Quan es tracta de materials avançats, la silicona és sens dubte un tema candent. La silicona és un tipus de material polimèric que conté silici, carboni, hidrogen i oxigen. És significativament diferent dels materials de silici inorgànic i presenta un rendiment excel·lent en molts camps. Fem una ullada més a fons a les característiques, el procés de descobriment i la direcció d'aplicació de la silicona.
Diferències entre silicona i silici inorgànic:
En primer lloc, hi ha diferències òbvies en l'estructura química entre la silicona i el silici inorgànic. La silicona és un material polimèric compost de silici i carboni, hidrogen, oxigen i altres elements, mentre que el silici inorgànic es refereix principalment a compostos inorgànics formats per silici i oxigen, com ara el diòxid de silici (SiO2). L'estructura a base de carboni de la silicona li confereix elasticitat i plasticitat, fent-la més flexible en l'aplicació. A causa de les característiques de l'estructura molecular de la silicona, és a dir, l'energia d'enllaç de l'enllaç Si-O (444J/mol) és superior a la de l'enllaç CC (339J/mol), els materials de silicona tenen una major resistència a la calor que els compostos de polímers orgànics generals.
Descobriment de la silicona:
El descobriment de la silicona es remunta a principis del segle XX. En els primers dies, els científics van sintetitzar amb èxit la silicona introduint grups orgànics en compostos de silici. Aquest descobriment va obrir una nova era dels materials de silicona i va establir les bases per a la seva àmplia aplicació a la indústria i la ciència. La síntesi i la millora de la silicona han avançat molt en les últimes dècades, promovent la innovació i el desenvolupament contínues d'aquest material.
Silicones comunes:
Les silicones són una classe de compostos polimèrics que es troben àmpliament a la natura i en la síntesi artificial, que inclouen diverses formes i estructures. A continuació es mostren alguns exemples de silicones comunes:
Polidimetilsiloxà (PDMS): PDMS és un elastòmer de silicona típic, que es troba habitualment al cautxú de silicona. Té una excel·lent flexibilitat i estabilitat a alta temperatura, i s'utilitza àmpliament en la preparació de productes de cautxú, dispositius mèdics, lubricants, etc.
Oli de silicona: l'oli de silicona és un compost de silicona lineal amb baixa tensió superficial i bona resistència a les altes temperatures. S'utilitza habitualment en lubricants, productes per a la cura de la pell, dispositius mèdics i altres camps.
Resina de silicona: la resina de silicona és un material polimèric format per grups d'àcid silícic amb excel·lents propietats de resistència a la calor i aïllament elèctric. S'utilitza àmpliament en recobriments, adhesius, envasos electrònics, etc.
Cautxú de silicona: el cautxú de silicona és un material de silicona similar al cautxú amb resistència a altes temperatures, resistència a la intempèrie, aïllament elèctric i altres propietats. S'utilitza àmpliament en anells de segellat, mànigues protectores de cables i altres camps.
Aquests exemples mostren la diversitat de silicones. Tenen un paper important en diferents camps i tenen un ampli ventall d'aplicacions des de la indústria fins a la vida quotidiana. Això també reflecteix les característiques diversificades de les silicones com a material d'alt rendiment.
Avantatges de rendiment
En comparació amb els compostos ordinaris de la cadena de carboni, l'organosiloxà (polidimetilsiloxà, PDMS) té alguns avantatges de rendiment únics, cosa que fa que mostri un rendiment excel·lent en moltes aplicacions. Els següents són alguns dels avantatges de rendiment de l'organosiloxà respecte dels compostos de cadena de carboni normals:
Resistència a altes temperatures: l'organosiloxan té una excel·lent resistència a les altes temperatures. L'estructura dels enllaços silici-oxigen fa que els organosiloxans siguin estables a altes temperatures i no siguin fàcils de descompondre, la qual cosa proporciona avantatges per a la seva aplicació en ambients d'alta temperatura. En canvi, molts compostos comuns de la cadena de carboni poden descompondre's o perdre rendiment a altes temperatures.
