Runājot par progresīviem materiāliem, silikons neapšaubāmi ir aktuāla tēma. Silikons ir polimēru materiāla veids, kas satur silīciju, oglekli, ūdeņradi un skābekli. Tas ievērojami atšķiras no neorganiskiem silīcija materiāliem un daudzās jomās uzrāda izcilas īpašības. Aplūkosim silikona īpašības, atklāšanas procesu un pielietošanas virzienus sīkāk.
Atšķirības starp silikonu un neorganisko silīciju:
Pirmkārt, pastāv acīmredzamas atšķirības silikona un neorganiskā silīcija ķīmiskajā struktūrā. Silikons ir polimēru materiāls, kas sastāv no silīcija un oglekļa, ūdeņraža, skābekļa un citiem elementiem, savukārt neorganiskais silīcijs galvenokārt attiecas uz neorganiskiem savienojumiem, kas veidojas no silīcija un skābekļa, piemēram, silīcija dioksīda (SiO2). Silikona oglekļa bāzes struktūra piešķir tam elastību un plastiskumu, padarot to elastīgāku pielietojumā. Pateicoties silikona molekulārās struktūras īpašībām, proti, Si-O saites enerģija (444J/mol) ir augstāka nekā CC saites enerģija (339J/mol), silikona materiāliem ir augstāka karstumizturība nekā vispārējiem organiskajiem polimēru savienojumiem.
Silikona atklāšana:
Silikona atklāšanas pirmsākumi meklējami 20. gadsimta sākumā. Pirmajos laikos zinātnieki veiksmīgi sintezēja silikonu, ievietojot organiskās grupas silīcija savienojumos. Šis atklājums aizsāka jaunu silikona materiālu ēru un lika pamatus tā plašam pielietojumam rūpniecībā un zinātnē. Silikona sintēze un uzlabošana pēdējās desmitgadēs ir guvusi ievērojamus panākumus, veicinot šī materiāla nepārtrauktu inovāciju un attīstību.
Parastie silikoni:
Silikoni ir polimēru savienojumu klase, kas plaši sastopama dabā un mākslīgā sintēzē, tostarp dažādās formās un struktūrās. Tālāk ir minēti daži izplatītāko silikonu piemēri:
Polidimetilsiloksāns (PDMS): PDMS ir tipisks silikona elastomērs, kas parasti atrodams silikona gumijā. Tam ir lieliska elastība un stabilitāte augstā temperatūrā, un to plaši izmanto gumijas izstrādājumu, medicīnas ierīču, smērvielu u. c. ražošanā.
Silikona eļļa: silikona eļļa ir lineārs silikona savienojums ar zemu virsmas spraigumu un labu izturību pret augstu temperatūru. To parasti izmanto smērvielās, ādas kopšanas līdzekļos, medicīnas ierīcēs un citās jomās.
Silikona sveķi: Silikona sveķi ir polimēru materiāls, kas sastāv no silīcijskābes grupām ar izcilu karstumizturību un elektroizolācijas īpašībām. To plaši izmanto pārklājumos, līmēs, elektroniskajā iepakojumā utt.
Silikona gumija: silikona gumija ir gumijai līdzīgs silikona materiāls ar augstu temperatūras izturību, laikapstākļu izturību, elektrisko izolāciju un citām īpašībām. To plaši izmanto blīvēšanas gredzenos, kabeļu aizsargapvalkos un citās jomās.
Šie piemēri parāda silikonu daudzveidību. Tiem ir svarīga loma dažādās jomās, un to pielietojumu klāsts ir plašs, sākot no rūpniecības līdz ikdienas dzīvei. Tas atspoguļo arī silikonu daudzveidīgās īpašības kā augstas veiktspējas materiālam.
Veiktspējas priekšrocības
Salīdzinot ar parastajiem oglekļa ķēdes savienojumiem, organosiloksānam (polidimetilsiloksānam, PDMS) ir dažas unikālas veiktspējas priekšrocības, kas ļauj tam daudzos pielietojumos uzrādīt izcilu veiktspēju. Tālāk ir minētas dažas organosiloksāna veiktspējas priekšrocības salīdzinājumā ar parastajiem oglekļa ķēdes savienojumiem:
Augsta temperatūras izturība: Organosiloksānam ir lieliska izturība pret augstu temperatūru. Silīcija-skābekļa saišu struktūra padara organosiloksānus stabilus augstās temperatūrās un grūti sadalāmus, kas sniedz priekšrocības to lietošanai augstas temperatūras vidē. Turpretī daudzi izplatīti oglekļa ķēdes savienojumi var sadalīties vai zaudēt veiktspēju augstā temperatūrā.
