Όσον αφορά τα 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 προσεκτική ματιά στα χαρακτηριστικά, τη διαδικασία ανακάλυψης και την κατεύθυνση εφαρμογής της σιλικόνης.
Διαφορές μεταξύ σιλικόνης και ανόργανου πυριτίου:
Καταρχάς, 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 της δίνει ελαστικότητα και πλαστικότητα, καθιστώντας την πιο ευέλικτη 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 αντοχή στη θερμότητα από τις γενικές οργανικές πολυμερείς ενώσεις.
Ανακάλυψη της σιλικόνης:
Η ανακάλυψη της σιλικόνης μπορεί να εντοπιστεί στις αρχές του 20ού αιώνα. Στις πρώτες μέρες, οι επιστήμονες συνέθεσαν με επιτυχία σιλικόνη εισάγοντας οργανικές ομάδες σε ενώσεις πυριτίου. Αυτή η ανακάλυψη άνοιξε μια νέα εποχή για τα υλικά 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. Τα παρακάτω είναι μερικά παραδείγματα κοινών σιλικονών:
Πολυδιμεθυλοσιλοξάνιο (PDMS): Το PDMS είναι ένα τυπικό ελαστομερές σιλικόνης, που βρίσκεται συνήθως στο σιλικονούχο καουτσούκ. Έχει εξαιρετική ευκαμψία 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 υψηλές θερμοκρασίες. 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 ιδιότητες ηλεκτρικής μόνωσης. Χρησιμοποιείται ευρέως σε επιστρώσεις, κόλλες, ηλεκτρονικές συσκευασίες κ.λπ.
Σιλικονούχο καουτσούκ: Το σιλικονούχο καουτσούκ είναι ένα υλικό σιλικόνης που μοιάζει με καουτσούκ με αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, καιρικές συνθήκες, ηλεκτρική μόνωση και άλλες ιδιότητες. Χρησιμοποιείται ευρέως σε δακτυλίους στεγανοποίησης, προστατευτικά μανίκια καλωδίων και άλλους τομείς.
Αυτά τα παραδείγματα δείχνουν την ποικιλομορφία των σιλικονών. Παίζουν σημαντικό ρόλο σε διάφορους τομείς και έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από τη βιομηχανία έως την καθημερινή ζωή. Αυτό αντικατοπτρίζει επίσης τα ποικίλα χαρακτηριστικά των σιλικονών ως υλικού υψηλής απόδοσης.
Πλεονεκτήματα απόδοσης
Σε σύγκριση με τις συνήθεις ενώσεις ανθρακικής αλυσίδας, η οργανοσιλοξάνη (πολυδιμεθυλοσιλοξάνη, PDMS) έχει ορισμένα μοναδικά πλεονεκτήματα απόδοσης, τα οποία την καθιστούν εξαιρετική σε πολλές εφαρμογές. Τα ακόλουθα είναι ορισμένα πλεονεκτήματα απόδοσης της οργανοσιλοξάνης σε σχέση με τις συνήθεις ενώσεις ανθρακικής αλυσίδας:
Αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες: Το οργανοσιλοξάνιο 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 απόδοσή τους σε υψηλές θερμοκρασίες.
Χαμηλή επιφανειακή τάση: Η οργανοσιλοξάνη παρουσιάζει χαμηλή επιφανειακή τάση, γεγονός που της επιτρέπει να έχει καλή διαβρεξιμότητα και λιπαντικότητα. Αυτή η ιδιότητα καθιστά το σιλικονέλαιο (μια μορφή οργανοσιλοξάνης) ευρέως χρησιμοποιούμενο σε λιπαντικά, προϊόντα περιποίησης δέρματος και ιατρικές συσκευές.
Ευελιξία και ελαστικότητα: Η μοριακή δομή της οργανοσιλοξάνης της προσδίδει καλή ευκαμψία και ελαστικότητα, καθιστώντας την ιδανική επιλογή για την παρασκευή ελαστικών και ελαστικών υλικών. Αυτό καθιστά το σιλικονούχο καουτσούκ κατάλληλο για την παρασκευή δακτυλίων στεγανοποίησης, ελαστικών εξαρτημάτων κ.λπ.
Ηλεκτρική μόνωση: Το οργανοσιλοξάνιο παρουσιάζει εξαιρετικές ιδιότητες ηλεκτρικής μόνωσης, γεγονός που το καθιστά ευρέως χρησιμοποιούμενο στον τομέα της ηλεκτρονικής. Η ρητίνη σιλικόνης (μια μορφή σιλοξανίου) χρησιμοποιείται συχνά σε υλικά συσκευασίας ηλεκτρονικών ειδών 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 σιλικονούχο καουτσούκ χρησιμοποιείται συχνά για την παρασκευή ιατρικής σιλικόνης για τεχνητά όργανα, ιατρικούς καθετήρες κ.λπ.
