Όταν πρόκειται για προηγμένα υλικά, η σιλικόνη είναι αναμφίβολα ένα καυτό θέμα. Η σιλικόνη είναι ένας τύπος πολυμερούς υλικού που περιέχει πυρίτιο, άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο. Διαφέρει σημαντικά από τα ανόργανα υλικά πυριτίου και παρουσιάζει εξαιρετική απόδοση σε πολλούς τομείς. Ας ρίξουμε μια πιο βαθιά ματιά στα χαρακτηριστικά, τη διαδικασία ανακάλυψης και την κατεύθυνση εφαρμογής της σιλικόνης.
Διαφορές μεταξύ σιλικόνης και ανόργανου πυριτίου:
Πρώτον, υπάρχουν προφανείς διαφορές στη χημική δομή μεταξύ της σιλικόνης και του ανόργανου πυριτίου. Η σιλικόνη είναι ένα πολυμερές υλικό που αποτελείται από πυρίτιο και άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και άλλα στοιχεία, ενώ το ανόργανο πυρίτιο αναφέρεται κυρίως σε ανόργανες ενώσεις που σχηματίζονται από πυρίτιο και οξυγόνο, όπως το διοξείδιο του πυριτίου (SiO2). Η δομή της σιλικόνης με βάση τον άνθρακα του προσδίδει ελαστικότητα και πλαστικότητα, καθιστώντας το πιο ευέλικτο στην εφαρμογή. Λόγω των χαρακτηριστικών της μοριακής δομής της σιλικόνης, δηλαδή, η ενέργεια δεσμού του δεσμού Si-O (444J/mol) είναι υψηλότερη από αυτή του δεσμού CC (339J/mol), τα υλικά σιλικόνης έχουν υψηλότερη αντίσταση στη θερμότητα από τις γενικές ενώσεις οργανικών πολυμερών.
Ανακάλυψη σιλικόνης:
Η ανακάλυψη της σιλικόνης μπορεί να εντοπιστεί στις αρχές του 20ου αιώνα. Τις πρώτες μέρες, οι επιστήμονες συνέθεσαν με επιτυχία σιλικόνη εισάγοντας οργανικές ομάδες σε ενώσεις πυριτίου. Αυτή η ανακάλυψη άνοιξε μια νέα εποχή υλικών σιλικόνης και έθεσε τα θεμέλια για την ευρεία εφαρμογή της στη βιομηχανία και την επιστήμη. Η σύνθεση και η βελτίωση της σιλικόνης έχουν σημειώσει μεγάλη πρόοδο τις τελευταίες δεκαετίες, προωθώντας τη συνεχή καινοτομία και ανάπτυξη αυτού του υλικού.
Κοινές σιλικόνες:
Οι σιλικόνες είναι μια κατηγορία πολυμερών ενώσεων που απαντώνται ευρέως στη φύση και στην τεχνητή σύνθεση, συμπεριλαμβανομένων διαφόρων μορφών και δομών. Ακολουθούν μερικά παραδείγματα κοινών σιλικονών:
Πολυδιμεθυλσιλοξάνιο (PDMS): Το PDMS είναι ένα τυπικό ελαστομερές σιλικόνης, που βρίσκεται συνήθως στο καουτσούκ σιλικόνης. Έχει εξαιρετική ευελιξία και σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες και χρησιμοποιείται ευρέως στην παρασκευή προϊόντων από καουτσούκ, ιατρικών συσκευών, λιπαντικών κ.λπ.
Λάδι σιλικόνης: Το λάδι σιλικόνης είναι μια γραμμική ένωση σιλικόνης με χαμηλή επιφανειακή τάση και καλή αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία. Χρησιμοποιείται συνήθως σε λιπαντικά, προϊόντα περιποίησης δέρματος, ιατρικές συσκευές και άλλους τομείς.
Ρητίνη σιλικόνης: Η ρητίνη σιλικόνης είναι ένα πολυμερές υλικό που αποτελείται από ομάδες πυριτικού οξέος με εξαιρετική αντοχή στη θερμότητα και ηλεκτρική μόνωση. Χρησιμοποιείται ευρέως σε επιστρώσεις, κόλλες, ηλεκτρονικές συσκευασίες κ.λπ.
