Kalbant apie pažangias medžiagas, silikonas neabejotinai yra karšta tema. Silikonas yra polimerinės medžiagos rūšis, kurios sudėtyje yra silicio, anglies, vandenilio ir deguonies. Jis gerokai skiriasi nuo neorganinių silicio medžiagų ir pasižymi puikiomis savybėmis daugelyje sričių. Panagrinėkime silikono savybes, atradimo procesą ir taikymo kryptis.
Silikono ir neorganinio silicio skirtumai:
Pirma, yra akivaizdžių silikono ir neorganinio silicio cheminės struktūros skirtumų. Silikonas yra polimerinė medžiaga, sudaryta iš silicio ir anglies, vandenilio, deguonies ir kitų elementų, o neorganinis silicis daugiausia reiškia neorganinius junginius, sudarytus iš silicio ir deguonies, tokius kaip silicio dioksidas (SiO2). Silicio anglies pagrindo struktūra suteikia jam elastingumo ir plastiškumo, todėl jį galima lanksčiau naudoti. Dėl silikono molekulinės struktūros savybių, t. y. Si-O jungties energija (444 J/mol) yra didesnė nei CC jungties energija (339 J/mol), silikoninės medžiagos pasižymi didesniu atsparumu karščiui nei įprasti organiniai polimeriniai junginiai.
Silikono atradimas:
Silikono atradimo istorija siekia XX amžiaus pradžią. Ankstyvosiomis dienomis mokslininkai sėkmingai susintetino silikoną, į silicio junginius įterpdami organines grupes. Šis atradimas atvėrė naują silikoninių medžiagų erą ir padėjo pamatus plačiam jo taikymui pramonėje ir moksle. Per pastaruosius kelis dešimtmečius silikono sintezė ir tobulinimas padarė didelę pažangą, skatindami nuolatines šios medžiagos inovacijas ir plėtrą.
Įprasti silikonai:
Silikonai yra polimerinių junginių klasė, plačiai randama gamtoje ir dirbtinai susintetinta, įskaitant įvairias formas ir struktūras. Toliau pateikiami keli dažniausiai pasitaikančių silikonų pavyzdžiai:
Polidimetilsiloksanas (PDMS): PDMS yra tipiškas silikono elastomeras, dažniausiai randamas silikoninėje gumoje. Jis pasižymi puikiu lankstumu ir atsparumu aukštai temperatūrai, todėl plačiai naudojamas gumos gaminių, medicinos prietaisų, tepalų ir kt. gamyboje.
Silikoninė alyva: silikoninė alyva yra linijinis silikoninis junginys, pasižymintis mažu paviršiaus įtempimu ir geru atsparumu aukštai temperatūrai. Dažniausiai naudojama tepaluose, odos priežiūros produktuose, medicinos prietaisuose ir kitose srityse.
Silikono derva: Silikono derva yra polimerinė medžiaga, sudaryta iš silicio rūgšties grupių, pasižyminti puikiu atsparumu karščiui ir elektros izoliacijos savybėmis. Ji plačiai naudojama dangose, klijuose, elektroninėse pakuotėse ir kt.
Silikoninė guma: Silikoninė guma yra gumos tipo silikoninė medžiaga, pasižyminti dideliu atsparumu temperatūrai, oro sąlygoms, elektros izoliacija ir kitomis savybėmis. Ji plačiai naudojama sandarinimo žieduose, kabelių apsauginėse movose ir kitose srityse.
Šie pavyzdžiai rodo silikonų įvairovę. Jie atlieka svarbų vaidmenį įvairiose srityse ir yra plačiai pritaikomi – nuo pramonės iki kasdienio gyvenimo. Tai taip pat atspindi įvairias silikonų, kaip aukštos kokybės medžiagos, savybes.
Našumo pranašumai
Palyginti su įprastais anglies grandinės junginiais, organosiloksanas (polidimetilsiloksanas, PDMS) turi keletą unikalių eksploatacinių pranašumų, todėl jis puikiai veikia daugelyje sričių. Toliau pateikiami kai kurie organosiloksano pranašumai, palyginti su įprastais anglies grandinės junginiais:
Atsparumas aukštai temperatūrai: Organosiloksanas pasižymi puikiu atsparumu aukštai temperatūrai. Silicio ir deguonies jungčių struktūra daro organosiloksanus stabilius aukštoje temperatūroje ir sunkiai skaidomus, todėl juos galima naudoti aukštoje temperatūroje. Priešingai, daugelis įprastų anglies grandinės junginių gali skilti arba prarasti savo savybes aukštoje temperatūroje.
