrang metall yorqinligi bilan ajralib turadi va davriy jadvalning 14-guruhiga kiradi. Bu kuchli, suvga chidamli materialni talab qiladigan elektron sxemalar va boshqa mahsulotlarni ishlab chiqarishda keng qo'llaniladigan silikon turidir.

Silikonning xususiyatlari va uning umumiy qo'llanilishi

Silikon bir qator noyob xususiyatlarga ega bo'lib, uni turli xil ilovalar uchun mashhur materialga aylantiradi. Silikonning asosiy xususiyatlaridan ba'zilari:

  • Yuqori termal barqarorlik
  • Suvga chidamli
  • Kam toksiklik
  • Yaxshi elektr izolyatsiyasi xususiyatlari
  • Yuqori gaz o'tkazuvchanligi

Bu xususiyatlar silikonni turli xil mahsulotlar uchun mashhur materialga aylantiradi, jumladan:

  • Tibbiy asboblar
  • Avtomobil qismlari
  • Elektron komponentlar
  • Mastiklar va yopishtiruvchi moddalar
  • Shaxsiy parvarish vositalari

Silikon ishlab chiqarish va rivojlanish kelajagi

Silikon ishlab chiqarish va ishlab chiqish kimyogarlar va materialshunoslar uchun faol tadqiqot sohasi bo'lib qolmoqda. Silikon polimerlarni ishlab chiqarishning yangi usullari taklif qilinmoqda va sinovdan o'tkazilmoqda, jumladan, polimerizatsiya jarayonida keton va silil asetatlardan foydalanish. Yangi silikon polimerlar ishlab chiqilganligi sababli, ular turli sohalarda va mahsulotlarda yangi ilovalarni topishlari mumkin.

Silikonning ko'p qirrali qo'llanilishi

Silikon qurilish va sanoat sohalarida qo'llaniladigan turli xil mahsulotlar va materiallarning muhim tarkibiy qismidir. Uning yuqori va past haroratlarga bardosh bera olishi, kimyoviy moddalar va moylarga qarshi turishi va ekstremal sharoitlarda barqaror turishi uni bir qator ilovalar uchun ajoyib materialga aylantiradi, jumladan:

Elektron va aerokosmik sanoat

Silikonlar o'zlarining noyob xususiyatlari tufayli elektronika va aerokosmik sanoatda ham keng qo'llaniladi, jumladan:

  • Samarali izolyatsiya va yuqori harorat va kimyoviy moddalarga qarshilik
  • Bo'shliqlarni to'ldirish va nozik komponentlar uchun tamponlashni ta'minlash qobiliyati
  • Ekstremal muhitda barqaror va uzoq muddatli ishlash

Tibbiyot va kosmetika ilovalari

Silikon gel yuqori biologik muvofiqligi va inson to'qimalarining xususiyatlarini taqlid qilish qobiliyati tufayli tibbiy va kosmetika mahsulotlarining muhim tarkibiy qismidir. Ba'zi maxsus foydalanish quyidagilarni o'z ichiga oladi:

  • Ko'krak implantlari, moyak implantlari va pektoral implantlar
  • Bandaj va bintlar
  • Kontakt linzalari
  • Skarni davolash va yaralarni parvarish qilish vositalari

Maxsus ilovalar

Silikon turli xil maxsus dasturlarda ham qo'llaniladi, jumladan:

  • Kauchuk va smola ishlab chiqarish
  • Mikrofluidlar va boshqa yuqori aniqlikdagi komponentlar
  • Neft va gaz sanoati mahsulotlari
  • Samarali va uzoq muddatli yopishtiruvchi moddalar

Silikon ilovalarining kelajagi

Texnologiya va qayta ishlash texnikasi rivojlanishda davom etar ekan, silikon qo'llash doirasi faqat o'sishda davom etadi. Yangi materiallar va aralashmalarni ishlab chiqishdan tortib, muayyan qismlar va tuzilmalarni loyihalashgacha, silikon turli xil mahsulotlar va sanoatning muhim tarkibiy qismi bo'lib qoladi.

Nima uchun silikon xavfsiz va ekologik jihatdan qulay tanlovdir

Silikon xavfsizlik xususiyatlari tufayli ko'plab mahsulotlar uchun mashhur tanlovdir. Buning sabablarini keltiramiz:

  • Ftalatlar yo'q: Ftalatlar odatda plastmassalarda uchraydigan va inson salomatligiga zarar etkazishi mumkin bo'lgan kimyoviy moddalardir. Silikon tarkibida ftalatlar mavjud emas, bu uni plastmassaga xavfsizroq alternativa qiladi.
  • BPA yo'q: Bisfenol A (BPA) sog'liq uchun salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan plastmassalarda mavjud bo'lgan yana bir kimyoviy moddadir. Silikon BPA ni o'z ichiga olmaydi, bu uni oziq-ovqat mahsulotlarini saqlash va pishirish uchun sog'lom variantga aylantiradi.
  • Health Canada tasdiqlangan: Health Canada oziq-ovqat mahsulotlarini tayyorlash va saqlash uchun oziq-ovqat silikonini xavfsiz deb hisobladi. Oziq-ovqat yoki ichimliklar bilan reaksiyaga kirishmaydi, bu oshxonada foydalanish uchun xavfsiz tanlovdir.

