Pokiaľ ide o pokročilé materiály, silikón je nepochybne horúcou témou. Silikón je typ polymérneho materiálu obsahujúceho kremík, uhlík, vodík a kyslík. Výrazne sa líši od anorganických kremíkových materiálov a vykazuje vynikajúci výkon v mnohých oblastiach. Pozrime sa bližšie na vlastnosti, proces objavovania a smer použitia silikónu.
Rozdiely medzi silikónom a anorganickým kremíkom:
Po prvé, existujú zjavné rozdiely v chemickej štruktúre medzi silikónom a anorganickým kremíkom. Silikón je polymérny materiál zložený z kremíka a uhlíka, vodíka, kyslíka a ďalších prvkov, zatiaľ čo anorganický kremík sa vzťahuje najmä na anorganické zlúčeniny tvorené kremíkom a kyslíkom, ako je oxid kremičitý (SiO2). Uhlíková štruktúra silikónu mu dodáva elasticitu a plasticitu, vďaka čomu je flexibilnejší pri použití. Vďaka charakteristikám molekulárnej štruktúry silikónu, teda väzbovej energii väzby Si-O (444 J/mol) vyššej ako väzby CC (339 J/mol), majú silikónové materiály vyššiu tepelnú odolnosť ako bežné organické polymérne zlúčeniny.
Objav silikónu:
Objav silikónu siaha až do začiatku 20. storočia. V raných dobách vedci úspešne syntetizovali silikón zavedením organických skupín do kremíkových zlúčenín. Tento objav otvoril novú éru silikónových materiálov a položil základy pre ich široké využitie v priemysle a vede. Syntéza a zdokonaľovanie silikónu zaznamenali v posledných desaťročiach veľký pokrok, čo podporuje neustálu inováciu a vývoj tohto materiálu.
Bežné silikóny:
Silikóny sú triedou polymérnych zlúčenín, ktoré sa bežne vyskytujú v prírode a sú umelo syntézou a zahŕňajú rôzne formy a štruktúry. Nasleduje niekoľko príkladov bežných silikónov:
Polydimetylsiloxán (PDMS): PDMS je typický silikónový elastomér, bežne sa vyskytujúci v silikónovom kaučuku. Má vynikajúcu flexibilitu a stabilitu pri vysokých teplotách a je široko používaný pri výrobe gumových výrobkov, zdravotníckych pomôcok, mazív atď.
Silikónový olej: Silikónový olej je lineárna silikónová zlúčenina s nízkym povrchovým napätím a dobrou odolnosťou voči vysokým teplotám. Bežne sa používa v mazivách, produktoch starostlivosti o pleť, zdravotníckych pomôckach a iných oblastiach.
Silikónová živica: Silikónová živica je polymérny materiál zložený zo skupín kyseliny kremičitej s vynikajúcou tepelnou odolnosťou a elektrickými izolačnými vlastnosťami. Je široko používaná v náteroch, lepidlách, elektronických obaloch atď.
Silikónová guma: Silikónová guma je silikónový materiál podobný gume s vysokou teplotnou odolnosťou, odolnosťou voči poveternostným vplyvom, elektrickou izoláciou a ďalšími vlastnosťami. Je široko používaná v tesniacich krúžkoch, ochranných objímkach káblov a iných oblastiach.
Tieto príklady ukazujú rozmanitosť silikónov. Zohrávajú dôležitú úlohu v rôznych oblastiach a majú širokú škálu aplikácií od priemyslu až po každodenný život. To tiež odráža rozmanité vlastnosti silikónov ako vysoko výkonného materiálu.
Výhody výkonu
V porovnaní s bežnými zlúčeninami s uhlíkovým reťazcom má organosiloxán (polydimetylsiloxán, PDMS) niektoré jedinečné výkonnostné výhody, vďaka ktorým vykazuje vynikajúci výkon v mnohých aplikáciách. Nasledujú niektoré výkonnostné výhody organosiloxánu oproti bežným zlúčeninám s uhlíkovým reťazcom:
Odolnosť voči vysokým teplotám: Organosiloxán má vynikajúcu odolnosť voči vysokým teplotám. Štruktúra kremíkovo-kyslíkových väzieb robí organosiloxány stabilnými pri vysokých teplotách a nerozkladajú sa ľahko, čo poskytuje výhody pre ich použitie vo vysokoteplotných prostrediach. Naproti tomu mnohé bežné zlúčeniny s uhlíkovým reťazcom sa môžu pri vysokých teplotách rozkladať alebo stratiť výkon.
