Когда дело доходит до современных материалов, силикон, несомненно, является горячей темой. Силикон — это тип полимерного материала, содержащего кремний, углерод, водород и кислород. Он существенно отличается от неорганических кремниевых материалов и демонстрирует отличные характеристики во многих областях. Давайте более подробно рассмотрим характеристики, процесс открытия и направление применения силикона.
Различия между силиконом и неорганическим кремнием:
Во-первых, существуют очевидные различия в химической структуре силикона и неорганического кремния. Силикон — это полимерный материал, состоящий из кремния и углерода, водорода, кислорода и других элементов, тогда как неорганический кремний в основном относится к неорганическим соединениям, образованным кремнием и кислородом, таким как диоксид кремния (SiO2). Углеродная структура силикона придает ему эластичность и пластичность, что делает его более гибким в применении. Из-за особенностей молекулярной структуры силикона, то есть энергии связи Si-O (444 Дж/моль) выше, чем у связи CC (339 Дж/моль), силиконовые материалы обладают более высокой термостойкостью, чем обычные органические полимерные соединения.
Открытие силикона:
Открытие силикона относится к началу 20 века. Вначале ученые успешно синтезировали силикон, вводя органические группы в соединения кремния. Это открытие открыло новую эру силиконовых материалов и заложило основу для их широкого применения в промышленности и науке. Синтез и усовершенствование силикона достигли большого прогресса за последние несколько десятилетий, что способствует постоянным инновациям и развитию этого материала.
Обычные силиконы:
Силиконы — это класс полимерных соединений, широко встречающихся в природе и искусственном синтезе, включающий различные формы и структуры. Ниже приведены некоторые примеры распространенных силиконов:
Полидиметилсилоксан (ПДМС): ПДМС представляет собой типичный силиконовый эластомер, обычно встречающийся в силиконовой резине. Он обладает превосходной гибкостью и стабильностью при высоких температурах и широко используется при производстве резиновых изделий, медицинских приборов, смазочных материалов и т. д.
Силиконовое масло: Силиконовое масло представляет собой линейное силиконовое соединение с низким поверхностным натяжением и хорошей устойчивостью к высоким температурам. Обычно используется в смазочных материалах, средствах по уходу за кожей, медицинских приборах и других областях.
Силиконовая смола: Силиконовая смола представляет собой полимерный материал, состоящий из групп кремниевой кислоты, обладающий превосходной термостойкостью и электроизоляционными свойствами. Он широко используется в покрытиях, клеях, электронной упаковке и т. д.
Силиконовая резина: Силиконовая резина представляет собой резиноподобный силиконовый материал, обладающий высокой термостойкостью, устойчивостью к атмосферным воздействиям, электроизоляцией и другими свойствами. Он широко используется в уплотнительных кольцах, защитных гильзах для кабелей и других областях.
Эти примеры показывают разнообразие силиконов. Они играют важную роль в различных областях и имеют широкий спектр применения – от промышленности до повседневной жизни. Это также отражает разнообразные характеристики силикона как высокоэффективного материала.
Преимущества производительности
По сравнению с обычными соединениями с углеродной цепью органосилоксан (полидиметилсилоксан, ПДМС) обладает некоторыми уникальными преимуществами в производительности, что позволяет ему показывать отличные характеристики во многих приложениях. Ниже приведены некоторые преимущества органосилоксана по сравнению с обычными соединениями с углеродной цепью:
Устойчивость к высоким температурам: Органосилоксан обладает превосходной устойчивостью к высоким температурам. Структура кремний-кислородных связей делает органосилоксаны стабильными при высоких температурах и трудноразлагаемыми, что обеспечивает преимущества для их применения в высокотемпературных средах. Напротив, многие соединения с распространенной углеродной цепью могут разлагаться или терять свои характеристики при высоких температурах.
Низкое поверхностное натяжение: Органосилоксан обладает низким поверхностным натяжением, что обеспечивает хорошую смачиваемость и смазывающую способность. Это свойство делает силиконовое масло (разновидность органосилоксана) широко используемым в смазочных материалах, средствах по уходу за кожей и медицинских устройствах.
Гибкость и эластичность. Молекулярная структура органосилоксана придает ему хорошую гибкость и эластичность, что делает его идеальным выбором для изготовления резины и эластичных материалов. Благодаря этому силиконовая резина хорошо подходит для изготовления уплотнительных колец, эластичных компонентов и т. д.
Электроизоляция: Органосилоксан обладает отличными электроизоляционными свойствами, что делает его широко используемым в области электроники. Силиконовая смола (разновидность силоксана) часто используется в электронных упаковочных материалах для обеспечения электроизоляции и защиты электронных компонентов.
Биосовместимость: Органосилоксан обладает высокой совместимостью с биологическими тканями и поэтому широко используется в медицинских устройствах и биомедицинских областях. Например, силиконовую резину часто используют для приготовления медицинского силикона для искусственных органов, медицинских катетеров и т. д.
Химическая стабильность: Органосилоксаны обладают высокой химической стабильностью и хорошей коррозионной стойкостью ко многим химическим веществам. Это позволяет расширить его применение в химической промышленности, например, для подготовки химических резервуаров, труб и уплотнительных материалов.
В целом органосилоксаны обладают более разнообразными свойствами, чем обычные соединения с углеродной цепью, что позволяет им играть важную роль во многих областях, таких как смазка, герметизация, медицина и электроника.
Способ получения кремнийорганических мономеров
Прямой метод: синтезируйте кремнийорганические материалы путем прямой реакции кремния с органическими соединениями.
Косвенный метод: получают кремнийорганическое соединение путем крекинга, полимеризации и других реакций соединений кремния.
Метод гидролизной полимеризации. Приготовьте кремнийорганическое соединение путем гидролизной полимеризации силанола или силанового спирта.
Метод градиентной сополимеризации: синтезируйте кремнийорганические материалы с особыми свойствами путем градиентной сополимеризации. 、
Тенденции рынка кремнийорганических соединений
Растущий спрос в высокотехнологичных областях: с быстрым развитием высокотехнологичных отраслей растет спрос на кремнийорганический кремний с превосходными свойствами, такими как устойчивость к высоким температурам, коррозионная стойкость и электроизоляция.
Расширение рынка медицинского оборудования. Применение силикона в производстве медицинского оборудования продолжает расширяться, и в сочетании с биосовместимостью это открывает новые возможности в области медицинского оборудования.
Устойчивое развитие. Повышение осведомленности об окружающей среде способствует исследованию экологически чистых методов приготовления силиконовых материалов, таких как биоразлагаемый силикон, для достижения более устойчивого развития.
Исследование новых областей применения: продолжают появляться новые области применения, такие как гибкая электроника, оптоэлектронные устройства и т. д., чтобы способствовать инновациям и расширению рынка силикона.
Будущее направление развития и проблемы
Исследования и разработки функционального силикона:В ответ на потребности различных отраслей силикон будет уделять больше внимания развитию функциональности в будущем, например, функциональным силиконовым покрытиям, включая специальные свойства, такие как антибактериальные и проводящие свойства.
Исследования биоразлагаемого силикона:С повышением экологической осведомленности исследования биоразлагаемых силиконовых материалов станут важным направлением развития.
Применение наносиликона: Использование нанотехнологий, исследования по получению и применению наносиликона для расширения его применения в высокотехнологичных областях.
Экологизация методов подготовки: Что касается методов приготовления силикона, в будущем больше внимания будет уделяться экологически чистым технологическим маршрутам, чтобы снизить воздействие на окружающую среду.
Время публикации: 15 июля 2024 г.