Коли йдеться про передові матеріали, силікон, безсумнівно, є гарячою темою. Силікон – це тип полімерного матеріалу, що містить кремній, вуглець, водень та кисень. Він суттєво відрізняється від неорганічних кремнієвих матеріалів і демонструє чудові характеристики в багатьох галузях. Давайте детальніше розглянемо характеристики, процес відкриття та напрямок застосування силікону.
Відмінності між силіконом та неорганічним кремнієм:
По-перше, існують очевидні відмінності в хімічній структурі між силіконом та неорганічним кремнієм. Силікон - це полімерний матеріал, що складається з кремнію та вуглецю, водню, кисню та інших елементів, тоді як неорганічний кремній переважно стосується неорганічних сполук, утворених кремнієм та киснем, таких як діоксид кремнію (SiO2). Вуглецева структура силікону надає йому еластичності та пластичності, що робить його більш гнучким у застосуванні. Завдяки характеристикам молекулярної структури силікону, тобто енергії зв'язку Si-O (444 Дж/моль) вищій, ніж у зв'язку CC (339 Дж/моль), силіконові матеріали мають вищу термостійкість, ніж звичайні органічні полімерні сполуки.
Відкриття силікону:
Відкриття силікону можна простежити до початку 20 століття. На ранніх етапах вчені успішно синтезували силікон, вводячи органічні групи в кремнієві сполуки. 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 та розвитку цього матеріалу.
Поширені силікони:
Силікони – це клас полімерних сполук, широко поширених у природі та штучному синтезі, що включають різні форми та структури. Нижче наведено деякі приклади поширених силіконів:
Полідиметилсилоксан (PDMS): PDMS – це типовий силіконовий еластомер, який зазвичай зустрічається в силіконовому каучуку. Він має чудову гнучкість та стійкість до високих температур і широко використовується у виробництві гумових виробів, медичних пристроїв, мастильних матеріалів тощо.
Силіконова олія: Силіконова олія — це лінійна силіконова сполука з низьким поверхневим натягом і хорошою стійкістю до високих температур. Зазвичай використовується в мастильних матеріалах, засобах догляду за шкірою, медичних виробах та інших галузях.
Силіконова смола: Силіконова смола - це полімерний матеріал, що складається з груп кремнієвої кислоти з чудовою термостійкістю та електроізоляційними властивостями. Вона широко використовується в покриттях, клеях, електронній упаковці тощо.
Силіконова гума: Силіконова гума — це гумоподібний силіконовий матеріал з високою термостійкістю, стійкістю до атмосферних впливів, електроізоляцією та іншими властивостями. Вона широко використовується в ущільнювальних кільцях, захисних муфтах для кабелів та інших галузях.
Ці приклади демонструють різноманітність силіконів. Вони відіграють важливу роль у різних галузях та мають широкий спектр застосування – від промисловості до повсякденного життя. Це також відображає різноманітні характеристики силіконів як високоефективного матеріалу.
Переваги продуктивності
Порівняно зі звичайними вуглецевими сполуками, органосилоксан (полідиметилсилоксан, PDMS) має деякі унікальні переваги, що дозволяє йому демонструвати чудові результати в багатьох застосуваннях. Нижче наведено деякі переваги органосилоксану над звичайними вуглецевими сполуками:
Стійкість до високих температур: Органосилоксан має чудову стійкість до високих температур. Структура кремній-кисневих зв'язків робить органосилоксани стабільними за високих температур і нелегко розкладаються, що забезпечує переваги для їх застосування в умовах високих температур. Навпаки, багато поширених вуглецевих ланцюгових сполук можуть розкладатися або втрачати свої характеристики за високих температур.
Низький поверхневий натяг: Органосилоксан демонструє низький поверхневий натяг, що забезпечує йому добру змочуваність та мастильні властивості. Ця властивість робить силіконову олію (форму органосилоксану) широко використовуваною в мастильних матеріалах, засобах догляду за шкірою та медичних виробах.
Гнучкість та еластичність: Молекулярна структура органосилоксану надає йому хорошу гнучкість та еластичність, що робить його ідеальним вибором для виготовлення гуми та еластичних матеріалів. Це робить силіконовий каучук ефективним у виготовленні ущільнювальних кілець, еластичних компонентів тощо.
Електрична ізоляція: 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 електроізоляції та захисту електронних компонентів.
Біосумісність: Органосилоксан має високу сумісність з біологічними тканинами і тому широко використовується в медичних виробах та біомедичних галузях. Наприклад, силіконовий каучук часто використовується для приготування медичного силікону для штучних органів, медичних катетерів тощо.
Хімічна стабільність: Органосилоксани демонструють високу хімічну стабільність та добру корозійну стійкість до багатьох хімічних речовин. Це дозволяє розширити їх застосування в хімічній промисловості, наприклад, для виготовлення хімічних резервуарів, труб та герметизуючих матеріалів.
Загалом, органосилоксани мають більш різноманітні властивості, ніж звичайні вуглецеві ланцюгові сполуки, що дозволяє їм відігравати важливу роль у багатьох галузях, таких як змащення, герметизація, медицина та електроніка.
Спосіб отримання кремнійорганічних мономерів
Прямий метод: Синтез кремнійорганічних матеріалів шляхом безпосередньої реакції кремнію з органічними сполуками.
Непрямий метод: отримання кремнійорганічних сполук шляхом розтріскування, полімеризації та інших реакцій кремнієвих сполук.
Метод гідролізної полімеризації: Отримання кремнійорганічного сполуки шляхом гідролізної полімеризації силанолу або силанового спирту.
Метод градієнтної кополімеризації: синтез кремнійорганічних матеріалів зі специфічними властивостями шляхом градієнтної кополімеризації.
Тенденція ринку кремнійорганічних речовин
Зростаючий попит у високотехнологічних галузях: Зі швидким розвитком високотехнологічних галузей промисловості зростає попит на кремнійорганічний матеріал з чудовими властивостями, такими як стійкість до високих температур, корозійна стійкість та електроізоляція.
Розширення ринку медичних виробів: Застосування силікону у виробництві медичних виробів продовжує розширюватися, і в поєднанні з біосумісністю це відкриває нові можливості в галузі медичних виробів.
Сталий розвиток: Підвищення екологічної обізнаності сприяє дослідженню екологічних методів отримання силіконових матеріалів, таких як біорозкладний силікон, для досягнення більш сталого розвитку.
Дослідження нових галузей застосування: Продовжують з'являтися нові галузі застосування, такі як гнучка електроніка, оптоелектронні пристрої тощо, для сприяння інноваціям та розширенню ринку силікону.
Майбутній напрямок розвитку та виклики
Дослідження та розробка функціонального силікону:У відповідь на потреби різних галузей промисловості, силіконові компанії в майбутньому приділятимуть більше уваги розвитку функціональності, наприклад, функціональним силіконовим покриттям, включаючи спеціальні властивості, такі як антибактеріальні та провідні.
Дослідження біорозкладного силікону:З підвищенням екологічної обізнаності дослідження біорозкладних силіконових матеріалів стануть важливим напрямком розвитку.
Застосування наносиліконуВикористання нанотехнологій, дослідження з підготовки та застосування наносилікону для розширення його застосування у високотехнологічних галузях.
Екологізація методів приготуванняЩодо методів приготування силікону, у майбутньому більше уваги приділятиметься зеленим та екологічно чистим технічним шляхам, щоб зменшити вплив на навколишнє середовище.
Час публікації: 15 липня 2024 р.