Χημική σταθερότητα: Οι οργανοσιλοξάνες εμφανίζουν υψηλή χημική σταθερότητα και καλή αντοχή στη διάβρωση σε πολλές χημικές ουσίες. Αυτό επιτρέπει την επέκταση της εφαρμογής τους στη χημική βιομηχανία, όπως για την παρασκευή χημικών δεξαμενών, σωλήνων και υλικών στεγανοποίησης.
Συνολικά, οι οργανοσιλοξάνες έχουν πιο ποικίλες ιδιότητες από τις συνηθισμένες ενώσεις ανθρακικής αλυσίδας, γεγονός που τους επιτρέπει να διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε πολλούς τομείς όπως η λίπανση, η σφράγιση, η ιατρική και η ηλεκτρονική.
Μέθοδος παρασκευής οργανοπυριτικών μονομερών
Άμεση μέθοδος: Σύνθεση οργανοπυριτικών υλικών με άμεση αντίδραση πυριτίου με οργανικές ενώσεις.
Έμμεση μέθοδος: Παρασκευή οργανοπυριτίου μέσω πυρόλυσης, πολυμερισμού και άλλων αντιδράσεων ενώσεων πυριτίου.
Μέθοδος πολυμερισμού με υδρόλυση: Παρασκευάστε οργανοπυριτίου με πολυμερισμό υδρόλυσης σιλανόλης ή σιλανικής αλκοόλης.
Μέθοδος βαθμιδωτού συμπολυμερισμού: Συνθέστε οργανοπυριτικά υλικά με συγκεκριμένες ιδιότητες μέσω βαθμιδωτού συμπολυμερισμού.
Η τάση της αγοράς οργανοπυριτίου
Αυξανόμενη ζήτηση σε τομείς υψηλής τεχνολογίας: Με την ταχεία ανάπτυξη των βιομηχανιών υψηλής τεχνολογίας, η ζήτηση για οργανοπυριτίου με εξαιρετικές ιδιότητες όπως αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, αντοχή στη διάβρωση και ηλεκτρική μόνωση αυξάνεται.
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 για μεθόδους πράσινης προετοιμασίας σιλικονούχων υλικών, όπως η βιοδιασπώμενη σιλικόνη, για την επίτευξη πιο βιώσιμης ανάπτυξης.
Εξερεύνηση νέων πεδίων εφαρμογής: Συνεχίζουν να εμφανίζονται νέοι τομείς εφαρμογής, όπως εύκαμπτα ηλεκτρονικά, οπτοηλεκτρονικές συσκευές κ.λπ., για την προώθηση της καινοτομίας και την επέκταση της αγοράς σιλικόνης.
Μελλοντική κατεύθυνση ανάπτυξης και προκλήσεις
Έρευνα και ανάπτυξη λειτουργικής σιλικόνης:Ανταποκρινόμενη στις ανάγκες διαφορετικών βιομηχανιών, η σιλικόνη θα δώσει μεγαλύτερη προσοχή στην ανάπτυξη λειτουργικότητας στο μέλλον, όπως οι λειτουργικές επιστρώσεις σιλικόνης, συμπεριλαμβανομένων ειδικών ιδιοτήτων όπως οι αντιβακτηριακές και οι αγώγιμες ιδιότητες.
Έρευνα για τη βιοδιασπώμενη σιλικόνη:Με τη βελτίωση της περιβαλλοντικής ευαισθητοποίησης, η έρευνα για τα βιοδιασπώμενα υλικά σιλικόνης θα αποτελέσει σημαντική αναπτυξιακή κατεύθυνση.
Εφαρμογή νανοσιλικόνηςΧρησιμοποιώντας τη νανοτεχνολογία, έρευνα σχετικά με την παρασκευή και εφαρμογή νανοσιλικόνης για την επέκταση της εφαρμογής της σε τομείς υψηλής τεχνολογίας.
Οικολογική βελτίωση των μεθόδων παρασκευήςΓια τις μεθόδους παρασκευής σιλικόνης, στο μέλλον θα δοθεί μεγαλύτερη προσοχή σε πράσινες και φιλικές προς το περιβάλλον τεχνικές οδούς, με σκοπό τη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων.
Ώρα δημοσίευσης: 15 Ιουλίου 2024
