Коли мова заходить про сучасні матеріали, силікон, безсумнівно, є актуальною темою. Силікон - це тип полімерного матеріалу, що містить кремній, вуглець, водень і кисень. Він суттєво відрізняється від неорганічних кремнієвих матеріалів і демонструє чудову продуктивність у багатьох сферах. Давайте глибше розглянемо характеристики, процес відкриття та напрямок застосування силікону.
Відмінності між силіконом і неорганічним кремнієм:
По-перше, існують очевидні відмінності в хімічній структурі силікону та неорганічного кремнію. Силікон — це полімерний матеріал, що складається з кремнію та вуглецю, водню, кисню та інших елементів, тоді як неорганічний кремній в основному відноситься до неорганічних сполук, утворених кремнієм і киснем, таких як діоксид кремнію (SiO2). Вуглецева структура силікону надає йому еластичності та пластичності, що робить його більш гнучким у застосуванні. Завдяки особливостям молекулярної структури силікону, тобто енергія зв’язку Si-O (444 Дж/моль) вища, ніж енергія зв’язку CC (339 Дж/моль), силіконові матеріали мають вищу термостійкість, ніж звичайні органічні полімерні сполуки.
Відкриття силікону:
Відкриття силікону можна віднести до початку 20 століття. У перші дні вчені успішно синтезували силікон шляхом введення органічних груп у сполуки кремнію. Це відкриття відкрило нову еру силіконових матеріалів і заклало основу для їх широкого застосування в промисловості та науці. Синтез і вдосконалення силікону досягли значного прогресу за останні кілька десятиліть, сприяючи постійним інноваціям і розвитку цього матеріалу.
Поширені силікони:
Силікони — це клас полімерних сполук, широко поширених у природі та штучно синтезованих, включаючи різні форми та структури. Нижче наведено кілька прикладів поширених силіконів:
Полідиметилсилоксан (PDMS): PDMS є типовим силіконовим еластомером, який зазвичай зустрічається в силіконовій гумі. Він має чудову гнучкість і високотемпературну стабільність і широко використовується при виготовленні гумових виробів, медичних приладів, мастильних матеріалів тощо.
Силіконова олія: Силіконова олія — це лінійна силіконова суміш з низьким поверхневим натягом і хорошою стійкістю до високих температур. Зазвичай використовується в мастильних матеріалах, засобах для догляду за шкірою, медичних пристроях та інших галузях.
Силіконова смола: Силіконова смола - це полімерний матеріал, що складається з груп кремнієвої кислоти з чудовою термостійкістю та електроізоляційними властивостями. Він широко використовується в покриттях, клеях, електронній упаковці тощо.
Силіконова гума: силіконова гума — це гумоподібний силіконовий матеріал із високотемпературною стійкістю, атмосферостійкістю, електроізоляцією та іншими властивостями. Він широко використовується в ущільнювальних кільцях, захисних гільзах кабелю та інших областях.
Ці приклади демонструють різноманітність силіконів. Вони відіграють важливу роль у різних сферах і мають широкий спектр застосувань від промисловості до повсякденного життя. Це також відображає різноманітні характеристики силікону як високоефективного матеріалу.
Переваги продуктивності
Порівняно зі звичайними сполуками вуглецевого ланцюга, органосилоксан (полідиметилсилоксан, PDMS) має деякі унікальні переваги в продуктивності, завдяки чому він показує чудову ефективність у багатьох застосуваннях. Нижче наведено деякі переваги органосилоксану в порівнянні з звичайними сполуками вуглецевого ланцюга:
Стійкість до високих температур: Органосилоксан має чудову стійкість до високих температур. Структура кремнієво-кисневих зв’язків робить органосилоксани стабільними при високих температурах і нелегкими для розкладання, що забезпечує переваги для їх застосування у високотемпературних середовищах. Навпаки, багато звичайних сполук вуглецевого ланцюга можуть розкладатися або втрачати ефективність за високих температур.
