Cando se trata de materiais avanzados, a silicona é sen dúbida un tema candente. A silicona é un tipo de material polimérico que contén silicio, carbono, hidróxeno e osíxeno. É significativamente diferente dos materiais de silicio inorgánico e presenta un excelente rendemento en moitos campos. Vexamos máis en profundidade as características, o proceso de descubrimento e a dirección de aplicación da silicona.
Diferenzas entre a silicona e o silicio inorgánico:
En primeiro lugar, existen diferenzas obvias na estrutura química entre a silicona e o silicio inorgánico. A silicona é un material polimérico composto de silicio e carbono, hidróxeno, osíxeno e outros elementos, mentres que o silicio inorgánico refírese principalmente a compostos inorgánicos formados por silicio e osíxeno, como o dióxido de silicio (SiO2). A estrutura baseada en carbono da silicona dálle elasticidade e plasticidade, o que a fai máis flexible na súa aplicación. Debido ás características da estrutura molecular da silicona, é dicir, a enerxía de enlace da unión Si-O (444 J/mol) é maior que a da unión CC (339 J/mol), os materiais de silicona teñen unha maior resistencia á calor que os compostos poliméricos orgánicos xerais.
Descubrimento da silicona:
O descubrimento da silicona remóntase a principios do século XX. Nos primeiros tempos, os científicos sintetizaron con éxito silicona introducindo grupos orgánicos en compostos de silicio. Este descubrimento abriu unha nova era dos materiais de silicona e sentou as bases para a súa ampla aplicación na industria e na ciencia. A síntese e mellora da silicona fixeron grandes progresos nas últimas décadas, promovendo a innovación e o desenvolvemento continuos deste material.
Siliconas comúns:
As siliconas son unha clase de compostos poliméricos que se atopan amplamente na natureza e na síntese artificial, incluíndo diversas formas e estruturas. Algúns exemplos de siliconas comúns son os seguintes:
Polidimetilsiloxano (PDMS): o PDMS é un elastómero de silicona típico, que se atopa habitualmente na goma de silicona. Ten unha excelente flexibilidade e estabilidade a altas temperaturas e úsase amplamente na preparación de produtos de goma, dispositivos médicos, lubricantes, etc.
Aceite de silicona: o aceite de silicona é un composto de silicona lineal con baixa tensión superficial e boa resistencia a altas temperaturas. Úsase habitualmente en lubricantes, produtos para o coidado da pel, dispositivos médicos e outros campos.
Resina de silicona: A resina de silicona é un material polimérico composto por grupos de ácido silícico con excelentes propiedades de resistencia á calor e illamento eléctrico. Úsase amplamente en revestimentos, adhesivos, envases electrónicos, etc.
Goma de silicona: A goma de silicona é un material de silicona similar á goma con alta resistencia á temperatura, resistencia ás inclemencias do tempo, illamento eléctrico e outras propiedades. Úsase amplamente en aneis de selado, fundas protectoras de cables e outros campos.
Estes exemplos amosan a diversidade das siliconas. Desempeñan un papel importante en diferentes campos e teñen unha ampla gama de aplicacións, dende a industria ata a vida cotiá. Isto tamén reflicte as características diversificadas das siliconas como material de alto rendemento.
Vantaxes de rendemento
En comparación cos compostos de cadea de carbono ordinarios, o organosiloxano (polidimetilsiloxano, PDMS) ten algunhas vantaxes de rendemento únicas, o que o fai amosar un excelente rendemento en moitas aplicacións. As seguintes son algunhas vantaxes de rendemento do organosiloxano sobre os compostos de cadea de carbono ordinarios:
Resistencia a altas temperaturas: o organosiloxano ten unha excelente resistencia a altas temperaturas. A estrutura das pontes silicio-osíxeno fai que os organosiloxanos sexan estables a altas temperaturas e non sexan fáciles de descompoñer, o que proporciona vantaxes para a súa aplicación en ambientes de altas temperaturas. Pola contra, moitos compostos comúns de cadea de carbono poden descompoñerse ou perder rendemento a altas temperaturas.
