Σιλικόνη: ορισμοί, ιστορία και χρήσεις

Σιλικόνες είναι ένας τύπος συνθετικών πολυμερές, ένα υλικό που αποτελείται από μικρότερες, επαναλαμβανόμενες χημικές μονάδες που ονομάζονται μονομερή που είναι συνδεδεμένα μαζί σε μεγάλες αλυσίδες. Η σιλικόνη αποτελείται από σκελετό πυριτίου-οξυγόνου, με "πλευρικές αλυσίδες" που αποτελούνται από ομάδες υδρογόνου και / ή υδρογονάνθρακα προσαρτημένες στα άτομα πυριτίου. Επειδή ο σκελετός της δεν περιέχει άνθρακα, η σιλικόνη θεωρείται μια ανόργανο πολυμερές, η οποία διαφέρει από τις πολλές οργανικός πολυμερή των οποίων οι σκελετοί είναι κατασκευασμένοι από άνθρακα.

Οι δεσμοί πυριτίου-οξυγόνου στη ραχοκοκαλιά σιλικόνης είναι εξαιρετικά σταθεροί, συνδέονται μεταξύ τους πιο ισχυρά από τους δεσμούς άνθρακα-άνθρακα που υπάρχουν σε πολλά άλλα πολυμερή. Έτσι, η σιλικόνη τείνει να είναι πιο ανθεκτική στη θερμότητα από τα συμβατικά, οργανικά πολυμερή.

Οι πλευρικές αλυσίδες της σιλικόνης καθιστούν το πολυμερές υδροφόβος, καθιστώντας το χρήσιμο για εφαρμογές που μπορεί να απαιτούν απωθητικό νερό. Οι πλευρικές αλυσίδες, οι οποίες συνήθως αποτελούνται από

Η σιλικόνη είναι ανθεκτική, εύκολη στην κατασκευή και σταθερή σε ένα ευρύ φάσμα χημικών και θερμοκρασιών. Για τους λόγους αυτούς, η σιλικόνη κυκλοφορεί ιδιαίτερα εμπορικά και χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες, όπως αυτοκινητοβιομηχανία, κατασκευές, ενέργεια, ηλεκτρονικά, χημικά, επιχρίσματα, υφάσματα και προσωπική φροντίδα. Το πολυμερές έχει επίσης μια ποικιλία άλλων εφαρμογών, που κυμαίνονται από τα πρόσθετα έως τις μελάνες εκτύπωσης στα συστατικά που βρέθηκαν αποσμητικά.

Ο χημικός Frederic Kipping εφάρμοσε για πρώτη φορά τον όρο "σιλικόνη" για να περιγράψει τις ενώσεις που έκανε και μελέτησε στο εργαστήριό του. Ο ίδιος ισχυρίστηκε ότι θα πρέπει να είναι σε θέση να κάνει ενώσεις παρόμοιες με εκείνες που θα μπορούσαν να γίνουν με άνθρακα και υδρογόνο, δεδομένου ότι το πυρίτιο και ο άνθρακας μοιράστηκαν πολλές ομοιότητες. Το επίσημο όνομα για την περιγραφή αυτών των ενώσεων ήταν η "σιλικοκετόνη", η οποία συντομεύθηκε σε σιλικόνη.

Ο Kipping ενδιαφέρθηκε πολύ περισσότερο να συγκεντρώσει παρατηρήσεις σχετικά με αυτές τις ενώσεις παρά να υπολογίσει ακριβώς πώς δούλευαν. Έχει περάσει πολλά χρόνια προετοιμάζοντας και κατονομάζοντάς τα. Άλλοι επιστήμονες θα βοηθήσουν στην ανακάλυψη των βασικών μηχανισμών πίσω από τις σιλικόνες.

Στη δεκαετία του 1930, ένας επιστήμονας από την εταιρεία Corning Glass Works προσπάθησε να βρει ένα κατάλληλο υλικό για να συμπεριλάβει στη μόνωση των ηλεκτρικών εξαρτημάτων. Η σιλικόνη δουλεύει για την εφαρμογή λόγω της ικανότητάς της να στερεοποιείται υπό θερμότητα. Αυτή η πρώτη εμπορική εξέλιξη οδήγησε στη μεγάλη παραγωγή σιλικόνης.

Αν και "σιλικόνη" και "πυρίτιο" έχουν λερωθεί παρόμοια, δεν είναι τα ίδια.

Σιλικόνη περιέχειπυρίτιο, ένα ατομικό στοιχείο με ένα ατομικός αριθμός του 14. Το πυρίτιο είναι ένα φυσικό στοιχείο με πολλές χρήσεις, κυρίως ως α ημιαγωγοί στην ηλεκτρονική. Η σιλικόνη, από την άλλη πλευρά, είναι ανθρωπογενής και δεν παράγει ηλεκτρική ενέργεια, όπως είναι μια απομονωτήρας. Η σιλικόνη δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέρος ενός τσιπ μέσα σε ένα κινητό τηλέφωνο, αν και είναι ένα δημοφιλές υλικό για περιπτώσεις κινητών τηλεφώνων.

Το "πυρίτιο", το οποίο ακούγεται σαν "πυρίτιο", αναφέρεται σε ένα μόριο που αποτελείται από ένα άτομο πυριτίου συνδεδεμένο με δύο άτομα οξυγόνου. Το χαλαζία είναι φτιαγμένο από πυριτία.

Υπάρχουν πολλές διαφορετικές μορφές σιλικόνης, οι οποίες ποικίλλουν ανάλογα με τις βαθμό εγκάρσιας σύνδεσης. Ο βαθμός σταυρωτής σύνδεσης περιγράφει τον τρόπο διασύνδεσης των αλυσίδων σιλικόνης, με υψηλότερες τιμές που οδηγούν σε ένα πιο άκαμπτο υλικό σιλικόνης. Αυτή η μεταβλητή αλλάζει ιδιότητες όπως η αντοχή του πολυμερούς και του σημείο τήξης.

