Silikonimateriaalien menneisyys ja nykyisyys

Kun on kyse edistyneistä materiaaleista, silikoni on epäilemättä kuuma aihe. Silikoni on eräänlainen polymeerimateriaali, joka sisältää piitä, hiiltä, ​​vetyä ja happea. Se eroaa merkittävästi epäorgaanisista piimateriaaleista ja sillä on erinomainen suorituskyky monilla aloilla. Tarkastellaanpa tarkemmin silikonin ominaisuuksia, löytöprosessia ja käyttösuuntaa.

Silikonin ja epäorgaanisen piin erot:

Ensinnäkin silikonin ja epäorgaanisen piin kemiallisessa rakenteessa on selviä eroja. Silikoni on polymeerimateriaali, joka koostuu piistä, hiilestä, vedystä, hapesta ja muista alkuaineista, kun taas epäorgaaninen pii viittaa pääasiassa piin ja hapen muodostamiin epäorgaanisiin yhdisteisiin, kuten piidioksidiin (SiO2). Silikonin hiilipohjainen rakenne antaa sille elastisuutta ja plastisuutta, mikä tekee siitä joustavamman käytössä. Silikonin molekyylirakenteen ominaisuuksien, eli Si-O-sidoksen sidosenergian (444 J/mol) ollessa korkeampi kuin CC-sidoksen (339 J/mol), ansiosta silikonimateriaaleilla on parempi lämmönkestävyys kuin yleisillä orgaanisilla polymeeriyhdisteillä.

Silikonin löytö:

Silikonin löytö voidaan jäljittää 1900-luvun alkuun. Alkuaikoina tiedemiehet syntetisoivat silikonia onnistuneesti lisäämällä orgaanisia ryhmiä piiyhdisteisiin. Tämä löytö avasi uuden aikakauden silikonimateriaaleille ja loi pohjan sen laajalle soveltamiselle teollisuudessa ja tieteessä. Silikonin synteesi ja parantaminen ovat edistyneet huomattavasti viime vuosikymmeninä, mikä on edistänyt tämän materiaalin jatkuvaa innovointia ja kehitystä.

Yleisiä silikoneja:

Silikonit ovat luonnossa ja keinotekoisesti syntetisoituja polymeeriyhdisteitä, joita esiintyy laajalti erilaisissa muodoissa ja rakenteissa. Seuraavassa on esimerkkejä yleisistä silikoneista:

Polydimetyylisiloksaani (PDMS): PDMS on tyypillinen silikonielastomeeri, jota esiintyy yleisesti silikonikumissa. Sillä on erinomainen joustavuus ja korkean lämpötilan stabiilius, ja sitä käytetään laajalti kumituotteiden, lääkinnällisten laitteiden, voiteluaineiden jne. valmistuksessa.

Silikoniöljy: Silikoniöljy on lineaarinen silikoniyhdiste, jolla on alhainen pintajännitys ja hyvä lämmönkestävyys. Sitä käytetään yleisesti voiteluaineissa, ihonhoitotuotteissa, lääkinnällisissä laitteissa ja muilla aloilla.

Silikonihartsi: Silikonihartsi on piihapporyhmistä koostuva polymeerimateriaali, jolla on erinomaiset lämmönkestävyys- ja sähköeristysominaisuudet. Sitä käytetään laajalti pinnoitteissa, liimoissa, elektroniikkapakkauksissa jne.

Silikonikumi: Silikonikumi on kumin kaltainen silikonimateriaali, jolla on korkea lämmönkestävyys, säänkestävyys, sähköeristys ja muita ominaisuuksia. Sitä käytetään laajalti tiivisterenkaissa, kaapelisuojaholkeissa ja muilla aloilla.

Nämä esimerkit osoittavat silikonien monimuotoisuuden. Niillä on tärkeä rooli eri aloilla ja laaja valikoima sovelluksia teollisuudesta jokapäiväiseen elämään. Tämä heijastaa myös silikonien monipuolisia ominaisuuksia korkean suorituskyvyn materiaalina.

Suorituskyvyn edut

Verrattuna tavallisiin hiiliketjuyhdisteisiin, organosiloksaanilla (polydimetyylisiloksaani, PDMS) on joitakin ainutlaatuisia suorituskykyetuja, joiden ansiosta se on erittäin suorituskykyinen monissa sovelluksissa. Seuraavassa on joitakin organosiloksaanin suorituskykyetuja tavallisiin hiiliketjuyhdisteisiin verrattuna:

Korkean lämpötilan kestävyys: Organosiloksaanilla on erinomainen lämmönkestävyys. Pii-happi-sidosten rakenne tekee organosiloksaaneista stabiileja korkeissa lämpötiloissa eivätkä hajoa helposti, mikä tarjoaa etuja sen soveltamiselle korkeissa lämpötiloissa. Sitä vastoin monet yleiset hiiliketjuyhdisteet voivat hajota tai menettää suorituskykyään korkeissa lämpötiloissa.

