Silikons: definīcijas, vēsture un lietojumi

Silikoni ir sintētisko veidu polimērs, materiāls, kas izgatavots no mazākām, atkārtojošām ķīmiskām vienībām, kuras sauc monomēri kas ir savienoti kopā garās ķēdēs. Silikons sastāv no silīcija-skābekļa pamata, ar “sānu ķēdēm”, kas sastāv no ūdeņraža un / vai ogļūdeņražu grupām, kas piestiprinātas pie silīcija atomiem. Tā kā tā mugurkauls nesatur oglekli, silikons tiek uzskatīts par neorganiskais polimērs, kas atšķiras no daudzajiem organisks polimēri, kuru mugurkauls ir izgatavots no oglekļa.

Silīcija-skābekļa saites silikona pamatnē ir ļoti stabilas, savstarpēji saistoties stiprāk nekā oglekļa-oglekļa saites, kas atrodas daudzos citos polimēros. Tādējādi silikons parasti ir izturīgāks pret karstumu nekā parastie, organiskie polimēri.

Silikona sānu ķēdes padara polimēru hidrofobiskas, padarot to noderīgu lietojumprogrammās, kurām var būt nepieciešams atgrūst ūdeni. Sānu ķēdes, kuras visbiežāk sastāv no metilgrupa grupas, arī apgrūtina silikona reakciju ar citām ķīmiskām vielām un novērš tā pielipšanu daudzām virsmām. Šīs īpašības var noregulēt, mainot ķīmiskās grupas, kas pievienotas silīcija-skābekļa pamatnei.

Silikons ir izturīgs, viegli izgatavojams un stabils visdažādākajās ķimikālijās un temperatūrās. Šo iemeslu dēļ silikons tika ļoti komercializēts un tiek izmantots daudzās rūpniecības nozarēs, tostarp automobiļu rūpniecībā, celtniecībā, enerģētikā, elektronikā, ķīmijā, pārklājumos, tekstilizstrādājumos un personālajā aprūpē. Polimēram ir arī dažādas citas pielietojuma iespējas, sākot no piedevām un beidzot ar iespiedkrāsām un beidzot ar atrastajām dezodorantu sastāvdaļām.

Ķīmiķis Frederiks Ķipings vispirms izgudroja terminu “silikons”, lai aprakstītu savienojumus, kurus viņš izgatavoja un pētīja savā laboratorijā. Viņš sprieda, ka viņam vajadzētu būt spējīgam radīt savienojumus, līdzīgus tiem, kurus varētu izgatavot ar oglekli un ūdeņradi, jo silīcijam un ogleklim ir daudz līdzību. Šo savienojumu aprakstīšanas oficiālais nosaukums bija “silikoketons”, kuru viņš saīsināja līdz silikonam.

Ķipings daudz vairāk bija ieinteresēts uzkrāt novērojumus par šiem savienojumiem, nevis precīzi izdomāt, kā tie darbojas. Viņš daudzus gadus pavadīja, tos gatavojot un nosaucot. Citi zinātnieki palīdzētu atklāt pamatmehānismus, kas atrodas aiz silikoniem.

Pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados zinātnieks no uzņēmuma Corning Glass Works mēģināja atrast piemērotu materiālu, ko iekļaut elektrisko daļu izolācijā. Silikons tika izmantots aplikācijai, pateicoties tā spējai sacietēt zem siltuma. Šī pirmā komerciālā attīstība ļāva silikonu plaši ražot.

Lai arī “silikons” un “silīcijs” ir uzrakstīti līdzīgi, tie nav viens un tas pats.

Silikons satursilīcijs, atomu elements ar atomu skaitlis no 14. Silīcijs ir dabā sastopams elements, kuru izmanto daudzos gadījumos, jo īpaši kā pusvadītāji elektronikā. No otras puses, silikons ir cilvēka radīts un nevada elektrību, jo tas ir izolators. Silikonu nevar izmantot kā mikroshēmas daļu mobilā tālruņa iekšpusē, lai gan tas ir populārs materiāls mobilo tālruņu gadījumos.

"Silīcija dioksīds", kas izklausās kā "silīcijs", attiecas uz molekulu, kas sastāv no silīcija atoma, kas savienots ar diviem skābekļa atomiem. Kvarcs ir izgatavots no silīcija dioksīda.

