Quando se trata de materiais avançados, o silicone é sem dúvida um tema quente. O silicone é um tipo de material polimérico que contém silício, carbono, hidrogênio e oxigênio. É significativamente diferente dos materiais de silício inorgânico e apresenta excelente desempenho em muitos campos. Vamos dar uma olhada mais profunda nas características, no processo de descoberta e na direção de aplicação do silicone.
Diferenças entre silicone e silício inorgânico:
Primeiro, existem diferenças óbvias na estrutura química entre o silicone e o silício inorgânico. O silicone é um material polimérico composto de silício e carbono, hidrogênio, oxigênio e outros elementos, enquanto o silício inorgânico se refere principalmente a compostos inorgânicos formados por silício e oxigênio, como o dióxido de silício (SiO2). A estrutura do silicone à base de carbono confere-lhe elasticidade e plasticidade, tornando-o mais flexível na aplicação. Devido às características da estrutura molecular do silicone, ou seja, a energia de ligação da ligação Si-O (444J/mol) é maior que a da ligação CC (339J/mol), os materiais de silicone têm maior resistência ao calor do que os compostos poliméricos orgânicos em geral.
Descoberta do silicone:
A descoberta do silicone remonta ao início do século XX. No início, os cientistas sintetizaram com sucesso o silicone através da introdução de grupos orgânicos em compostos de silício. Esta descoberta abriu uma nova era de materiais de silicone e lançou as bases para sua ampla aplicação na indústria e na ciência. A síntese e o aprimoramento do silicone têm feito grandes progressos nas últimas décadas, promovendo a contínua inovação e desenvolvimento deste material.
Silicones comuns:
Os silicones são uma classe de compostos poliméricos amplamente encontrados na natureza e na síntese artificial, incluindo diversas formas e estruturas. A seguir estão alguns exemplos de silicones comuns:
Polidimetilsiloxano (PDMS): PDMS é um elastômero de silicone típico, comumente encontrado em borracha de silicone. Possui excelente flexibilidade e estabilidade em altas temperaturas e é amplamente utilizado na preparação de produtos de borracha, dispositivos médicos, lubrificantes, etc.
Óleo de silicone: O óleo de silicone é um composto de silicone linear com baixa tensão superficial e boa resistência a altas temperaturas. Comumente usado em lubrificantes, produtos para a pele, dispositivos médicos e outros campos.
Resina de Silicone: A resina de silicone é um material polimérico composto por grupos de ácido silícico com excelente resistência ao calor e propriedades de isolamento elétrico. É amplamente utilizado em revestimentos, adesivos, embalagens eletrônicas, etc.
Borracha de silicone: A borracha de silicone é um material de silicone semelhante à borracha com resistência a altas temperaturas, resistência às intempéries, isolamento elétrico e outras propriedades. É amplamente utilizado em anéis de vedação, luvas protetoras de cabos e outros campos.
Esses exemplos mostram a diversidade dos silicones. Eles desempenham um papel importante em diferentes campos e têm uma ampla gama de aplicações, desde a indústria até a vida cotidiana. Isso também reflete as características diversificadas dos silicones como materiais de alto desempenho.
Vantagens de desempenho
Comparado com compostos comuns de cadeia de carbono, o organossiloxano (polidimetilsiloxano, PDMS) tem algumas vantagens de desempenho exclusivas, o que o faz apresentar excelente desempenho em muitas aplicações. A seguir estão algumas vantagens de desempenho do organossiloxano em relação aos compostos comuns de cadeia de carbono:
Resistência a altas temperaturas: O organossiloxano possui excelente resistência a altas temperaturas. A estrutura das ligações silício-oxigênio torna os organossiloxanos estáveis em altas temperaturas e difíceis de decompor, o que proporciona vantagens para sua aplicação em ambientes de altas temperaturas. Em contraste, muitos compostos comuns de cadeias de carbono podem se decompor ou perder desempenho em altas temperaturas.