Καουτσούκ σιλικόνης: Το καουτσούκ σιλικόνης είναι ένα υλικό σιλικόνης που μοιάζει με καουτσούκ με αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, αντοχή στις καιρικές συνθήκες, ηλεκτρική μόνωση και άλλες ιδιότητες. Χρησιμοποιείται ευρέως σε δακτυλίους στεγανοποίησης, προστατευτικά μανίκια καλωδίων και άλλα πεδία.
Αυτά τα παραδείγματα δείχνουν την ποικιλομορφία των σιλικονών. Παίζουν σημαντικό ρόλο σε διαφορετικούς τομείς και έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών από τη βιομηχανία μέχρι την καθημερινή ζωή. Αυτό αντανακλά επίσης τα διαφοροποιημένα χαρακτηριστικά των σιλικονών ως υλικού υψηλής απόδοσης.
Πλεονεκτήματα απόδοσης
Σε σύγκριση με τις συνήθεις ενώσεις ανθρακικής αλυσίδας, η οργανοσιλοξάνη (Πολυδιμεθυλσιλοξάνη, PDMS) έχει μερικά μοναδικά πλεονεκτήματα απόδοσης, τα οποία το καθιστούν να παρουσιάζει εξαιρετική απόδοση σε πολλές εφαρμογές. Τα ακόλουθα είναι μερικά πλεονεκτήματα απόδοσης του οργανοσιλοξανίου έναντι των συνηθισμένων ενώσεων ανθρακικής αλυσίδας:
Αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες: Η οργανοσιλοξάνη έχει εξαιρετική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Η δομή των δεσμών πυριτίου-οξυγόνου καθιστά τις οργανοσιλοξάνες σταθερές σε υψηλές θερμοκρασίες και δεν αποσυντίθενται εύκολα, γεγονός που παρέχει πλεονεκτήματα για την εφαρμογή τους σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας. Αντίθετα, πολλές κοινές ενώσεις ανθρακικής αλυσίδας μπορεί να αποσυντεθούν ή να χάσουν την απόδοση σε υψηλές θερμοκρασίες.
Χαμηλή επιφανειακή τάση: Το οργανοσιλοξάνιο παρουσιάζει χαμηλή επιφανειακή τάση, γεγονός που το καθιστά καλή διαβρεξιμότητα και λιπαντικότητα. Αυτή η ιδιότητα κάνει το λάδι σιλικόνης (μια μορφή οργανοσιλοξανίου) να χρησιμοποιείται ευρέως σε λιπαντικά, προϊόντα περιποίησης δέρματος και ιατρικές συσκευές.
Ευκαμψία και ελαστικότητα: Η μοριακή δομή του οργανοσιλοξανίου του προσδίδει καλή ευκαμψία και ελαστικότητα, καθιστώντας το ιδανική επιλογή για την παρασκευή καουτσούκ και ελαστικών υλικών. Αυτό κάνει το καουτσούκ σιλικόνης να έχει καλή απόδοση στην προετοιμασία δακτυλίων στεγανοποίησης, ελαστικών εξαρτημάτων κ.λπ.
Ηλεκτρική μόνωση: Το οργανοσιλοξάνιο παρουσιάζει εξαιρετικές ιδιότητες ηλεκτρικής μόνωσης, γεγονός που το καθιστά ευρέως χρησιμοποιούμενο στον τομέα των ηλεκτρονικών. Η ρητίνη σιλικόνης (μια μορφή σιλοξάνης) χρησιμοποιείται συχνά σε ηλεκτρονικά υλικά συσκευασίας για την παροχή ηλεκτρικής μόνωσης και την προστασία των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων.
Βιοσυμβατότητα: Η οργανοσιλοξάνη έχει υψηλή συμβατότητα με βιολογικούς ιστούς και ως εκ τούτου χρησιμοποιείται ευρέως σε ιατρικές συσκευές και βιοϊατρικούς τομείς. Για παράδειγμα, το καουτσούκ σιλικόνης χρησιμοποιείται συχνά για την παρασκευή ιατρικής σιλικόνης για τεχνητά όργανα, ιατρικούς καθετήρες κ.λπ.
Χημική σταθερότητα: Οι οργανοσιλοξάνες παρουσιάζουν υψηλή χημική σταθερότητα και καλή αντοχή στη διάβρωση σε πολλές χημικές ουσίες. Αυτό επιτρέπει την επέκταση της εφαρμογής του στη χημική βιομηχανία, όπως για την παρασκευή δεξαμενών χημικών, σωλήνων και υλικών στεγανοποίησης.
