Kada su u pitanju napredni materijali, silikon je nesumnjivo vruća tema. Silikon je vrsta polimernog materijala koji sadrži silicijum, ugljik, vodik i kisik. Značajno se razlikuje od neorganskih silicijumskih materijala i pokazuje odlične performanse u mnogim oblastima. Pogledajmo detaljnije karakteristike, proces otkrivanja i smjer primjene silikona.
Razlike između silikona i neorganskog silikona:
Prvo, postoje očigledne razlike u hemijskoj strukturi između silikona i neorganskog silicija. Silikon je polimerni materijal sastavljen od silicija i ugljika, vodika, kisika i drugih elemenata, dok se neorganski silicij uglavnom odnosi na neorganska jedinjenja formirana od silicija i kisika, kao što je silicijum dioksid (SiO2). Struktura silikona na bazi ugljika daje mu elastičnost i plastičnost, čineći ga fleksibilnijim u primjeni. Zbog karakteristika molekularne strukture silikona, odnosno energije veze Si-O veze (444J/mol) koja je veća od energije veze CC veze (339J/mol), silikonski materijali imaju veću otpornost na toplotu od opštih organskih polimernih jedinjenja.
Otkriće silikona:
Otkriće silikona datira još iz ranog 20. stoljeća. U ranim danima, naučnici su uspješno sintetizirali silikon uvođenjem organskih grupa u silicijumske spojeve. Ovo otkriće otvorilo je novu eru silikonskih materijala i postavilo temelje za njegovu široku primjenu u industriji i nauci. Sinteza i poboljšanje silikona postigli su veliki napredak u posljednjih nekoliko decenija, promovirajući kontinuiranu inovaciju i razvoj ovog materijala.
Uobičajeni silikoni:
Silikoni su klasa polimernih spojeva koji se široko nalaze u prirodi i sintetiziraju, uključujući različite oblike i strukture. Slijede neki primjeri uobičajenih silikona:
Polidimetilsiloksan (PDMS): PDMS je tipičan silikonski elastomer, koji se obično nalazi u silikonskoj gumi. Ima odličnu fleksibilnost i stabilnost na visokim temperaturama, te se široko koristi u pripremi gumenih proizvoda, medicinskih uređaja, maziva itd.
Silikonsko ulje: Silikonsko ulje je linearni silikonski spoj s niskom površinskom napetošću i dobrom otpornošću na visoke temperature. Često se koristi u mazivima, proizvodima za njegu kože, medicinskim uređajima i drugim oblastima.
Silikonska smola: Silikonska smola je polimerni materijal sastavljen od grupa silicijumske kiseline sa odličnom otpornošću na toplotu i električnim izolacijskim svojstvima. Široko se koristi u premazima, ljepilima, elektronskom pakovanju itd.
Silikonska guma: Silikonska guma je silikonski materijal sličan gumi s visokom otpornošću na temperature, vremenske uvjete, električnu izolaciju i druga svojstva. Široko se koristi u zaptivnim prstenovima, zaštitnim čahurama za kablove i drugim područjima.
Ovi primjeri pokazuju raznolikost silikona. Oni igraju važnu ulogu u različitim oblastima i imaju širok spektar primjene, od industrije do svakodnevnog života. To također odražava raznolike karakteristike silikona kao visokoučinkovitog materijala.
Prednosti u performansama
U poređenju sa običnim spojevima ugljikovog lanca, organosiloksan (polidimetilsiloksan, PDMS) ima neke jedinstvene prednosti u performansama, što ga čini odličnim u mnogim primjenama. Slijede neke prednosti organosiloksana u odnosu na obične spojeve ugljikovog lanca:
Otpornost na visoke temperature: Organosiloksan ima odličnu otpornost na visoke temperature. Struktura silicijum-kisikovih veza čini organosiloksane stabilnim na visokim temperaturama i nerazgrađuju se lako, što pruža prednosti za njihovu primjenu u okruženjima s visokim temperaturama. Nasuprot tome, mnoga uobičajena jedinjenja ugljikovog lanca mogu se razgraditi ili izgubiti performanse na visokim temperaturama.