Zems virsmas spraigums: Organosiloksānam ir zems virsmas spraigums, kas nodrošina labu mitrināmību un eļļošanas spējas. Šī īpašība padara silikona eļļu (organosiloksāna veidu) plaši izmantojamu smērvielās, ādas kopšanas līdzekļos un medicīnas ierīcēs.
Elastība un elastība: Organosiloksāna molekulārā struktūra nodrošina labu elastību un elastību, padarot to par ideālu izvēli gumijas un elastīgu materiālu ražošanai. Tas padara silikona gumiju labu piemērotu blīvgredzenu, elastīgo komponentu u. c. ražošanai.
Elektriskā izolācija: Organosiloksānam piemīt izcilas elektriskās izolācijas īpašības, kas to plaši izmanto elektronikas jomā. Silikona sveķi (siloksāna veids) bieži tiek izmantoti elektronisko iepakojuma materiālos, lai nodrošinātu elektrisko izolāciju un aizsargātu elektroniskās sastāvdaļas.
Bioloģiskā saderība: Organosiloksānam ir augsta saderība ar bioloģiskajiem audiem, tāpēc to plaši izmanto medicīnas ierīcēs un biomedicīnas jomā. Piemēram, silikona gumiju bieži izmanto medicīniskā silikona pagatavošanai mākslīgiem orgāniem, medicīniskiem katetriem utt.
Ķīmiskā stabilitāte: Organosiloksāniem piemīt augsta ķīmiskā stabilitāte un laba izturība pret koroziju pret daudzām ķīmiskām vielām. Tas ļauj paplašināt to pielietojumu ķīmiskajā rūpniecībā, piemēram, ķīmisko tvertņu, cauruļu un blīvēšanas materiālu sagatavošanā.
Kopumā organosiloksāniem ir daudzveidīgākas īpašības nekā parastajiem oglekļa ķēdes savienojumiem, kas ļauj tiem spēlēt nozīmīgu lomu daudzās jomās, piemēram, eļļošanā, blīvēšanā, medicīnā un elektronikā.
Organisko silīcija monomēru sagatavošanas metode
Tiešā metode: sintezējiet organiskā silīcija materiālus, tieši reaģējot silīciju ar organiskajiem savienojumiem.
Netiešā metode: Organisko silīciju iegūst, izmantojot krekingu, polimerizāciju un citas silīcija savienojumu reakcijas.
Hidrolīzes polimerizācijas metode: Organisko silīciju sagatavo, hidrolīzes ceļā polimerizējot silanolu vai silāna spirtu.
Gradienta kopolimerizācijas metode: sintezējiet organiskos silīcija materiālus ar specifiskām īpašībām, izmantojot gradienta kopolimerizāciju.
Organiskā silīcija tirgus tendence
Pieaugošais pieprasījums augsto tehnoloģiju jomās: Līdz ar straujo augsto tehnoloģiju nozaru attīstību pieaug pieprasījums pēc organiskā silīcija ar izcilām īpašībām, piemēram, izturību pret augstu temperatūru, izturību pret koroziju un elektrisko izolāciju.
Medicīnas ierīču tirgus paplašināšanās: Silikona pielietojums medicīnas ierīču ražošanā turpina paplašināties, un apvienojumā ar bioloģisko saderību tas paver jaunas iespējas medicīnas ierīču jomā.
Ilgtspējīga attīstība: vides apziņas uzlabošana veicina silikona materiālu, piemēram, bioloģiski noārdāmā silikona, videi draudzīgu sagatavošanas metožu izpēti, lai panāktu ilgtspējīgāku attīstību.
Jaunu pielietojuma jomu izpēte: Turpina parādīties jaunas pielietojuma jomas, piemēram, elastīga elektronika, optoelektroniskās ierīces utt., lai veicinātu inovācijas un silikona tirgus paplašināšanos.
Turpmākās attīstības virziens un izaicinājumi
Funkcionālā silikona izpēte un attīstība:Reaģējot uz dažādu nozaru vajadzībām, silikons nākotnē pievērsīs lielāku uzmanību funkcionalitātes attīstībai, piemēram, funkcionāliem silikona pārklājumiem, tostarp īpašām īpašībām, piemēram, antibakteriālām un vadošām īpašībām.
Pētījums par bioloģiski noārdāmu silikonu:Uzlabojoties vides apziņai, bioloģiski noārdāmu silikona materiālu pētījumi kļūs par svarīgu attīstības virzienu.
Nano silikona uzklāšanaIzmantojot nanotehnoloģijas, pētījumi par nano silikona sagatavošanu un pielietošanu, lai paplašinātu tā pielietojumu augsto tehnoloģiju jomās.
Sagatavošanas metožu zaļināšanaAttiecībā uz silikona sagatavošanas metodēm nākotnē lielāka uzmanība tiks pievērsta videi draudzīgiem un videi draudzīgiem tehniskiem ceļiem, lai samazinātu ietekmi uz vidi.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 15. jūlijs