Οι μορφές σιλικόνης, καθώς και μερικές από τις εφαρμογές τους, περιλαμβάνουν:

• Υγρά σιλικόνης, επίσης ονομαζόμενα έλαια σιλικόνης, αποτελούνται από ευθείες αλυσίδες του πολυμερούς σιλικόνης χωρίς σταυροδεσμούς. Αυτά τα υγρά έχουν βρει χρήση ως λιπαντικά, πρόσθετα χρωμάτων και συστατικά στα καλλυντικά.
• Γέλες από σιλικόνη έχουν λίγους σταυροδεσμούς μεταξύ των αλυσίδων πολυμερούς. Αυτά τα πηκτώματα έχουν χρησιμοποιηθεί στα καλλυντικά και ως τοπική σύνθεση για ιστό ουλής, αφού η σιλικόνη αποτελεί εμπόδιο που βοηθά το δέρμα να παραμείνει ενυδατωμένο. Τα πηκτά σιλικόνης χρησιμοποιούνται επίσης ως υλικά για εμφυτεύματα στήθους και το μαλακό μέρος ορισμένων πέλματα υποδημάτων.
• Ελαστομερή σιλικόνης, που ονομάζονται επίσης καουτσούκ σιλικόνης, περιλαμβάνουν ακόμα περισσότερους εγκάρσιους συνδέσμους, αποδίδοντας ένα ελαστικό υλικό. Αυτά τα ελαστικά έχουν βρει χρήση ως μονωτήρες στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών, σφραγίδες σε αεροδιαστημικά οχήματα και γάντια φούρνου για το ψήσιμο.
• Ρητίνες σιλικόνης είναι μια άκαμπτη μορφή σιλικόνης και με υψηλή πυκνότητα διασύνδεσης. Αυτές οι ρητίνες έχουν βρει χρήση σε ανθεκτικές στη θερμότητα επικαλύψεις και ως υλικά ανθεκτικά στις καιρικές συνθήκες για την προστασία των κτιρίων.

Επειδή η σιλικόνη είναι χημικώς αδρανής και πιο σταθερή από άλλα πολυμερή, δεν αναμένεται να αντιδρά με μέρη του σώματος. Ωστόσο, η τοξικότητα εξαρτάται από παράγοντες όπως ο χρόνος έκθεσης, η χημική σύνθεση, τα επίπεδα δόσεων, ο τύπος έκθεσης, η απορρόφηση του χημικού προϊόντος και η ατομική ανταπόκριση.

Οι ερευνητές εξέτασαν την πιθανή τοξικότητα της σιλικόνης αναζητώντας αποτελέσματα όπως ο ερεθισμός του δέρματος, οι αλλαγές στο αναπαραγωγικό σύστημα και οι μεταλλάξεις. Αν και μερικοί τύποι σιλικόνης έδειξαν ότι μπορούν να ερεθίσουν το ανθρώπινο δέρμα, μελέτες έχουν δείξει ότι η έκθεση σε τυπικές ποσότητες σιλικόνης συνήθως παράγει λίγα ή καθόλου αρνητικά αποτελέσματα.

• Η σιλικόνη είναι ένας τύπος συνθετικού πολυμερούς. Έχει σκελετό πυριτίου-οξυγόνου, με "πλευρικές αλυσίδες" που αποτελούνται από ομάδες υδρογόνου και / ή υδρογονανθράκων προσαρτημένες στα άτομα πυριτίου.
• Ο σκελετός πυριτίου-οξυγόνου καθιστά τη σιλικόνη περισσότερο σταθερή από τα πολυμερή που έχουν ραχοκοκαλιά άνθρακα-άνθρακα.
• Η σιλικόνη είναι ανθεκτική, σταθερή και εύκολη στην κατασκευή. Για τους λόγους αυτούς, έχει διατεθεί ευρέως σε εμπορία και βρίσκεται σε πολλά καθημερινά αντικείμενα.
• Η σιλικόνη περιέχει πυρίτιο, το οποίο είναι φυσικό χημικό στοιχείο.
• Οι ιδιότητες της σιλικόνης αλλάζουν καθώς αυξάνεται ο βαθμός εγκάρσιας σύνδεσης. Τα υγρά σιλικόνης, τα οποία δεν έχουν εγκάρσια σύνδεση, είναι τα λιγότερο άκαμπτα. Οι ρητίνες σιλικόνης, οι οποίες έχουν υψηλό βαθμό εγκάρσιας σύνδεσης, είναι οι πιο δύσκαμπτες.

Freeman, G. ΣΟΛ. "Οι πολύπλευρες σιλικόνες." Ο Νέος Επιστήμονας, 1958.

Οι νέοι τύποι ρητίνης σιλικόνης ανοίγουν ευρύτερα πεδία εφαρμογής, η Marco Heuer, η βιομηχανία Paint & Coatings.

“Τοξικολογία σιλικόνης." Σε Ασφάλεια εμφυτευμάτων στήθους σιλικόνης, ed. Bondurant, S., Ernster, V., and Herdman, R. Εθνική Ακαδημία Τύπου, 1999.

"Σιλικόνες". Η βασική βιομηχανία χημείας.

Shukla, Β., Και Kulkarni, R. "Πολυμερή σιλικόνης: ιστορία & χημεία".

"Η Τεχνική διερευνά τις σιλικόνες." Η Τεχνική του Μίτσιγκαν, τομ. 63-64, 1945, σελ. 17.

Wacker. Σιλικόνες: Ενώσεις και ιδιότητες.