Baixa tensão superficial: O Organossiloxano apresenta baixa tensão superficial, o que o torna com boa molhabilidade e lubricidade. Esta propriedade faz com que o óleo de silicone (uma forma de organossiloxano) seja amplamente utilizado em lubrificantes, produtos para a pele e dispositivos médicos.
Flexibilidade e elasticidade: A estrutura molecular do organossiloxano confere-lhe boa flexibilidade e elasticidade, tornando-o uma escolha ideal para a preparação de borracha e materiais elásticos. Isto faz com que a borracha de silicone tenha um bom desempenho na preparação de anéis de vedação, componentes elásticos, etc.
Isolamento elétrico: O organossiloxano apresenta excelentes propriedades de isolamento elétrico, o que o torna amplamente utilizado na área eletrônica. A resina de silicone (uma forma de siloxano) é frequentemente usada em materiais de embalagens eletrônicas para fornecer isolamento elétrico e proteger componentes eletrônicos.
Biocompatibilidade: O Organossiloxano possui alta compatibilidade com tecidos biológicos e, portanto, é amplamente utilizado em dispositivos médicos e áreas biomédicas. Por exemplo, a borracha de silicone é frequentemente usada para preparar silicone médico para órgãos artificiais, cateteres médicos, etc.
Estabilidade química: Os organossiloxanos apresentam alta estabilidade química e boa resistência à corrosão de muitos produtos químicos. Isso permite ampliar sua aplicação na indústria química, como na preparação de tanques químicos, tubulações e materiais de vedação.
No geral, os organossiloxanos têm propriedades mais diversas do que os compostos comuns da cadeia de carbono, o que lhes permite desempenhar um papel importante em muitos campos, como lubrificação, vedação, medicina e eletrônica.
Método de preparação de monômeros de organossilício
Método direto: Sintetize materiais organossilícios reagindo diretamente o silício com compostos orgânicos.
Método indireto: Preparar organossilício por meio de craqueamento, polimerização e outras reações de compostos de silício.
Método de polimerização por hidrólise: Prepare organossilício por polimerização por hidrólise de silanol ou álcool de silano.
Método de copolimerização gradiente: Sintetize materiais organossilícios com propriedades específicas por copolimerização gradiente. 、
Tendência do mercado de organossilício
Aumento da demanda em campos de alta tecnologia: Com o rápido desenvolvimento das indústrias de alta tecnologia, a demanda por organossilício com excelentes propriedades, como resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão e isolamento elétrico, está aumentando.
Expansão do mercado de dispositivos médicos: A aplicação de silicone na fabricação de dispositivos médicos continua a se expandir e, combinada com a biocompatibilidade, traz novas possibilidades para o campo de dispositivos médicos.
Desenvolvimento sustentável: A melhoria da consciência ambiental promove a pesquisa de métodos verdes de preparação de materiais de silicone, como o silicone biodegradável, para alcançar um desenvolvimento mais sustentável.
Exploração de novos campos de aplicação: Novos campos de aplicação continuam a surgir, como eletrônica flexível, dispositivos optoeletrônicos, etc., para promover a inovação e expansão do mercado de silicone.
Direção e desafios do desenvolvimento futuro
Pesquisa e desenvolvimento de silicone funcional:Em resposta às necessidades de diferentes indústrias, o silicone prestará mais atenção ao desenvolvimento de funcionalidades no futuro, como revestimentos de silicone funcionais, incluindo propriedades especiais, como propriedades antibacterianas e condutoras.
Pesquisa sobre silicone biodegradável:Com a melhoria da consciência ambiental, a pesquisa em materiais de silicone biodegradáveis se tornará uma importante direção de desenvolvimento.
Aplicação de nano silicone: Utilizando nanotecnologia, pesquisas sobre a preparação e aplicação de nano silicone para ampliar sua aplicação em áreas de alta tecnologia.
Ecologização dos métodos de preparação: Para os métodos de preparação do silicone, no futuro será dada mais atenção às rotas técnicas ecológicas e ecológicas para reduzir o impacto no meio ambiente.
Horário da postagem: 15 de julho de 2024