Tensió superficial baixa: l'organosiloxano presenta una tensió superficial baixa, la qual cosa fa que tingui una bona humectabilitat i lubricitat. Aquesta propietat fa que l'oli de silicona (una forma d'organosiloxà) s'utilitzi àmpliament en lubricants, productes per a la cura de la pell i dispositius mèdics.
Flexibilitat i elasticitat: l'estructura molecular de l'organosiloxà li confereix una bona flexibilitat i elasticitat, la qual cosa el converteix en una opció ideal per preparar cautxú i materials elàstics. Això fa que el cautxú de silicona funcioni bé en la preparació d'anells de segellat, components elàstics, etc.
Aïllament elèctric: l'organosiloxano presenta excel·lents propietats d'aïllament elèctric, cosa que el fa molt utilitzat en el camp de l'electrònica. La resina de silicona (una forma de siloxà) s'utilitza sovint en materials d'embalatge electrònic per proporcionar aïllament elèctric i protegir els components electrònics.
Biocompatibilitat: l'organosiloxan té una alta compatibilitat amb els teixits biològics i, per tant, s'utilitza àmpliament en dispositius mèdics i camps biomèdics. Per exemple, el cautxú de silicona s'utilitza sovint per preparar silicona mèdica per a òrgans artificials, catèters mèdics, etc.
Estabilitat química: els organosiloxans presenten una alta estabilitat química i una bona resistència a la corrosió a molts productes químics. Això permet ampliar la seva aplicació en la indústria química, com per exemple per a la preparació de dipòsits químics, canonades i materials de segellat.
En general, els organosiloxans tenen propietats més diverses que els compostos ordinaris de la cadena de carboni, cosa que els permet tenir un paper important en molts camps com ara la lubricació, el segellat, la medicina i l'electrònica.
Mètode de preparació de monòmers organosilicícs
Mètode directe: sintetitzar materials organosilicícs fent reaccionar directament silici amb compostos orgànics.
Mètode indirecte: preparar organosilici mitjançant craqueig, polimerització i altres reaccions de compostos de silici.
Mètode de polimerització per hidròlisi: Preparar organosilici mitjançant polimerització per hidròlisi de silanol o alcohol de silà.
Mètode de copolimerització en gradient: sintetitzar materials organosilicícs amb propietats específiques per copolimerització en gradient. 、
Tendència del mercat de l'organosilici
Augment de la demanda en camps d'alta tecnologia: amb el ràpid desenvolupament de les indústries d'alta tecnologia, augmenta la demanda d'organosilici amb excel·lents propietats, com ara resistència a alta temperatura, resistència a la corrosió i aïllament elèctric.
Expansió del mercat de dispositius mèdics: l'aplicació de la silicona en la fabricació de dispositius mèdics continua expandint-se i, combinada amb la biocompatibilitat, aporta noves possibilitats al camp dels dispositius mèdics.
Desenvolupament sostenible: la millora de la consciència ambiental promou la investigació de mètodes de preparació ecològics de materials de silicona, com la silicona biodegradable, per aconseguir un desenvolupament més sostenible.
Exploració de nous camps d'aplicació: continuen sorgint nous camps d'aplicació, com l'electrònica flexible, els dispositius optoelectrònics, etc., per promoure la innovació i l'expansió del mercat de la silicona.
Orientació i reptes de desenvolupament futur
Recerca i desenvolupament de silicona funcional:En resposta a les necessitats de diferents indústries, la silicona prestarà més atenció al desenvolupament de la funcionalitat en el futur, com ara els recobriments de silicona funcionals, incloses propietats especials com ara propietats antibacterianes i conductores.
Recerca sobre silicona biodegradable:Amb la millora de la consciència ambiental, la investigació sobre materials de silicona biodegradables es convertirà en una direcció de desenvolupament important.
Aplicació de nano silicona: Utilitzant la nanotecnologia, la investigació sobre la preparació i aplicació de nanosilicone per ampliar la seva aplicació en camps d'alta tecnologia.
Ecologització dels mètodes de preparació: Per als mètodes de preparació de silicona, es prestarà més atenció a les rutes tècniques ecològiques i respectuoses amb el medi ambient en el futur per reduir l'impacte sobre el medi ambient.
Hora de publicació: 15-jul-2024