När det gäller avancerade material är silikon utan tvekan ett hett ämne. Silikon är en typ av polymermaterial som innehåller kisel, kol, väte och syre. Det skiljer sig avsevärt från oorganiska kiselmaterial och uppvisar utmärkta prestanda inom många områden. Låt oss titta närmare på silikons egenskaper, upptäcktprocess och tillämpningsriktning.
Skillnader mellan silikon och oorganiskt kisel:
För det första finns det uppenbara skillnader i den kemiska strukturen mellan silikon och oorganiskt kisel. Silikon är ett polymermaterial som består av kisel och kol, väte, syre och andra element, medan oorganiskt kisel huvudsakligen hänvisar till oorganiska föreningar som bildas av kisel och syre, såsom kiseldioxid (SiO2). Silikonens kolbaserade struktur ger den elasticitet och plasticitet, vilket gör den mer flexibel i tillämpning. På grund av silikonens molekylära strukturegenskaper, det vill säga att bindningsenergin för Si-O-bindningen (444J/mol) är högre än för CC-bindningen (339J/mol), har silikonmaterial högre värmebeständighet än allmänna organiska polymerföreningar.
Upptäckten av silikon:
Upptäckten av silikon kan spåras tillbaka till början av 1900-talet. I början syntetiserade forskare framgångsrikt silikon genom att introducera organiska grupper i kiselföreningar. Denna upptäckt öppnade en ny era för silikonmaterial och lade grunden för dess breda tillämpning inom industri och vetenskap. Syntesen och förbättringen av silikon har gjort stora framsteg under de senaste decennierna, vilket främjar kontinuerlig innovation och utveckling av detta material.
Vanliga silikoner:
Silikoner är en klass av polymerföreningar som finns i stor utsträckning i naturen och på artificiell syntes, inklusive olika former och strukturer. Följande är några exempel på vanliga silikoner:
Polydimetylsiloxan (PDMS): PDMS är en typisk silikonelastomer, vanligen förekommande i silikongummi. Den har utmärkt flexibilitet och hög temperaturstabilitet och används ofta vid framställning av gummiprodukter, medicintekniska produkter, smörjmedel etc.
Silikonolja: Silikonolja är en linjär silikonförening med låg ytspänning och god högtemperaturbeständighet. Används ofta i smörjmedel, hudvårdsprodukter, medicintekniska produkter och andra områden.
Silikonharts: Silikonharts är ett polymermaterial som består av kiselsyragrupper med utmärkt värmebeständighet och elektriska isoleringsegenskaper. Det används ofta i beläggningar, lim, elektronisk förpackning etc.
Silikongummi: Silikongummi är ett gummiliknande silikonmaterial med hög temperaturbeständighet, väderbeständighet, elektrisk isolering och andra egenskaper. Det används ofta i tätningsringar, kabelskyddshylsor och andra områden.
Dessa exempel visar silikonernas mångfald. De spelar en viktig roll inom olika områden och har ett brett användningsområde, från industri till vardagsliv. Detta återspeglar också silikonernas mångsidiga egenskaper som ett högpresterande material.
Prestandafördelar
Jämfört med vanliga kolkedjeföreningar har organosiloxan (polydimetylsiloxan, PDMS) några unika prestandafördelar, vilket gör att den uppvisar utmärkt prestanda i många tillämpningar. Följande är några prestandafördelar med organosiloxan jämfört med vanliga kolkedjeföreningar:
Hög temperaturbeständighet: Organosiloxan har utmärkt högtemperaturbeständighet. Strukturen av kisel-syrebindningar gör organosiloxaner stabila vid höga temperaturer och svåra att bryta ner, vilket ger fördelar för dess tillämpning i högtemperaturmiljöer. Däremot kan många vanliga kolkedjeföreningar brytas ner eller förlora prestanda vid höga temperaturer.
Låg ytspänning: Organosiloxan uppvisar låg ytspänning, vilket gör att den har god vätbarhet och smörjförmåga. Denna egenskap gör att silikonolja (en form av organosiloxan) används flitigt i smörjmedel, hudvårdsprodukter och medicintekniska produkter.