Mažas paviršiaus įtempimas: organosiloksanas pasižymi mažu paviršiaus įtempimu, todėl pasižymi geru drėkinamumu ir tepumu. Dėl šios savybės silikoninė alyva (organosiloksano forma) plačiai naudojama tepaluose, odos priežiūros produktuose ir medicinos prietaisuose.
Lankstumas ir elastingumas: organosiloksano molekulinė struktūra suteikia jam gerą lankstumą ir elastingumą, todėl jis idealiai tinka gumos ir elastingų medžiagų gamybai. Dėl to silikoninė guma gerai tinka sandarinimo žiedų, elastingų komponentų ir kt. gamyboje.
Elektros izoliacija: Organosiloksanas pasižymi puikiomis elektros izoliacijos savybėmis, todėl yra plačiai naudojamas elektronikos srityje. Silikono derva (siloksano forma) dažnai naudojama elektronikos pakavimo medžiagose, siekiant užtikrinti elektros izoliaciją ir apsaugoti elektroninius komponentus.
Biologinis suderinamumas: Organosiloksanas yra labai suderinamas su biologiniais audiniais, todėl yra plačiai naudojamas medicinos prietaisuose ir biomedicinos srityse. Pavyzdžiui, silikoninė guma dažnai naudojama medicininiam silikonui gaminti dirbtiniams organams, medicininiams kateteriams ir kt.
Cheminis stabilumas: Organiniai siloksanai pasižymi dideliu cheminiu stabilumu ir geru atsparumu daugelio cheminių medžiagų korozijai. Tai leidžia išplėsti jų taikymą chemijos pramonėje, pavyzdžiui, cheminių medžiagų talpyklų, vamzdžių ir sandarinimo medžiagų gamyboje.
Apskritai organosiloksanai pasižymi įvairesnėmis savybėmis nei įprasti anglies grandinės junginiai, todėl jie gali atlikti svarbų vaidmenį daugelyje sričių, tokių kaip tepimas, sandarinimas, medicina ir elektronika.
Organinių silicio monomerų paruošimo metodas
Tiesioginis metodas: organinių silicio junginių sintezė tiesiogiai reaguojant siliciui su organiniais junginiais.
Netiesioginis metodas: organinis silicis gaunamas krekingo, polimerizacijos ir kitų silicio junginių reakcijų būdu.
Hidrolizės polimerizacijos metodas: organinis silicis gaunamas hidrolizuojant silanolio arba silano alkoholio polimerizaciją.
Gradientinės kopolimerizacijos metodas: gradientinės kopolimerizacijos būdu susintetinamos specifinių savybių turinčios silicio organinės medžiagos.
Organinio silicio rinkos tendencija
Didėjanti aukštųjų technologijų sričių paklausa: Sparčiai vystantis aukštųjų technologijų pramonei, didėja organinio silicio, pasižyminčio puikiomis savybėmis, tokiomis kaip atsparumas aukštai temperatūrai, atsparumas korozijai ir elektros izoliacija, paklausa.
Medicinos prietaisų rinkos plėtra: silikono taikymas medicinos prietaisų gamyboje toliau plečiasi, o kartu su biologiniu suderinamumu jis atveria naujų galimybių medicinos prietaisų srityje.
Darnus vystymasis: aplinkosauginio sąmoningumo gerinimas skatina ekologiškų silikoninių medžiagų, tokių kaip biologiškai skaidus silikonas, paruošimo metodų tyrimus, siekiant darnesnio vystymosi.
Naujų taikymo sričių tyrinėjimas: Siekiant skatinti inovacijas ir silikono rinkos plėtrą, nuolat atsiranda naujų taikymo sričių, tokių kaip lanksti elektronika, optoelektroniniai įtaisai ir kt.
Būsimos plėtros kryptys ir iššūkiai
Funkcinio silikono tyrimai ir plėtra:Reaguodamas į skirtingų pramonės šakų poreikius, ateityje silikonas daugiau dėmesio skirs funkcionalumo plėtrai, pavyzdžiui, funkcinėms silikoninėms dangoms, įskaitant specialias savybes, tokias kaip antibakterinės ir laidžios savybės.
Biologiškai skaidomo silikono tyrimai:Pagerėjus aplinkosauginiam sąmoningumui, biologiškai skaidžių silikoninių medžiagų tyrimai taps svarbia plėtros kryptimi.
Nano silikono panaudojimasNanotechnologijų panaudojimas, nano silicio paruošimo ir taikymo tyrimai, siekiant išplėsti jo taikymą aukštųjų technologijų srityse.
Paruošimo metodų ekologiškumasAteityje silikono paruošimo metodams bus skiriama daugiau dėmesio ekologiškiems ir aplinkai nekenksmingiems techniniams maršrutams, siekiant sumažinti poveikį aplinkai.
Įrašo laikas: 2024 m. liepos 15 d.