Alhainen pintajännitys: Organosiloksaanilla on alhainen pintajännitys, minkä ansiosta sillä on hyvä kostuvuus ja voitelevuus. Tämän ominaisuuden ansiosta silikoniöljyä (organosiloksaanin muoto) käytetään laajalti voiteluaineissa, ihonhoitotuotteissa ja lääkinnällisissä laitteissa.

Joustavuus ja elastisuus: Organosiloksaanin molekyylirakenne antaa sille hyvän joustavuuden ja elastisuuden, mikä tekee siitä ihanteellisen valinnan kumin ja elastisten materiaalien valmistukseen. Tämän ansiosta silikonikumista tulee hyvä valinta tiivisterenkaiden, elastisten komponenttien jne. valmistukseen.

Sähköeristys: Organosiloksaanilla on erinomaiset sähköeristysominaisuudet, minkä vuoksi sitä käytetään laajalti elektroniikka-alalla. Silikonihartsia (eräs siloksaanin muoto) käytetään usein elektroniikan pakkausmateriaaleissa sähköeristyksen aikaansaamiseksi ja elektronisten komponenttien suojaamiseksi.

Bioyhteensopivuus: Organosiloksaanilla on korkea yhteensopivaisuus biologisten kudosten kanssa, ja siksi sitä käytetään laajalti lääkinnällisissä laitteissa ja biolääketieteen aloilla. Esimerkiksi silikonikumia käytetään usein lääketieteellisen silikonin valmistukseen keinotekoisille elimille, lääketieteellisille katetreille jne.

Kemiallinen stabiilius: Organosiloksaaneilla on korkea kemiallinen stabiilius ja hyvä korroosionkestävyys monille kemikaaleille. Tämä mahdollistaa niiden käytön laajentamisen kemianteollisuudessa, kuten kemikaalisäiliöiden, putkien ja tiivistemateriaalien valmistuksessa.

Kaiken kaikkiaan organosiloksaaneilla on monipuolisempia ominaisuuksia kuin tavallisilla hiiliketjuyhdisteillä, minkä ansiosta niillä on tärkeä rooli monilla aloilla, kuten voitelussa, tiivistyksessä, lääketieteessä ja elektroniikassa.

Organosilikonimonomeerien valmistusmenetelmä

Suora menetelmä: Syntetisoi organopiitärkkelyksiä saattamalla piin reagoimaan suoraan orgaanisten yhdisteiden kanssa.

Epäsuora menetelmä: Valmistetaan organopiitä piiyhdisteiden krakkaamisen, polymeroinnin ja muiden reaktioiden avulla.

Hydrolyysipolymerointimenetelmä: Valmistele organosilikonia silanolin tai silaanialkoholin hydrolyysipolymeroinnilla.

Gradienttikopolymerointimenetelmä: Syntetisoi tiettyjä ominaisuuksia omaavia organopiimateriaaleja gradienttikopolymeroinnilla.

Orgaanisen piimarkkinoiden trendi

Kasvava kysyntä korkean teknologian aloilla: Korkean teknologian teollisuuden nopean kehityksen myötä erinomaiset ominaisuudet, kuten korkean lämpötilan kestävyys, korroosionkestävyys ja sähköeristys, omaavan organopii-yhdisteen kysyntä kasvaa.

Lääkinnällisten laitteiden markkinoiden laajentuminen: Silikonin käyttö lääkinnällisten laitteiden valmistuksessa laajenee jatkuvasti, ja yhdistettynä bioyhteensopivuuteen se tuo uusia mahdollisuuksia lääkinnällisten laitteiden alalle.

Kestävä kehitys: Ympäristötietoisuuden parantaminen edistää silikonimateriaalien, kuten biohajoavan silikonin, vihreiden valmistusmenetelmien tutkimusta kestävämmän kehityksen saavuttamiseksi.

Uusien sovellusalueiden tutkiminen: Uusia sovellusalueita, kuten joustava elektroniikka, optoelektroniset laitteet jne., syntyy jatkuvasti innovaatioiden ja silikonimarkkinoiden laajentumisen edistämiseksi.

Tulevaisuuden kehityssuunta ja haasteet

Funktionaalisen silikonin tutkimus ja kehitys:Vastauksena eri teollisuudenalojen tarpeisiin silikoni tulee tulevaisuudessa kiinnittämään enemmän huomiota toiminnallisuuden kehittämiseen, kuten toiminnallisiin silikonipinnoitteisiin, mukaan lukien erityisominaisuudet, kuten antibakteeriset ja johtavat ominaisuudet.

Biohajoavaa silikonia koskeva tutkimus:Ympäristötietoisuuden parantuessa biohajoavien silikonimateriaalien tutkimuksesta tulee tärkeä kehityssuunta.

Nano-silikonin käyttöNanoteknologian hyödyntäminen, nanosilikonin valmistuksen ja käytön tutkimus sen sovellusten laajentamiseksi korkean teknologian aloilla.

Valmistusmenetelmien viherryttäminenSilikonin valmistusmenetelmissä kiinnitetään tulevaisuudessa enemmän huomiota vihreisiin ja ympäristöystävällisiin teknisiin menetelmiin ympäristövaikutusten vähentämiseksi.