Silikoni: määritelmät, historia ja käyttötavat

Silikonit ovat eräänlaisia ​​synteettisiä polymeeri, materiaali, joka on valmistettu pienemmistä, toistuvista kemiallisista yksiköistä, nimeltään monomeerit jotka on sidottu yhteen pitkissä ketjuissa. Silikoni koostuu pii-happi-runko-osasta, jonka “sivuketjut” koostuvat vedyn ja / tai hiilivetyryhmistä, jotka ovat kiinnittyneet piiatomiin. Koska sen runko ei sisällä hiiltä, ​​silikonia pidetään epäorgaaninen polymeeri, joka eroaa monista Luomu polymeerit, joiden rungot ovat hiiltä.

Silikonirungon pii-happea-sidokset ovat erittäin vakaita, sitoutuen yhteen voimakkaammin kuin monissa muissa polymeereissä olevat hiili-hiilisidokset. Siten silikonilla on taipumus olla lämmönkestävämpi kuin tavanomaisilla orgaanisilla polymeereillä.

Silikonin sivuketjut tekevät polymeeristä hydrofobinen, mikä tekee siitä hyödyllisen sovelluksissa, jotka saattavat vaatia veden hylkäämistä. Sivuketjut, joista yleisimmin koostuvat metyyli Lisäksi silikoni vaikeuttaa reagointia muiden kemikaalien kanssa ja estää sitä tarttumasta moniin pintoihin. Nämä ominaisuudet voidaan säätää vaihtamalla pii-happi-runkoon kiinnittyneitä kemiallisia ryhmiä.

Silikoni on kestävää, helppo valmistaa ja vakaa monenlaisissa kemikaaleissa ja lämpötiloissa. Näistä syistä silikoni on ollut erittäin kaupallista ja sitä käytetään monilla teollisuudenaloilla, mukaan lukien auto-, rakennus-, energia-, elektroniikka-, kemian-, pinnoite-, tekstiili- ja henkilökohtainen hoito. Polymeerillä on myös monia muita sovelluksia, lisäaineista painovärien ja havaittujen deodoranttien sisältämiin aineisiin.

Kemisti Frederic Kipping loi ensin termin “silikoni” kuvaamaan yhdisteitä, joita hän oli valmistanut ja opiskellut laboratoriossa. Hän perusteli, että hänen pitäisi pystyä valmistamaan yhdisteitä, jotka ovat samanlaisia ​​kuin mitä voitaisiin tehdä hiilellä ja vedyllä, koska piillä ja hiilellä on monia samankaltaisuuksia. Muodollinen nimi näiden yhdisteiden kuvaamiseksi oli ”silikoketoni”, jonka hän lyhensi silikoniksi.

Kipping oli paljon kiinnostuneempi havaintojen keräämisestä näistä yhdisteistä kuin sen selvittämisestä, miten ne toimivat. Hän vietti useita vuosia valmistelemalla ja nimeämällä niitä. Muut tutkijat auttaisivat löytämään silikonien taustalla olevat perusmekanismit.

1930-luvulla Corning Glass Works -yrityksen tutkija yritti löytää sopivan materiaalin sisällytettäväksi sähköosien eristykseen. Silikoni toimi sovelluksessa sen kyvyn vuoksi jähmettyä lämmön alla. Tämä ensimmäinen kaupallinen kehitys johti silikonin valmistukseen laajalti.

Vaikka ”silikoni” ja “pii” on kirjoitettu samalla tavalla, ne eivät ole samoja.

Silikoni sisältääpii, atomielementti, jossa on atominumero 14: stä. Pii on luonnossa esiintyvä alkuaine, jolla on monia käyttötarkoituksia, etenkin puolijohteet elektroniikassa. Toisaalta silikoni on ihmisen valmistama eikä johda sähköä, koska se on eriste. Silikonia ei voida käyttää osana matkapuhelimen sirua, vaikka se onkin suosittu materiaali matkapuhelintavaroissa.

"Piidioksidi", joka kuulostaa "piillä", viittaa molekyyliin, joka koostuu piiatomista, joka on liitetty kahteen happiatomiin. Kvartsi on valmistettu piidioksidista.