Baixa tensión superficial: o organosiloxano presenta unha baixa tensión superficial, o que lle confire unha boa mollabilidade e lubricidade. Esta propiedade fai que o aceite de silicona (unha forma de organosiloxano) se use amplamente en lubricantes, produtos para o coidado da pel e dispositivos médicos.
Flexibilidade e elasticidade: A estrutura molecular do organosiloxano confírelle unha boa flexibilidade e elasticidade, o que o converte nunha opción ideal para a preparación de caucho e materiais elásticos. Isto fai que o caucho de silicona teña un bo rendemento na preparación de aneis de selado, compoñentes elásticos, etc.
Illamento eléctrico: o organosiloxano presenta excelentes propiedades de illamento eléctrico, o que o fai amplamente utilizado no campo da electrónica. A resina de silicona (unha forma de siloxano) úsase a miúdo en materiais de envasado electrónicos para proporcionar illamento eléctrico e protexer os compoñentes electrónicos.
Biocompatibilidade: o organosiloxano ten unha alta compatibilidade cos tecidos biolóxicos e, polo tanto, úsase amplamente en dispositivos médicos e campos biomédicos. Por exemplo, a goma de silicona úsase a miúdo para preparar silicona médica para órganos artificiais, catéteres médicos, etc.
Estabilidade química: Os organosiloxanos presentan unha alta estabilidade química e unha boa resistencia á corrosión fronte a moitos produtos químicos. Isto permite ampliar a súa aplicación na industria química, como na preparación de tanques químicos, tubaxes e materiais de selado.
En xeral, os organosiloxanos teñen propiedades máis diversas que os compostos de cadea de carbono ordinarios, o que lles permite desempeñar un papel importante en moitos campos como a lubricación, o selado, a medicina e a electrónica.
Método de preparación de monómeros de organosilicio
Método directo: Sintetizar materiais organosílicos mediante a reacción directa do silicio con compostos orgánicos.
Método indirecto: Preparar organosilicio mediante craqueamento, polimerización e outras reaccións de compostos de silicio.
Método de polimerización por hidrólise: preparar organosilicio mediante polimerización por hidrólise de silanol ou alcohol silánico.
Método de copolimerización por gradiente: Sintetiza materiais organosílicos con propiedades específicas mediante copolimerización por gradiente.
Tendencia do mercado de organosilicio
Crecente demanda en campos de alta tecnoloxía: Co rápido desenvolvemento das industrias de alta tecnoloxía, está a aumentar a demanda de organosilicio con excelentes propiedades como resistencia a altas temperaturas, resistencia á corrosión e illamento eléctrico.
Expansión do mercado de dispositivos médicos: A aplicación da silicona na fabricación de dispositivos médicos continúa a expandirse e, combinada coa biocompatibilidade, ofrece novas posibilidades ao campo dos dispositivos médicos.
Desenvolvemento sostible: A mellora da conciencia ambiental promove a investigación de métodos de preparación ecolóxica de materiais de silicona, como a silicona biodegradable, para lograr un desenvolvemento máis sostible.
Exploración de novos campos de aplicación: Continúan a xurdir novos campos de aplicación, como a electrónica flexible, os dispositivos optoelectrónicos, etc., para promover a innovación e a expansión do mercado da silicona.
Dirección e desafíos do desenvolvemento futuro
Investigación e desenvolvemento de silicona funcional:En resposta ás necesidades das diferentes industrias, a silicona prestará máis atención ao desenvolvemento da funcionalidade no futuro, como os revestimentos de silicona funcionais, incluíndo propiedades especiais como as propiedades antibacterianas e condutivas.
Investigación sobre silicona biodegradable:Coa mellora da conciencia ambiental, a investigación sobre materiais de silicona biodegradables converterase nunha importante dirección de desenvolvemento.
Aplicación de nanosiliconaInvestigación sobre a preparación e aplicación da nanosilicona mediante o uso da nanotecnoloxía para ampliar a súa aplicación en campos de alta tecnoloxía.
Ecoloxización dos métodos de preparaciónPara os métodos de preparación da silicona, no futuro prestarase máis atención ás vías técnicas ecolóxicas e respectuosas co medio ambiente para reducir o impacto no medio ambiente.
Data de publicación: 15 de xullo de 2024
