Когда дело доходит до современных материалов, силикон, несомненно, является горячей темой. Силикон — это тип полимерного материала, содержащего кремний, углерод, водород и кислород. Он существенно отличается от неорганических кремниевых материалов и демонстрирует отличные характеристики во многих областях. Давайте более подробно рассмотрим характеристики, процесс открытия и направление применения силикона.
Различия между силиконом и неорганическим кремнием:
Во-первых, существуют очевидные различия в химической структуре силикона и неорганического кремния. Силикон — это полимерный материал, состоящий из кремния и углерода, водорода, кислорода и других элементов, тогда как неорганический кремний в основном относится к неорганическим соединениям, образованным кремнием и кислородом, таким как диоксид кремния (SiO2). Углеродная структура силикона придает ему эластичность и пластичность, что делает его более гибким в применении. Из-за особенностей молекулярной структуры силикона, то есть энергии связи Si-O (444 Дж/моль) выше, чем у связи CC (339 Дж/моль), силиконовые материалы обладают более высокой термостойкостью, чем обычные органические полимерные соединения.
Открытие силикона:
Открытие силикона относится к началу 20 века. Вначале ученые успешно синтезировали силикон, вводя органические группы в соединения кремния. Это открытие открыло новую эру силиконовых материалов и заложило основу для их широкого применения в промышленности и науке. За последние несколько десятилетий в синтезе и совершенствовании силикона достигнут большой прогресс, что способствует постоянным инновациям и развитию этого материала.
Обычные силиконы:
Силиконы — это класс полимерных соединений, широко встречающихся в природе и искусственном синтезе, включающий различные формы и структуры. Ниже приведены некоторые примеры распространенных силиконов:
Полидиметилсилоксан (ПДМС): ПДМС представляет собой типичный силиконовый эластомер, обычно встречающийся в силиконовой резине. Он обладает превосходной гибкостью и стабильностью при высоких температурах и широко используется при производстве резиновых изделий, медицинских приборов, смазочных материалов и т. д.
Силиконовое масло: Силиконовое масло представляет собой линейное силиконовое соединение с низким поверхностным натяжением и хорошей устойчивостью к высоким температурам. Обычно используется в смазочных материалах, средствах по уходу за кожей, медицинских приборах и других областях.
Силиконовая смола: Силиконовая смола представляет собой полимерный материал, состоящий из групп кремниевой кислоты, обладающий превосходной термостойкостью и электроизоляционными свойствами. Он широко используется в покрытиях, клеях, электронной упаковке и т. д.
Силиконовая резина: Силиконовая резина представляет собой резиноподобный силиконовый материал, обладающий высокой термостойкостью, устойчивостью к атмосферным воздействиям, электроизоляцией и другими свойствами. Он широко используется в уплотнительных кольцах, защитных гильзах для кабелей и других областях.
Эти примеры показывают разнообразие силиконов. Они играют важную роль в различных областях и имеют широкий спектр применения – от промышленности до повседневной жизни. Это также отражает разнообразные характеристики силикона как высокопроизводительного материала.
Преимущества производительности
По сравнению с обычными соединениями с углеродной цепью органосилоксан (полидиметилсилоксан, ПДМС) обладает некоторыми уникальными преимуществами в производительности, что позволяет ему показывать отличные характеристики во многих приложениях. Ниже приведены некоторые преимущества органосилоксана по сравнению с обычными соединениями с углеродной цепью:
Устойчивость к высоким температурам: Органосилоксан обладает превосходной устойчивостью к высоким температурам. Структура кремний-кислородных связей делает органосилоксаны стабильными при высоких температурах и трудноразлагаемыми, что обеспечивает преимущества для их применения в высокотемпературных средах. Напротив, многие соединения с распространенной углеродной цепью могут разлагаться или терять свои характеристики при высоких температурах.
Низкое поверхностное натяжение: Органосилоксан обладает низким поверхностным натяжением, что обеспечивает хорошую смачиваемость и смазывающую способность. Это свойство делает силиконовое масло (разновидность органосилоксана) широко используемым в смазочных материалах, средствах по уходу за кожей и медицинских устройствах.
Гибкость и эластичность. Молекулярная структура органосилоксана придает ему хорошую гибкость и эластичность, что делает его идеальным выбором для изготовления резины и эластичных материалов. Благодаря этому силиконовая резина хорошо подходит для изготовления уплотнительных колец, эластичных компонентов и т. д.
Электроизоляция: Органосилоксан обладает превосходными электроизоляционными свойствами, что делает его широко используемым в области электроники. Силиконовая смола (разновидность силоксана) часто используется в электронных упаковочных материалах для обеспечения электроизоляции и защиты электронных компонентов.
Биосовместимость: Органосилоксан обладает высокой совместимостью с биологическими тканями и поэтому широко используется в медицинских устройствах и биомедицинских областях. Например, силиконовую резину часто используют для приготовления медицинского силикона для искусственных органов, медицинских катетеров и т. д.
Химическая стабильность: Органосилоксаны обладают высокой химической стабильностью и хорошей коррозионной стойкостью ко многим химическим веществам. Это позволяет расширить его применение в химической промышленности, например, для подготовки химических резервуаров, труб и уплотнительных материалов.
В целом органосилоксаны обладают более разнообразными свойствами, чем обычные соединения с углеродной цепью, что позволяет им играть важную роль во многих областях, таких как смазка, герметизация, медицина и электроника.
Способ получения кремнийорганических мономеров
Прямой метод: синтезируйте кремнийорганические материалы путем прямой реакции кремния с органическими соединениями.
Косвенный метод: получают кремнийорганическое соединение путем крекинга, полимеризации и других реакций соединений кремния.
Метод гидролизной полимеризации. Приготовьте кремнийорганическое соединение путем гидролизной полимеризации силанола или силанового спирта.
Метод градиентной сополимеризации: синтезируйте кремнийорганические материалы с особыми свойствами путем градиентной сополимеризации. 、
Тенденции рынка кремнийорганических соединений
Растущий спрос в высокотехнологичных областях. С быстрым развитием высокотехнологичных отраслей растет спрос на кремнийорганический кремний с превосходными свойствами, такими как устойчивость к высоким температурам, коррозионная стойкость и электроизоляция.
Расширение рынка медицинского оборудования. Применение силикона в производстве медицинского оборудования продолжает расширяться, и в сочетании с биосовместимостью это открывает новые возможности в области медицинского оборудования.
Устойчивое развитие: Повышение осведомленности об окружающей среде способствует исследованию экологически чистых методов приготовления силиконовых материалов, таких как биоразлагаемый силикон, для достижения более устойчивого развития.
Исследование новых областей применения: продолжают появляться новые области применения, такие как гибкая электроника, оптоэлектронные устройства и т. д., чтобы способствовать инновациям и расширению рынка силикона.
Будущее направление развития и проблемы
Исследования и разработки функционального силикона:В ответ на потребности различных отраслей силикон будет уделять больше внимания развитию функциональности в будущем, например, функциональным силиконовым покрытиям, включая специальные свойства, такие как антибактериальные и проводящие свойства.
Исследования биоразлагаемого силикона:С повышением экологической осведомленности исследования биоразлагаемых силиконовых материалов станут важным направлением развития.
Применение наносиликона: Использование нанотехнологий, исследования по получению и применению наносиликона для расширения его применения в высокотехнологичных областях.
Экологизация методов подготовки: Что касается методов приготовления силикона, в будущем больше внимания будет уделяться экологически чистым технологическим маршрутам, чтобы снизить воздействие на окружающую среду.
Время публикации: 15 июля 2024 г.