Συνολικά, οι οργανοσιλοξάνες έχουν πιο διαφορετικές ιδιότητες από τις συνηθισμένες ενώσεις αλυσίδων άνθρακα, γεγονός που τους επιτρέπει να διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε πολλούς τομείς όπως η λίπανση, η σφράγιση, η ιατρική και η ηλεκτρονική.
Μέθοδος παρασκευής μονομερών οργανοπυριτίου
Άμεση μέθοδος: Σύνθεση υλικών οργανοπυριτίου με άμεση αντίδραση πυριτίου με οργανικές ενώσεις.
Έμμεση μέθοδος: Παρασκευάστε οργανοπυρίτιο μέσω πυρόλυσης, πολυμερισμού και άλλων αντιδράσεων ενώσεων πυριτίου.
Μέθοδος πολυμερισμού υδρόλυσης: Παρασκευάστε οργανοπυρίτιο με πολυμερισμό υδρόλυσης σιλανόλης ή σιλανικής αλκοόλης.
Μέθοδος συμπολυμερισμού βαθμίδωσης: Σύνθεση υλικών οργανοπυριτίου με συγκεκριμένες ιδιότητες με συμπολυμερισμό βαθμίδωσης. ,
Η τάση της αγοράς οργανοπυριτίου
Αυξανόμενη ζήτηση σε τομείς υψηλής τεχνολογίας: Με την ταχεία ανάπτυξη των βιομηχανιών υψηλής τεχνολογίας, αυξάνεται η ζήτηση για οργανοπυρίτιο με εξαιρετικές ιδιότητες όπως αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, αντοχή στη διάβρωση και ηλεκτρική μόνωση.
Επέκταση της αγοράς ιατροτεχνολογικών προϊόντων: Η εφαρμογή της σιλικόνης στην κατασκευή ιατροτεχνολογικών προϊόντων συνεχίζει να επεκτείνεται και σε συνδυασμό με τη βιοσυμβατότητα, φέρνει νέες δυνατότητες στον τομέα των ιατροτεχνολογικών προϊόντων.
Βιώσιμη ανάπτυξη: Η βελτίωση της περιβαλλοντικής ευαισθητοποίησης προωθεί την έρευνα μεθόδων πράσινης παρασκευής υλικών σιλικόνης, όπως η βιοαποικοδομήσιμη σιλικόνη, για την επίτευξη πιο βιώσιμης ανάπτυξης.
Εξερεύνηση νέων πεδίων εφαρμογών: Συνεχίζουν να εμφανίζονται νέα πεδία εφαρμογών, όπως ευέλικτα ηλεκτρονικά, οπτοηλεκτρονικές συσκευές κ.λπ., για την προώθηση της καινοτομίας και της επέκτασης της αγοράς σιλικόνης.
Μελλοντική αναπτυξιακή κατεύθυνση και προκλήσεις
Έρευνα και ανάπτυξη λειτουργικής σιλικόνης:Ως απάντηση στις ανάγκες των διαφόρων βιομηχανιών, η σιλικόνη θα δώσει μεγαλύτερη προσοχή στην ανάπτυξη λειτουργικότητας στο μέλλον, όπως λειτουργικές επικαλύψεις σιλικόνης, συμπεριλαμβανομένων ειδικών ιδιοτήτων όπως αντιβακτηριδιακές και αγώγιμες ιδιότητες.
Έρευνα για βιοδιασπώμενη σιλικόνη:Με τη βελτίωση της περιβαλλοντικής ευαισθητοποίησης, η έρευνα για βιοαποδομήσιμα υλικά σιλικόνης θα γίνει μια σημαντική κατεύθυνση ανάπτυξης.
Εφαρμογή νανοσιλικόνης: Με χρήση νανοτεχνολογίας, έρευνα για την παρασκευή και εφαρμογή της νανοσιλικόνης για την επέκταση της εφαρμογής της σε τομείς υψηλής τεχνολογίας.
Πρασίνισμα των μεθόδων παρασκευής: Για τις μεθόδους παρασκευής σιλικόνης, θα δοθεί μεγαλύτερη προσοχή στις πράσινες και φιλικές προς το περιβάλλον τεχνικές διαδρομές στο μέλλον για τη μείωση των επιπτώσεων στο περιβάλλον.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-15-2024