Pokud jde o pokročilé materiály, silikon je nepochybně žhavým 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 použití silikonu.
Rozdíly mezi silikonem a anorganickým silikonem:
Zaprvé, existují zjevné 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 především anorganických sloučenin tvořených křemíkem a kyslíkem, jako je oxid křemičitý (SiO2). Uhlíková struktura silikonu mu dodává elasticitu a plasticitu, díky čemuž je flexibilnější při použití. Vzhledem k charakteristikám molekulární struktury silikonu, tj. vazebné energii vazby Si-O (444 J/mol) vyšší než u vazby CC (339 J/mol), mají silikonové materiály vyšší tepelnou odolnost než běžné organické polymerní sloučeniny.
Objev silikonu:
Objev silikonu sahá až do počátku 20. století. V raných dobách vědci úspěšně syntetizovali silikon zavedením organických skupin do sloučenin křemíku. Tento objev otevřel novou éru silikonových materiálů a položil základ pro jejich široké využití v průmyslu a vědě. Syntéza a zdokonalování silikonu v posledních několika desetiletích dosáhly velkého pokroku, což podporuje neustálé inovace a vývoj tohoto materiálu.
Běžné silikony:
Silikony jsou třídou polymerních sloučenin široce se vyskytujících v přírodě i uměle syntézou, zahrnujících různé formy a struktury. Následuje několik příkladů běžných silikonů:
Polydimethylsiloxan (PDMS): PDMS je typický silikonový elastomer, běžně se vyskytující v silikonovém kaučuku. Má vynikající flexibilitu a vysokou teplotní stabilitu a je široce používán při výrobě pryžových výrobků, zdravotnických prostředků, maziv atd.
Silikonový olej: Silikonový olej je lineární silikonová sloučenina s nízkým povrchovým napětím a dobrou odolností vůči vysokým teplotám. Běžně se používá v mazivech, produktech péče o pleť, zdravotnických prostředcích 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 používána v nátěrech, lepidlech, elektronických obalech atd.
Silikonová pryž: Silikonová pryž je silikonový materiál podobný pryži s vysokou teplotní odolností, odolností vůči povětrnostním vlivům, elektrickou izolací a dalšími vlastnostmi. Je široce používána v těsnicích kroužcích, ochranných návlecích na kabely a v dalších oblastech.
Tyto příklady ukazují rozmanitost silikonů. Hrají důležitou roli v různých oblastech a mají širokou škálu uplatnění od průmyslu až po každodenní život. To také odráží rozmanité vlastnosti silikonů jako vysoce výkonného materiálu.
Výhody výkonu
Ve srovnání s běžnými sloučeninami s uhlíkovým řetězcem má organosiloxan (polydimethylsiloxan, PDMS) některé jedinečné výkonnostní výhody, díky nimž vykazuje vynikající výkon v mnoha aplikacích. Následují 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 nerozkládají se snadno, což poskytuje výhody pro jejich použití ve vysokoteplotních prostředích. Naproti tomu mnoho běžných sloučenin s uhlíkovým řetězcem se může při vysokých teplotách rozkládat nebo ztrácet vlastnosti.
Nízké povrchové napětí: Organosiloxan vykazuje nízké povrchové napětí, což mu zaručuje dobrou smáčivost a mazivost. Díky této vlastnosti se silikonový olej (forma organosiloxanu) široce používá v mazivech, produktech péče o pleť a zdravotnických prostředcích.
Flexibilita a elasticita: Molekulární struktura organosiloxanu mu dává dobrou flexibilitu a elasticitu, což z něj činí ideální volbu pro výrobu pryže a elastických materiálů. Díky tomu se silikonový kaučuk dobře hodí při výrobě 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 ochrany elektronických součástek.
Biokompatibilita: Organosiloxan má vysokou kompatibilitu s biologickými tkáněmi, a proto se široce používá v lékařských prostředcích a biomedicínských oblastech. Například silikonový kaučuk se často používá k přípravě lékařského silikonu pro umělé orgány, lékařské katétry atd.
Chemická stabilita: Organosiloxany vykazují vysokou chemickou stabilitu a dobrou odolnost proti korozi vůči mnoha chemikáliím. To umožňuje rozšíření jejich použití v chemickém průmyslu, například pro přípravu chemických nádrží, potrubí a těsnicích materiálů.
Celkově mají organosiloxany rozmanitější vlastnosti než běžné sloučeniny s uhlíkovým řetězcem, což jim umožňuje hrát důležitou roli v mnoha oblastech, jako je mazání, těsnění, lékařství a elektronika.
Způsob přípravy organokřemičitých monomerů
Přímá metoda: Syntetizujte organokřemičité materiály přímou reakcí křemíku s organickými sloučeninami.
Nepřímá metoda: Příprava organokřemičitého krakováním, polymerací a dalšími reakcemi sloučenin křemíku.
Metoda hydrolýzní polymerace: Příprava organokřemičitého hydrolýzou polymerace silanolu nebo silanového alkoholu.
Metoda gradientní kopolymerace: Syntetizujte organokřemičité materiály se specifickými vlastnostmi gradientní kopolymerací.
Trend na trhu s organokřemičitými materiály
Rostoucí poptávka v high-tech oblastech: S rychlým rozvojem high-tech průmyslu roste poptávka po organokřemičitém s vynikajícími vlastnostmi, jako je odolnost vůči vysokým teplotám, odolnost proti korozi a elektrická izolace.
Expanze trhu se zdravotnickými prostředky: Použití silikonu ve výrobě zdravotnických prostředků se neustále rozšiřuje a v kombinaci s biokompatibilitou přináší nové možnosti do oblasti zdravotnických prostředků.
Udržitelný rozvoj: Zlepšení environmentálního povědomí podporuje výzkum ekologických metod přípravy silikonových materiálů, jako je biologicky odbouratelný silikon, s cílem dosáhnout udržitelnějšího rozvoje.
Průzkum nových oblastí použití: Stále se objevují nové oblasti použití, jako je flexibilní elektronika, optoelektronická zařízení atd., které podporují inovace a rozšiřování trhu se silikonem.
Směr a výzvy budoucího vývoje
Výzkum a vývoj funkčního silikonu:V reakci na potřeby různých průmyslových odvětví bude silikon v budoucnu věnovat větší pozornost vývoji funkčnosti, jako jsou funkční silikonové povlaky, včetně speciálních vlastností, jako jsou antibakteriální a vodivé vlastnosti.
Výzkum biologicky odbouratelného silikonu:Se zlepšením environmentálního povědomí se výzkum biologicky odbouratelných silikonových materiálů stane důležitým směrem rozvoje.
Aplikace nanosilikonuVyužití nanotechnologií, výzkum přípravy a aplikace nanosilikonu s cílem rozšířit jeho uplatnění v high-tech oblastech.
Ekologizace metod přípravyV případě metod přípravy silikonu bude v budoucnu věnována větší pozornost zeleným a ekologickým technickým postupům, aby se snížil dopad na životní prostředí.
Čas zveřejnění: 15. července 2024