Pastāv vairākas dažādas silikona formas, kas atšķiras šķērssavienojuma pakāpe. Šķērssavienojuma pakāpe raksturo to, cik savstarpēji savienotas ir silikona ķēdes, ar lielākām vērtībām iegūstot stingrāku silikona materiālu. Šis mainīgais maina tādas īpašības kā polimēra un tā stiprība kušanas punkts.

Silikona formas, kā arī daži to pielietojumi ietver:

• Silikona šķidrumi, ko sauc arī par silikona eļļām, sastāv no taisnām silikona polimēra ķēdēm bez šķērssavienojuma. Šie šķidrumi ir izmantoti kā smērvielas, krāsas piedevas un kosmētikas sastāvdaļas.
• Silikona želejas starp polimēru ķēdēm ir maz šķērssaišu. Šie želejas ir izmantotas kosmētikā un kā lokāls sastāvs rētu audiem, jo ​​silikons veido barjeru, kas palīdz ādai palikt mitrinātai. Silikona želejas tiek izmantotas arī kā materiāli krūšu implantiem un dažu mīksto daļu apavu zolītes.
• Silikona elastomēri, ko sauc arī par silikona gumijām, ietver vēl vairāk šķērssaites, iegūstot gumijotu materiālu. Šīs gumijas ir izmantotas kā izolatori elektronikas rūpniecībā, blīvējumi kosmiskajos transportlīdzekļos un cepeškrāsns dūraiņi.
• Silikona sveķi ir cietas formas silikons un ar augstu šķērssavienojuma blīvumu. Šie sveķi ir izmantoti izmantošanai karstumizturīgos pārklājumos un kā laika apstākļu izturīgi materiāli ēku aizsardzībai.

Tā kā silikons ir ķīmiski inerts un stabilāks nekā citi polimēri, nav paredzams, ka tas reaģēs ar ķermeņa daļām. Tomēr toksicitāte ir atkarīga no tādiem faktoriem kā iedarbības laiks, ķīmiskais sastāvs, devu līmeņi, iedarbības veids, ķīmiskās vielas absorbcija un individuālā reakcija.

Pētnieki ir izpētījuši silikona iespējamo toksicitāti, meklējot tādus efektus kā ādas kairinājums, izmaiņas reproduktīvajā sistēmā un mutācijas. Lai gan daži silikona veidi parādīja potenciālu kairināt cilvēku ādu, pētījumi parādīja, ka standarta silikona daudzumu iedarbība parasti rada nelielu nelabvēlīgu iedarbību vai tās nav vispār.

• Silikons ir sintētiska polimēra tips. Tam ir silīcija-skābekļa mugurkauls ar “sānu ķēdēm”, kas sastāv no ūdeņraža un / vai ogļūdeņražu grupām, kas piestiprinātas silīcija atomiem.
• Silīcija-skābekļa mugurkauls padara silikonu stabilāku nekā polimēri, kuriem ir oglekļa-oglekļa pamats.
• Silikons ir izturīgs, stabils un viegli izgatavojams. Šo iemeslu dēļ tas tika plaši komercializēts un atrodams daudzos ikdienas priekšmetos.
• Silikons satur silīciju, kas ir dabā sastopams ķīmiskais elements.
• Silikona īpašības mainās, palielinoties šķērssavienojuma pakāpei. Silikona šķidrumi, kuriem nav šķērssavienojumu, ir vismazāk stingri. Visstingrākie ir silikona sveķi, kuriem ir augsts šķērssavienojuma līmenis.

Freeman, G. G. “Universālie silikoni.” Jaunais zinātnieks, 1958.

Jauni silikona sveķu veidi paver plašākas pielietojuma jomas, Marco Heuer, Krāsu un pārklājumu rūpniecība.

“Silikona toksikoloģija.”Iekšā Silikona krūšu implantu drošība, red. Bondurants, S., Ernsters, V., un Herdmans, R. National Academies Press, 1999.

"Silikoni." Nepieciešamās ķīmijas rūpniecība.

Šukla, B., un Kulkarni, R. "Silikona polimēri: vēsture un ķīmija."

“Tehnika pēta silikonus.” Mičiganas tehnika, sēj. 63-64, 1945, lpp. 17.

Wacker. Silikoni: savienojumi un īpašības.