Når det gjelder avanserte materialer, er silikon utvilsomt et hett tema. Silikon er en type polymermateriale som inneholder silisium, karbon, hydrogen og oksygen. Det er betydelig forskjellig fra uorganiske silisiummaterialer og viser utmerket ytelse på mange felt. La oss ta en nærmere titt på egenskapene, oppdagelsesprosessen og anvendelsesretningen til silikon.
Forskjeller mellom silikon og uorganisk silikon:
For det første er det åpenbare forskjeller i den kjemiske strukturen mellom silikon og uorganisk silikon. Silikon er et polymermateriale som består av silisium og karbon, hydrogen, oksygen og andre elementer, mens uorganisk silisium hovedsakelig refererer til uorganiske forbindelser dannet av silisium og oksygen, slik som silisiumdioksid (SiO2). Silikonens karbonbaserte struktur gir den elastisitet og plastisitet, noe som gjør den mer fleksibel i bruk. På grunn av silikonens molekylære strukturegenskaper, det vil si at bindingsenergien til Si-O-bindingen (444 J/mol) er høyere enn for CC-bindingen (339 J/mol), har silikonmaterialer høyere varmebestandighet enn generelle organiske polymerforbindelser.
Oppdagelsen av silikon:
Oppdagelsen av silikon kan spores tilbake til tidlig på 1900-tallet. I de tidlige dager syntetiserte forskere silikon ved å introdusere organiske grupper i silisiumforbindelser. Denne oppdagelsen åpnet en ny æra for silikonmaterialer og la grunnlaget for dens brede anvendelse innen industri og vitenskap. Syntesen og forbedringen av silikon har gjort store fremskritt de siste tiårene, noe som fremmer kontinuerlig innovasjon og utvikling av dette materialet.
Vanlige silikoner:
Silikoner er en klasse polymerforbindelser som finnes mye i naturen og kunstig syntese, inkludert ulike former og strukturer. Følgende er noen eksempler på vanlige silikoner:
Polydimetylsiloksan (PDMS): PDMS er en typisk silikonelastomer, som ofte finnes i silikongummi. Den har utmerket fleksibilitet og høy temperaturstabilitet, og er mye brukt i fremstilling av gummiprodukter, medisinsk utstyr, smøremidler, etc.
Silikonolje: Silikonolje er en lineær silikonforbindelse med lav overflatespenning og god høytemperaturbestandighet. Vanligvis brukt i smøremidler, hudpleieprodukter, medisinsk utstyr og andre felt.
Silikonharpiks: Silikonharpiks er et polymermateriale bestående av kiselsyregrupper med utmerket varmebestandighet og elektriske isolasjonsegenskaper. Det er mye brukt i belegg, lim, elektronisk emballasje, etc.
Silikongummi: Silikongummi er et gummilignende silikonmateriale med høy temperaturbestandighet, værbestandighet, elektrisk isolasjon og andre egenskaper. Det er mye brukt i tetningsringer, kabelbeskyttelseshylser og andre felt.
Disse eksemplene viser mangfoldet av silikoner. De spiller en viktig rolle i ulike felt og har et bredt spekter av bruksområder fra industri til dagligliv. Dette gjenspeiler også de varierte egenskapene til silikoner som et høypresterende materiale.
Ytelsesfordeler
Sammenlignet med vanlige karbonkjedeforbindelser har organosiloksan (polydimetylseloksan, PDMS) noen unike ytelsesfordeler, noe som gjør at den viser utmerket ytelse i mange bruksområder. Følgende er noen ytelsesfordeler med organosiloksan i forhold til vanlige karbonkjedeforbindelser:
Høy temperaturbestandighet: Organosiloksan har utmerket høy temperaturbestandighet. Strukturen av silisium-oksygenbindinger gjør organosiloksaner stabile ved høye temperaturer og ikke lette å dekomponere, noe som gir fordeler for bruk i høytemperaturmiljøer. I motsetning til dette kan mange vanlige karbonkjedeforbindelser dekomponere eller miste ytelse ved høye temperaturer.
