Pokud jde o pokročilé materiály, silikon je nepochybně horkým tématem. Silikon je typ polymerního materiálu obsahujícího křemík, uhlík, vodík a kyslík. Výrazně se liší od anorganických křemíkových materiálů a vykazuje vynikající výkon v mnoha oblastech. Pojďme se hlouběji podívat na vlastnosti, proces objevování a směr aplikace silikonu.
Rozdíly mezi silikonem a anorganickým křemíkem:
Za prvé, existují zřejmé rozdíly v chemické struktuře mezi silikonem a anorganickým křemíkem. Silikon je polymerní materiál složený z křemíku a uhlíku, vodíku, kyslíku a dalších prvků, zatímco anorganický křemík se týká hlavně anorganických sloučenin tvořených křemíkem a kyslíkem, jako je oxid křemičitý (SiO2). Struktura silikonu na bázi uhlíku mu dodává pružnost a plasticitu, díky čemuž je při aplikaci flexibilnější. Vzhledem k charakteristikám molekulární struktury silikonu, to znamená, že energie vazby Si-O vazby (444 J/mol) je vyšší než energie vazby CC (339 J/mol), mají silikonové materiály vyšší tepelnou odolnost než obecné organické polymerní sloučeniny.
Objev silikonu:
Objev silikonu lze vysledovat až do počátku 20. století. V prvních dnech vědci úspěšně syntetizovali silikon zavedením organických skupin do sloučenin křemíku. Tento objev otevřel novou éru silikonových materiálů a položil základ pro jejich široké uplatnění v průmyslu a vědě. Syntéza a zdokonalování silikonu udělaly v posledních několika desetiletích velký pokrok a podpořily neustálé inovace a vývoj tohoto materiálu.
Běžné silikony:
Silikony jsou třídou polymerních sloučenin široce se vyskytujících v přírodě a umělé syntéze, včetně různých forem a struktur. Níže jsou uvedeny některé příklady běžných silikonů:
Polydimethylsiloxan (PDMS): PDMS je typický silikonový elastomer, běžně se vyskytující v silikonové pryži. Má vynikající flexibilitu a vysokou teplotní stabilitu a je široce používán při přípravě pryžových výrobků, lékařských zařízení, maziv atd.
Silikonový olej: Silikonový olej je lineární silikonová směs s nízkým povrchovým napětím a dobrou odolností vůči vysokým teplotám. Běžně se používá v lubrikantech, výrobcích péče o pleť, lékařských zařízeních a dalších oblastech.
Silikonová pryskyřice: Silikonová pryskyřice je polymerní materiál složený ze skupin kyseliny křemičité s vynikající tepelnou odolností a elektrickými izolačními vlastnostmi. Je široce používán v nátěrech, lepidlech, elektronických obalech atd.
Silikonová pryž: Silikonová pryž je silikonový materiál podobný pryži s vysokou teplotní odolností, odolností proti povětrnostním vlivům, elektrickou izolací a dalšími vlastnostmi. Je široce používán v těsnicích kroužcích, ochranných pouzdrech kabelů a dalších oblastech.
Tyto příklady ukazují rozmanitost silikonů. Hrají důležitou roli v různých oblastech a mají širokou škálu aplikací od průmyslu až po každodenní život. To také odráží různorodé vlastnosti silikonů jako vysoce výkonného materiálu.
Výkonové výhody
Ve srovnání s běžnými sloučeninami uhlíkového řetězce má organosiloxan (Polydimethylsiloxan, PDMS) některé jedinečné výkonnostní výhody, díky nimž vykazuje vynikající výkon v mnoha aplikacích. Níže jsou uvedeny některé výkonnostní výhody organosiloxanu oproti běžným sloučeninám s uhlíkovým řetězcem:
Odolnost vůči vysokým teplotám: Organosiloxan má vynikající odolnost vůči vysokým teplotám. Struktura vazeb křemík-kyslík činí organosiloxany stabilními při vysokých teplotách a nesnadno se rozkládají, což poskytuje výhody pro jejich použití v prostředí s vysokou teplotou. Naproti tomu mnoho běžných sloučenin uhlíkového řetězce se může při vysokých teplotách rozkládat nebo ztrácet výkon.