Niska površinska napetost: Organosiloksan pokazuje nisku površinsku napetost, što mu omogućava dobru kvašljivost i podmazivanje. Ovo svojstvo čini silikonsko ulje (oblik organosiloksana) široko korištenim u mazivima, proizvodima za njegu kože i medicinskim uređajima.
Fleksibilnost i elastičnost: Molekularna struktura organosiloksana daje mu dobru fleksibilnost i elastičnost, što ga čini idealnim izborom za pripremu gume i elastičnih materijala. Zbog toga se silikonska guma dobro pokazao u pripremi zaptivnih prstenova, elastičnih komponenti itd.
Električna izolacija: Organosiloksan pokazuje odlična svojstva električne izolacije, što ga čini široko korištenim u području elektronike. Silikonska smola (oblik siloksana) se često koristi u materijalima za elektroničko pakovanje kako bi se obezbijedila električna izolacija i zaštitile elektronske komponente.
Biokompatibilnost: Organosiloksan ima visoku kompatibilnost s biološkim tkivima i stoga se široko koristi u medicinskim uređajima i biomedicinskim poljima. Na primjer, silikonska guma se često koristi za pripremu medicinskog silikona za umjetne organe, medicinske katetere itd.
Hemijska stabilnost: Organosiloksani pokazuju visoku hemijsku stabilnost i dobru otpornost na koroziju prema mnogim hemikalijama. To omogućava proširenje njihove primjene u hemijskoj industriji, kao što je priprema hemijskih rezervoara, cijevi i zaptivnih materijala.
Sveukupno, organosiloksani imaju raznovrsnija svojstva od običnih spojeva ugljikovog lanca, što im omogućava da igraju važnu ulogu u mnogim područjima kao što su podmazivanje, zaptivanje, medicina i elektronika.
Metoda pripreme organosilicijumskih monomera
Direktna metoda: Sintetizirajte organosilicijumske materijale direktnom reakcijom silicija s organskim spojevima.
Indirektna metoda: Priprema organosilicijuma putem krekovanja, polimerizacije i drugih reakcija silicijumskih jedinjenja.
Metoda hidrolizne polimerizacije: Priprema organosilicijuma hidroliznom polimerizacijom silanola ili silanskog alkohola.
Metoda gradijentne kopolimerizacije: Sintetizirajte organosilicijumske materijale sa specifičnim svojstvima gradijentnom kopolimerizacijom.
Trend na tržištu organosilicija
Rastuća potražnja u visokotehnološkim oblastima: S brzim razvojem visokotehnoloških industrija, raste potražnja za organosilicijumom s odličnim svojstvima kao što su otpornost na visoke temperature, otpornost na koroziju i električna izolacija.
Širenje tržišta medicinskih uređaja: Primjena silikona u proizvodnji medicinskih uređaja nastavlja se širiti, a u kombinaciji s biokompatibilnošću donosi nove mogućnosti u područje medicinskih uređaja.
Održivi razvoj: Poboljšanje ekološke svijesti potiče istraživanje zelenih metoda pripreme silikonskih materijala, poput biorazgradivog silikona, kako bi se postigao održiviji razvoj.
Istraživanje novih područja primjene: Nastavljaju se pojavljivati nova područja primjene, kao što su fleksibilna elektronika, optoelektronski uređaji itd., kako bi se promovirale inovacije i širenje tržišta silikona.
Budući smjer razvoja i izazovi
Istraživanje i razvoj funkcionalnog silikona:Kao odgovor na potrebe različitih industrija, silikon će u budućnosti posvetiti više pažnje razvoju funkcionalnosti, kao što su funkcionalni silikonski premazi, uključujući posebna svojstva poput antibakterijskih i provodljivih svojstava.
Istraživanje biorazgradivog silikona:S poboljšanjem ekološke svijesti, istraživanje biorazgradivih silikonskih materijala postat će važan smjer razvoja.
Primjena nano silikonaKorištenje nanotehnologije, istraživanje pripreme i primjene nanosilikona radi proširenja njegove primjene u visokotehnološkim oblastima.
Ozelenjavanje metoda pripremeŠto se tiče metoda pripreme silikona, u budućnosti će se više pažnje posvetiti zelenim i ekološki prihvatljivim tehničkim putevima kako bi se smanjio utjecaj na okoliš.
Vrijeme objave: 15. juli 2024.