Flexibilitet och elasticitet: Organosiloxans molekylstruktur ger den god flexibilitet och elasticitet, vilket gör den till ett idealiskt val för framställning av gummi och elastiska material. Detta gör att silikongummi fungerar bra vid framställning av tätningsringar, elastiska komponenter etc.
Elektrisk isolering: Organosiloxan uppvisar utmärkta elektriska isoleringsegenskaper, vilket gör att det används flitigt inom elektronikområdet. Silikonharts (en form av siloxan) används ofta i elektroniska förpackningsmaterial för att ge elektrisk isolering och skydda elektroniska komponenter.
Biokompatibilitet: Organosiloxan har hög kompatibilitet med biologiska vävnader och används därför ofta inom medicintekniska produkter och biomedicinska områden. Till exempel används silikongummi ofta för att framställa medicinsk silikon för artificiella organ, medicinska katetrar etc.
Kemisk stabilitet: Organosiloxaner uppvisar hög kemisk stabilitet och god korrosionsbeständighet mot många kemikalier. Detta möjliggör utökad användning inom kemisk industri, till exempel för framställning av kemikalietankar, rör och tätningsmaterial.
Sammantaget har organosiloxaner mer mångsidiga egenskaper än vanliga kolkedjeföreningar, vilket gör att de kan spela en viktig roll inom många områden som smörjning, tätning, medicin och elektronik.
Framställningsmetod för organokiselmonomerer
Direkt metod: Syntetisera organokiselmaterial genom att direkt reagera kisel med organiska föreningar.
Indirekt metod: Framställ organiskt kisel genom krackning, polymerisation och andra reaktioner av kiselföreningar.
Hydrolyspolymerisationsmetod: Framställ organokisel genom hydrolyspolymerisation av silanol eller silanalkohol.
Gradientsampolymerisationsmetod: Syntetisera organokiselmaterial med specifika egenskaper genom gradientsampolymerisation.
Marknadstrend för organokisel
Ökande efterfrågan inom högteknologiska områden: Med den snabba utvecklingen av högteknologiska industrier ökar efterfrågan på organiskt kisel med utmärkta egenskaper som hög temperaturbeständighet, korrosionsbeständighet och elektrisk isolering.
Marknadsexpansion för medicintekniska produkter: Användningen av silikon inom tillverkning av medicintekniska produkter fortsätter att expandera, och i kombination med biokompatibilitet ger det nya möjligheter inom medicintekniska produkter.
Hållbar utveckling: Förbättrad miljömedvetenhet främjar forskning om gröna framställningsmetoder för silikonmaterial, såsom biologiskt nedbrytbar silikon, för att uppnå en mer hållbar utveckling.
Utforskning av nya tillämpningsområden: Nya tillämpningsområden fortsätter att dyka upp, såsom flexibel elektronik, optoelektroniska komponenter etc., för att främja innovation och expansion av silikonmarknaden.
Framtida utvecklingsriktning och utmaningar
Forskning och utveckling av funktionell silikon:Som svar på behoven från olika branscher kommer silikon i framtiden att ägna mer uppmärksamhet åt utveckling av funktionalitet, såsom funktionella silikonbeläggningar, inklusive speciella egenskaper som antibakteriella och ledande egenskaper.
Forskning om biologiskt nedbrytbar silikon:I takt med att miljömedvetenheten ökar kommer forskning om biologiskt nedbrytbara silikonmaterial att bli en viktig utvecklingsriktning.
Applicering av nanosilikonMed hjälp av nanoteknik, forskning om framställning och tillämpning av nanosilikon för att utöka dess tillämpning inom högteknologiska områden.
Grönare beredningsmetoderFör framställningsmetoderna för silikon kommer mer uppmärksamhet att ägnas åt gröna och miljövänliga tekniska vägar i framtiden för att minska miljöpåverkan.
Publiceringstid: 15 juli 2024
