När det kommer till 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 markant från oorganiska kiselmaterial och uppvisar utmärkta prestanda inom många områden. Låt oss ta en djupare titt på egenskaperna, upptäcktsprocessen och appliceringsriktningen för silikon.
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 grundämnen, medan oorganiskt kisel främst avser oorganiska föreningar som bildas av kisel och syre, såsom kiseldioxid (SiO2). Den kolbaserade strukturen av silikon ger den elasticitet och plasticitet, vilket gör den mer flexibel i appliceringen. På grund av silikonens molekylära strukturegenskaper, det vill säga bindningsenergin för Si-O-bindning (444J/mol) är högre än för CC-bindning (339J/mol), har silikonmaterial högre värmebeständighet än allmänna organiska polymerföreningar.
Upptäckten av silikon:
Upptäckten av silikon kan spåras tillbaka till tidigt 1900-tal. Under de tidiga dagarna syntetiserade forskare framgångsrikt silikon genom att införa organiska grupper i kiselföreningar. Denna upptäckt öppnade en ny era av 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 den kontinuerliga innovationen och utvecklingen av detta material.
Vanliga silikoner:
Silikoner är en klass av polymerföreningar som ofta finns i naturen och i artificiell syntes, inklusive olika former och strukturer. Följande är några exempel på vanliga silikoner:
Polydimetylsiloxan (PDMS): PDMS är en typisk silikonelastomer som vanligtvis finns i silikongummi. Den har utmärkt flexibilitet och hög temperaturstabilitet och används i stor utsträckning vid framställning av gummiprodukter, medicinsk utrustning, smörjmedel, etc.
Silikonolja: Silikonolja är en linjär silikonförening med låg ytspänning och god hög temperaturbeständighet. Används vanligtvis inom smörjmedel, hudvårdsprodukter, medicinsk utrustning och andra områden.
Silikonharts: Silikonharts är ett polymermaterial som består av kiselsyragrupper med utmärkt värmebeständighet och elektriska isoleringsegenskaper. Det används ofta i beläggningar, lim, elektroniska förpackningar 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 mångfalden av silikoner. De spelar en viktig roll inom olika områden och har ett brett spektrum av tillämpningar från industri till vardagsliv. Detta återspeglar också de olika egenskaperna hos silikoner som ett högpresterande material.
Prestandafördelar
Jämfört med vanliga kolkedjeföreningar har organosiloxan (Polydimetylsiloxan, PDMS) några unika prestandafördelar, vilket gör att den visar utmärkta prestanda i många applikationer. 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 inte lätta att sönderdela, vilket ger fördelar för dess tillämpning i högtemperaturmiljöer. Däremot kan många vanliga kolkedjeföreningar sönderdelas 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 ofta i smörjmedel, hudvårdsprodukter och medicintekniska produkter.
Flexibilitet och elasticitet: Den molekylära strukturen hos organosiloxan ger den god flexibilitet och elasticitet, vilket gör den till ett idealiskt val för att förbereda 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 det flitigt använt 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 i stor utsträckning inom medicinsk utrustning och biomedicinska områden. Till exempel används ofta silikongummi för att förbereda medicinsk silikon för konstgjorda organ, medicinska katetrar etc.
Kemisk stabilitet: Organosiloxaner uppvisar hög kemisk stabilitet och god korrosionsbeständighet mot många kemikalier. Detta gör att dess tillämpning inom den kemiska industrin kan utökas, såsom för beredning av kemikalietankar, rör och tätningsmaterial.
Sammantaget har organosiloxaner mer olika egenskaper än vanliga kolkedjeföreningar, vilket gör att de kan spela en viktig roll inom många områden som smörjning, tätning, medicin och elektronik.
Framställningsmetod för kiselorganiska monomerer
Direkt metod: Syntetisera organiska kiselmaterial genom att direktreagera kisel med organiska föreningar.
Indirekt metod: Bered kiselorganiskt genom krackning, polymerisation och andra reaktioner av kiselföreningar.
Hydrolyspolymerisationsmetod: Bered kiselorganiskt genom hydrolyspolymerisation av silanol eller silanalkohol.
Gradientsampolymerisationsmetod: Syntetisera organiska kiselmaterial med specifika egenskaper genom gradientsampolymerisation. 、
Marknadstrenden för organosilikon
Ökande efterfrågan inom högteknologiska områden: Med den snabba utvecklingen av högteknologiska industrier ökar efterfrågan på organosilicium med utmärkta egenskaper som hög temperaturbeständighet, korrosionsbeständighet och elektrisk isolering.
Utvidgning av marknaden för medicintekniska produkter: Användningen av silikon i tillverkningen av medicintekniska produkter fortsätter att expandera, och i kombination med biokompatibilitet ger det nya möjligheter till området för medicintekniska produkter.
Hållbar utveckling: Förbättringen av miljömedvetenheten främjar forskning om gröna beredningsmetoder för silikonmaterial, såsom biologiskt nedbrytbart silikon, för att uppnå en mer hållbar utveckling.
Utforskning av nya applikationsområden: Nya applikationsområden fortsätter att dyka upp, såsom flexibel elektronik, optoelektroniska enheter, etc., för att främja innovation och expansion av silikonmarknaden.
Framtida utvecklingsriktning och utmaningar
Forskning och utveckling av funktionellt silikon:Som svar på olika industriers behov kommer silikon att ägna mer uppmärksamhet åt utvecklingen av funktionalitet i framtiden, såsom funktionella silikonbeläggningar, inklusive speciella egenskaper såsom antibakteriella och ledande egenskaper.
Forskning om biologiskt nedbrytbart silikon:Med förbättringen av miljömedvetenheten kommer forskning om biologiskt nedbrytbara silikonmaterial att bli en viktig utvecklingsriktning.
Applicering av nanosilikon: Med hjälp av nanoteknik, forskning om framställning och applicering av nanosilikon för att utöka dess tillämpning inom högteknologiska områden.
Grönare av beredningsmetoder: För framställningsmetoderna för silikon kommer mer uppmärksamhet att ägnas gröna och miljövänliga tekniska vägar i framtiden för att minska påverkan på miljön.
Posttid: 15 juli 2024