Silikonia on useita eri muotoja, jotka eroavat toisistaan silloitusaste. Silloitusaste kuvaa sitä, kuinka silikoniketjut ovat toisiinsa kytkettyjä, ja suuremmilla arvoilla saadaan jäykempi silikonimateriaali. Tämä muuttuja muuttaa ominaisuuksia, kuten polymeerin ja sen lujuutta sulamispiste.

Silikonin muotoihin, kuten myös joihinkin niiden sovelluksiin, sisältyy:

• Silikoninesteet, joita kutsutaan myös silikoniöljyiksi, koostuvat silikonipolymeerin suorista ketjuista, joissa ei ole silloittumista. Nämä nesteet ovat löytäneet käytön voiteluaineina, maalilisäaineina ja kosmetiikan ainesosina.
• Silikonigeelit polymeeriketjujen välillä on vähän silloituksia. Näitä geelejä on käytetty kosmetiikassa ja ajankohtaisena formulaationa arpikudokselle, koska silikoni muodostaa esteen, joka auttaa ihon pysymään kosteutettuna. Silikonigeelejä käytetään myös materiaalina rintaimplantteille ja joidenkin pehmeille osille kenkäpohjalliset.
• Silikonielastomeerit, joita kutsutaan myös silikonikumeiksi, sisältää vielä enemmän silloja, jolloin saadaan kumimaista materiaalia. Nämä kumit ovat löytäneet käytön eristeinä elektroniikkateollisuudessa, tiivisteinä ilmailuajoneuvoissa ja uunikäsineet leipomiseen.
• Silikonihartsit ovat jäykässä muodossa silikonia ja joilla on suuri silloitustiheys. Nämä hartsit ovat löytäneet käytön kuumuutta kestävissä pinnoitteissa ja säänkestävinä materiaaleina rakennusten suojaamiseksi.

Koska silikoni on kemiallisesti inertti ja stabiilimpi kuin muut polymeerit, sen ei odoteta reagoivan kehon osien kanssa. Myrkyllisyys kuitenkin riippuu sellaisista tekijöistä kuin altistusaika, kemiallinen koostumus, annostasot, altistumisen tyyppi, kemikaalin imeytyminen ja yksilöllinen vaste.

Tutkijat ovat tutkineet silikonin mahdollista myrkyllisyyttä etsimällä vaikutuksia, kuten ihon ärsytys, muutokset lisääntymisjärjestelmässä ja mutaatiot. Vaikka muutama silikonityyppi osoitti potentiaalisesti ärsyttävän ihmisen ihoa, tutkimukset ovat osoittaneet, että altistuminen standardimäärille silikonia tuottaa tyypillisesti vähän tai ei ollenkaan haitallisia vaikutuksia.

• Silikoni on eräänlainen synteettinen polymeeri. Siinä on pii-happi-runko, jossa “sivuketjut” koostuvat vety- ja / tai hiilivetyryhmistä piiatomiin.
• Pii-happi-runko tekee silikonista stabiilimman kuin polymeerit, joissa on hiili-hiili-runko.
• Silikoni on kestävä, vakaa ja helppo valmistaa. Näistä syistä se on ollut laajalti kaupallista ja sitä löytyy monista arjen tuotteista.
• Silikoni sisältää piitä, joka on luonnossa esiintyvä kemiallinen elementti.
• Silikonin ominaisuudet muuttuvat silloittumisasteen kasvaessa. Silikoninesteet, joilla ei ole silloittumista, ovat vähiten jäykkiä. Silikonihartsit, joilla on korkea silloittumisaste, ovat kaikkein jäykimpiä.

Freeman, G. G. "Monipuoliset silikonit." Uusi tutkija, 1958.

Uudet silikonihartsityypit avaavat laajemmat käyttökentät, Marco Heuer, Paint & Coatings Industry.

“Silikoni-toksikologia." Sisään Silikoni-rintaimplanttien turvallisuus, toim. Bondurant, S., Ernster, V., ja Herdman, R. National Academies Press, 1999.

"Silikonit." Oleellinen kemian teollisuus.

Shukla, B. ja Kulkarni, R. "Silikonipolymeerit: historia ja kemia."

"Technic tutkii silikoneja." Michigan-tekniikka, voi. 63 - 64, 1945, s. 17.

Wacker. Silikonit: Yhdisteet ja ominaisuudet.