Nízké povrchové napětí: Organosiloxan vykazuje nízké povrchové napětí, díky čemuž má dobrou smáčivost a kluznost. Díky této vlastnosti je silikonový olej (forma organosiloxanu) široce používán v lubrikantech, produktech péče o pleť a lékařských zařízeních.
Flexibilita a elasticita: Molekulární struktura organosiloxanu mu dává dobrou pružnost a elasticitu, takže je ideální volbou pro přípravu pryžových a elastických materiálů. Díky tomu silikonový kaučuk dobře funguje při přípravě těsnicích kroužků, elastických součástí atd.
Elektrická izolace: Organosiloxan vykazuje vynikající elektrické izolační vlastnosti, díky čemuž je široce používán v oblasti elektroniky. Silikonová pryskyřice (forma siloxanu) se často používá v elektronických obalových materiálech k zajištění elektrické izolace a ochraně elektronických součástek.
Biokompatibilita: Organosiloxan má vysokou kompatibilitu s biologickými tkáněmi, a proto je široce používán v lékařských zařízeních a biomedicínských oborech. Například silikonová pryž se často používá k přípravě lékařského silikonu pro umělé orgány, lékařské katétry atd.
Chemická stabilita: Organosiloxany vykazují vysokou chemickou stabilitu a dobrou odolnost vůči korozi vůči mnoha chemikáliím. To umožňuje rozšíření jeho použití v chemickém průmyslu, například pro přípravu chemických nádrží, potrubí a těsnících materiálů.
Celkově mají organosiloxany rozmanitější vlastnosti než běžné sloučeniny uhlíkového řetězce, což jim umožňuje hrát důležitou roli v mnoha oblastech, jako je mazání, těsnění, lékařství a elektronika.
Způsob přípravy organokřemičitých monomerů
Přímá metoda: Syntéza organokřemičitých materiálů přímou reakcí křemíku s organickými sloučeninami.
Nepřímá metoda: Připravte organokřemík krakováním, polymerací a dalšími reakcemi sloučenin křemíku.
Metoda hydrolyzační polymerace: Připravte organokřemičité hydrolyzační polymerací silanolu nebo silanalkoholu.
Metoda gradientové kopolymerace: Syntetizovat organokřemičité materiály se specifickými vlastnostmi gradientovou kopolymerizací. 、
Trend na trhu s organokřemíkem
Rostoucí poptávka v high-tech oborech: S rychlým rozvojem high-tech odvětví roste poptávka po organokřemičitém s vynikajícími vlastnostmi, jako je odolnost proti vysokým teplotám, odolnost proti korozi a elektrická izolace.
Expanze trhu zdravotnických prostředků: Aplikace silikonu ve výrobě zdravotnických prostředků se stále rozšiřuje a v kombinaci s biokompatibilitou přináší nové možnosti do oblasti zdravotnických prostředků.
Udržitelný rozvoj: Zlepšení povědomí o životním prostředí podporuje výzkum ekologických metod přípravy silikonových materiálů, jako je biologicky odbouratelný silikon, za účelem dosažení udržitelnějšího rozvoje.
Průzkum nových aplikačních oblastí: Stále se objevují nové aplikační oblasti, jako je flexibilní elektronika, optoelektronická zařízení atd., na podporu inovací a expanze trhu se silikony.
Směr budoucího vývoje a výzvy
Výzkum a vývoj funkčního silikonu:V reakci na potřeby různých průmyslových odvětví bude silikon v budoucnu věnovat více pozornosti rozvoji funkčnosti, jako jsou funkční silikonové povlaky, včetně speciálních vlastností, jako jsou antibakteriální a vodivé vlastnosti.
Výzkum biologicky odbouratelného silikonu:Se zlepšením povědomí o životním prostředí se výzkum biologicky odbouratelných silikonových materiálů stane důležitým směrem vývoje.
Aplikace nano silikonu: Použití nanotechnologie, výzkum v oblasti přípravy a aplikace nano silikonu pro rozšíření jeho použití v oblastech high-tech.
Ekologizace metod přípravy: U metod přípravy silikonu bude v budoucnu věnována větší pozornost zeleným a ekologicky šetrným technickým trasám, aby se snížil dopad na životní prostředí.
Čas odeslání: 15. července 2024