Atrof-muhit masalalari

Silikon nafaqat odamlar uchun xavfsiz, balki ekologik toza tanlovdir. Buning sababi:

  • Bardoshli: Silikon ko'p yillar davom etadigan bardoshli material bo'lib, tez-tez almashtirish va chiqindilarga bo'lgan ehtiyojni kamaytiradi.
  • Qayta ishlanadigan: Silikon qayta ishlanishi mumkin, bu uning atrof-muhitga ta'sirini kamaytiradi.
  • Kam toksiklik: Silikon past zaharli materialdir, ya'ni ishlab chiqarish yoki utilizatsiya paytida atrof-muhitga zararli kimyoviy moddalarni chiqarmaydi.

Silikon va plastmassa: qaysi biri yaxshiroq?

Silikon va plastmassa turli sohalarda keng qo'llaniladigan ikki turdagi materiallardir. Plastmassa o'nlab yillar davomida ishlatilgan an'anaviy materialdir, silikon esa so'nggi yillarda mashhurlikka erishgan nisbatan yangi birikma. Ikkala material ham o'ziga xos xususiyatlarga va foydalanishga ega, ammo ular orasida ba'zi muhim farqlar mavjud.

Xususiyatlardagi farq

Silikon va plastmassa o'rtasidagi asosiy farqlardan biri ularni ishlab chiqarish usulidir. Silikon tabiiy ravishda paydo bo'lgan barqaror element bo'lgan kremniydan, plastmassa esa sintetik birikmalardan ishlab chiqariladi. Bu shuni anglatadiki, silikon plastmassaga ega bo'lmagan ba'zi xususiyatlarga ega, masalan, bardoshli va issiqlikka chidamli. Silikon plastmassaga qaraganda yuqori haroratga bardosh bera oladi, bu esa uni pishirish va pishirish uskunalarida ishlatish uchun ideal qiladi.

Shakl va qolipga ko'ra o'xshashlik va farqlar

Silikon plastmassadan ko'ra bardoshli bo'lsa-da, u qadar moslashuvchan emas. Uni plastik quti kabi turli shakllarga solib bo‘lmaydi. Biroq, silikon turli shakllarda qoliplanishi mumkin, bu esa idishlar va oshxona jihozlari uchun mashhur tanlovdir. Plastmassa odatda idishlar va oshxona jihozlari uchun ham ishlatiladi, ammo u silikon kabi bardoshli emas.

Xavfsizlik va elektr xususiyatlari

Silikon o'zining xavfsizligi va elektr xususiyatlari bilan ham mashhur. Bu toksik bo'lmagan material bo'lib, qizdirilganda zararli kimyoviy moddalarni chiqarmaydi, bu esa pishirish va pishirishda foydalanish uchun xavfsizdir. Bundan tashqari, u yaxshi elektr izolyatori bo'lib, uni elektr jihozlarida ishlatish uchun ideal qiladi. Boshqa tomondan, plastmassa qizdirilganda zararli kimyoviy moddalarni chiqarib yuborishi mumkin, bu esa pishirish va pishirish uchun kamroq xavfsiz variantga aylanadi.

Tahorat va Xizmat

Tozalash va parvarish qilish haqida gap ketganda, silikon va plastmassa ba'zi o'xshashlik va farqlarga ega. Ikkala materialni idishlarni yuvish mashinasida tozalash mumkin, ammo silikon yanada bardoshli va yuqori haroratga bardosh bera oladi. Plastmassa yuqori haroratlarda erib, erib ketishi mumkin, bu esa silikonga qaraganda kamroq bardoshli bo'ladi.

Xulosa

Shunday qilib, silikon kremniy va kisloroddan tayyorlangan material bo'lib, u ko'p narsalar uchun ishlatiladi. 

Nega endi bu juda mashhurligini ko'rasiz, shunday emasmi? Shuning uchun, agar biror narsaga ishonchingiz komil bo'lmasa, savol berishdan qo'rqmang. Siz har doim do'stingizdan yordam so'rashingiz mumkin. 

Va silikon haqida ko'proq ma'lumot olish uchun bizning qo'llanmamizni ko'rib chiqishni unutmang.

Men Joost Nusselderman, Tools Doctor asoschisi, kontent sotuvchisi va otam. Men yangi jihozlarni sinab ko'rishni yaxshi ko'raman va jamoam bilan birgalikda 2016 yildan beri sodiq o'quvchilarga asboblar va hunarmandchilik bo'yicha maslahatlar bilan yordam berish uchun chuqur blog maqolalarini yarataman.