Lav overflatespenning: Organosiloksan har lav overflatespenning, noe som gir god fuktbarhet og smøreevne. Denne egenskapen gjør silikonolje (en form for organosiloksan) mye brukt i smøremidler, hudpleieprodukter og medisinsk utstyr.
Fleksibilitet og elastisitet: Organosiloksanens molekylære struktur gir den god fleksibilitet og elastisitet, noe som gjør den til et ideelt valg for fremstilling av gummi og elastiske materialer. Dette gjør at silikongummi fungerer godt i fremstilling av tetningsringer, elastiske komponenter osv.
Elektrisk isolasjon: Organosiloksan har utmerkede elektriske isolasjonsegenskaper, noe som gjør det mye brukt innen elektronikkfeltet. Silikonharpiks (en form for siloksan) brukes ofte i elektroniske emballasjematerialer for å gi elektrisk isolasjon og beskytte elektroniske komponenter.
Biokompatibilitet: Organosiloksan har høy kompatibilitet med biologisk vev og er derfor mye brukt i medisinsk utstyr og biomedisinske felt. For eksempel brukes silikongummi ofte til å fremstille medisinsk silikon for kunstige organer, medisinske katetre osv.
Kjemisk stabilitet: Organosiloksaner viser høy kjemisk stabilitet og god korrosjonsbestandighet mot mange kjemikalier. Dette gjør at bruken i kjemisk industri kan utvides, for eksempel for fremstilling av kjemikalietanker, rør og tetningsmaterialer.
Totalt sett har organosiloksaner mer varierte egenskaper enn vanlige karbonkjedeforbindelser, noe som gjør at de kan spille en viktig rolle innen mange felt som smøring, tetting, medisin og elektronikk.
Fremstillingsmetode for organosilisiummonomerer
Direkte metode: Syntetiser organosilisiummaterialer ved å reagere silisium direkte med organiske forbindelser.
Indirekte metode: Fremstill organosilisium gjennom krakking, polymerisering og andre reaksjoner av silisiumforbindelser.
Hydrolysepolymerisasjonsmetode: Fremstill organosilisium ved hydrolysepolymerisasjon av silanol eller silanalkohol.
Gradientkopolymerisasjonsmetode: Syntetisering av organosilisiummaterialer med spesifikke egenskaper ved gradientkopolymerisasjon.
Markedstrend for organosilisium
Økende etterspørsel innen høyteknologiske felt: Med den raske utviklingen av høyteknologiske industrier øker etterspørselen etter organosilisium med utmerkede egenskaper som høy temperaturbestandighet, korrosjonsbestandighet og elektrisk isolasjon.
Markedet for medisinsk utstyr utvides: Bruken av silikon i produksjon av medisinsk utstyr fortsetter å utvides, og kombinert med biokompatibilitet gir det nye muligheter innen medisinsk utstyr.
Bærekraftig utvikling: Bedre miljøbevissthet fremmer forskning på grønne tilberedningsmetoder for silikonmaterialer, som biologisk nedbrytbar silikon, for å oppnå mer bærekraftig utvikling.
Utforskning av nye bruksområder: Nye bruksområder fortsetter å dukke opp, som fleksibel elektronikk, optoelektroniske enheter, etc., for å fremme innovasjon og utvidelse av silikonmarkedet.
Fremtidig utviklingsretning og utfordringer
Forskning og utvikling av funksjonell silikon:Som svar på behovene til ulike bransjer, vil silikon i fremtiden legge mer vekt på utvikling av funksjonalitet, for eksempel funksjonelle silikonbelegg, inkludert spesielle egenskaper som antibakterielle og ledende egenskaper.
Forskning på biologisk nedbrytbar silikon:Med økt miljøbevissthet vil forskning på biologisk nedbrytbare silikonmaterialer bli en viktig utviklingsretning.
Påføring av nanosilikonVed hjelp av nanoteknologi, forskning på fremstilling og anvendelse av nanosilikon for å utvide bruken innen høyteknologiske felt.
Grønngjøring av tilberedningsmetoderFor fremstillingsmetoder av silikon vil det i fremtiden bli lagt mer vekt på grønne og miljøvennlige tekniske ruter for å redusere miljøpåvirkningen.
Publisert: 15. juli 2024
