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 vynikajúce vlastnosti v mnohých oblastiach. Pozrime sa hlbšie na vlastnosti, proces objavovania a smer aplikácie 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 týka hlavne anorganických zlúčenín tvorených kremíkom a kyslíkom, ako je oxid kremičitý (SiO2). Štruktúra silikónu na báze uhlíka mu dodáva elasticitu a plasticitu, vďaka čomu je flexibilnejší pri aplikácii. Vzhľadom na charakteristiky molekulárnej štruktúry silikónu, to znamená, že väzbová energia Si-O väzby (444 J/mol) je vyššia ako väzbová energia CC väzby (339 J/mol), majú silikónové materiály vyššiu tepelnú odolnosť ako bežné organické polymérne zlúčeniny.
Objav silikónu:
Objav silikónu možno vystopovať až do začiatku 20. storočia. V prvých dňoch vedci úspešne syntetizovali silikón zavedením organických skupín do zlúčenín kremíka. Tento objav otvoril novú éru silikónových materiálov a položil základ pre ich široké uplatnenie 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 umelej syntéze, vrátane rôznych foriem a štruktúr. Nasleduje niekoľko príkladov bežných silikónov:
Polydimetylsiloxán (PDMS): PDMS je typický silikónový elastomér, ktorý sa bežne nachádza v silikónovej gume. Má vynikajúcu flexibilitu a vysokú teplotnú stabilitu a je široko používaný pri príprave gumových výrobkov, zdravotníckych pomôcok, mazív atď.
Silikónový olej: Silikónový olej je lineárna silikónová zmes s nízkym povrchovým napätím a dobrou odolnosťou voči vysokým teplotám. Bežne sa používa v lubrikantoch, výrobkoch 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 používaný 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 používaný v tesniacich krúžkoch, ochranných manžetách káblov a iných oblastiach.
Tieto príklady ukazujú rozmanitosť silikónov. Hrajú dôležitú úlohu v rôznych oblastiach a majú širokú škálu aplikácií od priemyslu až po každodenný život. To tiež odráža rôznorodé vlastnosti silikónov ako vysokovýkonného materiálu.
Výkonové výhody
V porovnaní s bežnými zlúčeninami uhlíkového reťazca 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 vysokej teplote: Organosiloxán má vynikajúcu odolnosť voči vysokej teplote. Štruktúra väzieb kremík-kyslík spôsobuje, že organosiloxány sú stabilné pri vysokých teplotách a nie sú ľahko rozložiteľné, čo poskytuje výhody pre ich aplikáciu v prostredí s vysokou teplotou. Naproti tomu mnohé bežné zlúčeniny uhlíkového reťazca sa môžu pri vysokých teplotách rozkladať alebo strácať výkon.
Nízke povrchové napätie: Organosiloxán vykazuje nízke povrchové napätie, vďaka čomu má dobrú zmáčavosť a klzkosť. Vďaka tejto vlastnosti je silikónový olej (forma organosiloxánu) široko používaný v lubrikantoch, výrobkoch starostlivosti o pokožku a zdravotníckych pomôckach.
Flexibilita a elasticita: Molekulárna štruktúra organosiloxánu mu dáva dobrú flexibilitu a elasticitu, vďaka čomu je ideálnou voľbou na prípravu gumových a elastických materiálov. Vďaka tomu silikónový kaučuk dobre funguje pri príprave 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 komponentov.
Biokompatibilita: Organosiloxán má vysokú kompatibilitu s biologickými tkanivami, a preto je široko používaný v medicínskych zariadeniach a biomedicínskych odboroch. Napríklad silikónová guma sa často používa na prípravu 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 jeho použitia v chemickom priemysle, napríklad pri príprave nádrží na chemikálie, potrubí a tesniacich materiálov.
Celkovo majú organosiloxány rozmanitejšie vlastnosti ako bežné zlúčeniny uhlíkového reťazca, čo im umožňuje hrať dôležitú úlohu v mnohých oblastiach, ako je mazanie, tesnenie, medicína a elektronika.
Spôsob prípravy organokremičitých monomérov
Priama metóda: Syntetizujte organokremičité materiály priamou reakciou kremíka s organickými zlúčeninami.
Nepriama metóda: Pripravte organokremičité krakovaním, polymerizáciou a inými reakciami zlúčenín kremíka.
Metóda hydrolýznej polymerizácie: Pripravte organokremičitú hydrolýzu polymerizáciou silanolu alebo silanalkoholu.
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 sa zvyšuje dopyt po organokremičitom s vynikajúcimi vlastnosťami, ako je odolnosť voči vysokej teplote, odolnosť proti korózii a elektrická izolácia.
Rozšírenie trhu zdravotníckych pomôcok: Aplikácia silikónu pri výrobe zdravotníckych pomôcok sa neustále rozširuje a v kombinácii s biokompatibilitou prináša nové možnosti do oblasti zdravotníckych pomôcok.
Trvalo udržateľný rozvoj: Zlepšenie environmentálneho povedomia podporuje výskum metód zelenej prípravy silikónových materiálov, ako je napríklad biologicky odbúrateľný silikón, s cieľom dosiahnuť udržateľnejší rozvoj.
Skúmanie nových aplikačných oblastí: Stále sa objavujú nové aplikačné oblasti, ako je flexibilná elektronika, optoelektronické zariadenia atď., aby sa podporila inovácia a expanzia trhu so silikónmi.
Smerovanie budúceho vývoja a výzvy
Výskum a vývoj funkčného silikónu:V reakcii na potreby rôznych priemyselných odvetví bude silikón v budúcnosti venovať väčšiu pozornosť rozvoju funkčnosti, ako sú funkčné silikónové povlaky vrátane špeciálnych vlastností, ako sú antibakteriálne a vodivé vlastnosti.
Výskum biodegradovateľného silikónu:So zlepšením environmentálneho povedomia sa výskum biologicky odbúrateľných silikónových materiálov stane dôležitým smerom vývoja.
Aplikácia nano silikónu: Pomocou nanotechnológie, výskum v oblasti prípravy a aplikácie nano silikónu na rozšírenie jeho aplikácie v oblastiach špičkových technológií.
Ekologizácia metód prípravy: Pri metódach prípravy silikónu sa v budúcnosti bude venovať väčšia pozornosť ekologickým a ekologickým technickým cestám, aby sa znížil dopad na životné prostredie.
Čas odoslania: 15. júla 2024