Nízke povrchové napätie: Organosiloxán vykazuje nízke povrchové napätie, vďaka čomu má dobrú zmáčateľnosť a mazivosť. Vďaka tejto vlastnosti sa silikónový olej (forma organosiloxánu) široko používa v mazivách, produktoch starostlivosti o pleť a zdravotníckych pomôckach.
Flexibilita a elasticita: Molekulárna štruktúra organosiloxánu mu dodáva dobrú flexibilitu a elasticitu, vďaka čomu je ideálnou voľbou na výrobu gumy a elastických materiálov. Vďaka tomu sa silikónový kaučuk dobre hodí pri výrobe tesniacich krúžkov, elastických komponentov atď.
Elektrická izolácia: Organosiloxán vykazuje vynikajúce elektrické izolačné vlastnosti, vďaka čomu je široko používaný v oblasti elektroniky. Silikónová živica (forma siloxánu) sa často používa v elektronických obalových materiáloch na zabezpečenie elektrickej izolácie a ochranu elektronických súčiastok.
Biokompatibilita: Organosiloxán má vysokú kompatibilitu s biologickými tkanivami, a preto sa široko používa v zdravotníckych pomôckach a biomedicínskych oblastiach. Napríklad silikónový kaučuk sa často používa na výrobu lekárskeho silikónu pre umelé orgány, lekárske katétre atď.
Chemická stabilita: Organosiloxány vykazujú vysokú chemickú stabilitu a dobrú odolnosť voči korózii voči mnohým chemikáliám. To umožňuje rozšírenie ich použitia v chemickom priemysle, napríklad na prípravu chemických nádrží, potrubí a tesniacich materiálov.
Celkovo majú organosiloxány rozmanitejšie vlastnosti ako bežné zlúčeniny s uhlíkovým reťazcom, čo im umožňuje zohrávať dôležitú úlohu v mnohých oblastiach, ako je mazanie, tesnenie, medicína a elektronika.
Metóda prípravy organokremičitých monomérov
Priama metóda: Syntetizujte organokremičité materiály priamou reakciou kremíka s organickými zlúčeninami.
Nepriama metóda: Príprava organokremičitého krakovaním, polymerizáciou a inými reakciami kremíkových zlúčenín.
Metóda hydrolýznej polymerizácie: Organokremičitý sa pripraví hydrolýznou polymerizáciou silanolu alebo silánového alkoholu.
Metóda gradientovej kopolymerizácie: Syntetizujte organokremičité materiály so špecifickými vlastnosťami gradientovou kopolymerizáciou.
Trend na trhu s organokremičitými látkami
Rastúci dopyt v high-tech oblastiach: S rýchlym rozvojom high-tech odvetví rastie dopyt po organokremiku s vynikajúcimi vlastnosťami, ako je odolnosť voči vysokým teplotám, odolnosť voči korózii a elektrická izolácia.
Expanzia trhu so zdravotníckymi pomôckami: Aplikácia silikónu vo výrobe zdravotníckych pomôcok sa neustále rozširuje a v kombinácii s biokompatibilitou prináša nové možnosti do oblasti zdravotníckych pomôcok.
Udržateľný rozvoj: Zlepšenie environmentálneho povedomia podporuje výskum ekologických metód prípravy silikónových materiálov, ako je biologicky odbúrateľný silikón, s cieľom dosiahnuť udržateľnejší rozvoj.
Prieskum nových oblastí použitia: Neustále sa objavujú nové oblasti použitia, ako napríklad flexibilná elektronika, optoelektronické zariadenia atď., s cieľom podporiť inovácie a rozširovanie trhu so silikónom.
Smer budúceho vývoja a výzvy
Výskum a vývoj funkčného silikónu:V reakcii na potreby rôznych priemyselných odvetví bude silikón v budúcnosti venovať väčšiu pozornosť vývoju funkčnosti, ako sú funkčné silikónové povlaky, vrátane špeciálnych vlastností, ako sú antibakteriálne a vodivé vlastnosti.
Výskum biologicky odbúrateľného silikónu:So zlepšením environmentálneho povedomia sa výskum biologicky odbúrateľných silikónových materiálov stane dôležitým smerom rozvoja.
Aplikácia nano silikónuVyužitie nanotechnológie, výskum prípravy a aplikácie nano silikónu s cieľom rozšíriť jeho uplatnenie v oblastiach high-tech.
Ekologizácia metód prípravyPri metódach prípravy silikónu sa v budúcnosti bude venovať väčšia pozornosť zeleným a ekologickým technickým postupom, aby sa znížil vplyv na životné prostredie.
Čas uverejnenia: 15. júla 2024