Низький поверхневий натяг: органосилоксан демонструє низький поверхневий натяг, що робить його добре змочуваним і змащуючим. Ця властивість робить силіконову олію (форму органосилоксану) широко використовуваною в мастильних матеріалах, засобах для догляду за шкірою та медичних пристроях.
Гнучкість і еластичність: молекулярна структура органосилоксану надає йому хорошу гнучкість і еластичність, що робить його ідеальним вибором для виготовлення гуми та еластичних матеріалів. Завдяки цьому силіконова гума добре працює при виготовленні ущільнювальних кілець, еластичних компонентів тощо.
Електроізоляція: Органосилоксан демонструє чудові електроізоляційні властивості, що робить його широко використовуваним в галузі електроніки. Силіконова смола (форма силоксану) часто використовується в електронних пакувальних матеріалах для забезпечення електричної ізоляції та захисту електронних компонентів.
Біологічна сумісність: Органосилоксан має високу сумісність з біологічними тканинами і тому широко використовується в медичних пристроях і біомедичних галузях. Наприклад, силіконовий каучук часто використовують для виготовлення медичного силікону для штучних органів, медичних катетерів тощо.
Хімічна стабільність: органосилоксани демонструють високу хімічну стабільність і хорошу корозійну стійкість до багатьох хімічних речовин. Це дозволяє розширити його застосування в хімічній промисловості, наприклад, для підготовки хімічних резервуарів, труб і ущільнювальних матеріалів.
Загалом, органосилоксани мають більш різноманітні властивості, ніж звичайні сполуки вуглецевого ланцюга, що дозволяє їм відігравати важливу роль у багатьох галузях, таких як змащення, ущільнення, медицина та електроніка.
Спосіб отримання кремнійорганічних мономерів
Прямий метод: Синтез кремнійорганічних матеріалів шляхом безпосередньої взаємодії кремнію з органічними сполуками.
Непрямий метод: готують кремнійорганічний кремній за допомогою крекінгу, полімеризації та інших реакцій сполук кремнію.
Метод гідролізної полімеризації: Отримайте кремнійорганічний кремній шляхом гідролізної полімеризації силанолу або силанового спирту.
Метод градієнтної кополімеризації: Синтезуйте кремнійорганічні матеріали зі специфічними властивостями шляхом градієнтної кополімеризації. 、
Кремнійорганічні тенденції на ринку
Зростаючий попит у галузях високих технологій: зі швидким розвитком високотехнологічних галузей зростає попит на кремнійорганічний кремній з чудовими властивостями, такими як стійкість до високих температур, стійкість до корозії та електрична ізоляція.
Розширення ринку медичних пристроїв: застосування силікону у виробництві медичних пристроїв продовжує розширюватися, і в поєднанні з біосумісністю це приносить нові можливості в галузі медичних пристроїв.
Сталий розвиток: покращення екологічної обізнаності сприяє дослідженню екологічних методів приготування силіконових матеріалів, таких як біорозкладний силікон, для досягнення більш сталого розвитку.
Вивчення нових сфер застосування: продовжують з’являтися нові сфери застосування, такі як гнучка електроніка, оптоелектронні пристрої тощо, щоб сприяти інноваціям і розширювати ринок силікону.
Майбутній напрямок розвитку та виклики
Дослідження та розробка функціонального силікону:У відповідь на потреби різних галузей промисловості силікон приділятиме більше уваги розробці функціональних можливостей у майбутньому, таких як функціональні силіконові покриття, включаючи спеціальні властивості, такі як антибактеріальні та електропровідні властивості.
Дослідження біорозкладаного силікону:З підвищенням екологічної обізнаності дослідження біорозкладних силіконових матеріалів стануть важливим напрямком розвитку.
Нанесення нано силікону: Використання нанотехнологій, дослідження підготовки та застосування наносилікону для розширення його застосування у сферах високих технологій.
Озеленення способів приготування: Що стосується методів приготування силікону, у майбутньому більше уваги буде приділено екологічно чистим технічним маршрутам, щоб зменшити вплив на навколишнє середовище.
Час публікації: 15 липня 2024 р