Силиконы – это тип синтетического полимера, материала, состоящего из более мелких повторяющихся химических единиц, называемых мономерами , которые связаны вместе в длинные цепи. Силикон состоит из кремний-кислородной основы с «боковыми цепями», состоящими из водорода и/или углеводородных групп, присоединенных к атомам кремния. Поскольку его основная цепь не содержит углерода, силикон считается неорганическим полимером , который отличается от многих органических полимеров, каркас которых состоит из углерода.
Связи кремний-кислород в основной цепи силикона очень стабильны и связываются вместе более прочно, чем связи углерод-углерод, присутствующие во многих других полимерах. Таким образом, силикон имеет тенденцию быть более устойчивым к нагреванию, чем обычные органические полимеры.
Боковые цепи силикона делают полимер гидрофобным, что делает его полезным для применений, которые могут требовать отталкивания вода. Боковые цепи, которые чаще всего состоят из метильных групп, также затрудняют реакцию силикона с другими химическими веществами и предотвращают его прилипание ко многим поверхностям. Эти свойства можно настроить, изменив химические группы, прикрепленные к основной цепи кремний-кислород.
Силикон в повседневной жизни
Силикон прочен, прост в изготовлении и стабилен в широком диапазоне химикатов и температур. По этим причинам силикон получил широкое распространение и используется во многих отраслях промышленности, включая автомобилестроение, строительство, энергетику, электронику, химическую промышленность, производство покрытий, текстиль и средства личной гигиены. Полимер также имеет множество других применений, начиная от добавок и красок для печати до ингредиентов, содержащих дезодоранты.
Discovery of Silicone
Химик Фредерик Киппинг впервые ввел термин «силикон» для описания соединений, которые он создавал и изучал в своей лаборатории. Он рассудил, что должен уметь создавать соединения, подобные тем, которые можно было бы сделать из углерода и водорода, поскольку кремний и углерод имеют много общего. Формальное название для описания этих соединений было «силикокетон», которое он сократил до силикона.
Киппинг был гораздо больше заинтересован в накоплении наблюдений об этих соединениях, чем в выяснении именно так они работали. Он потратил много лет на их подготовку и наименование. Другие ученые могли бы помочь обнаружить фундаментальные механизмы, лежащие в основе силиконов.
В 1930-х годах ученый из компании Corning Glass Works пытался найти подходящий материал для включения в изоляции для электрических частей. Силикон хорошо подошел для нанесения из-за его способности затвердевать при нагревании. Эта первая коммерческая разработка привела к широкому производству силикона.
Силикон против кремния против кремния
Хотя «силикон» и «Кремний» пишутся аналогично, это не одно и то же.
Силикон содержит кремний, атомный элемент с атомным номером 14. Кремний – это природный элемент, имеющий множество применений. , особенно в качестве полупроводников в электронике. С другой стороны, силикон является искусственным и не проводит электричество, поскольку является изолятором. Силикон нельзя использовать как часть микросхемы внутри сотового телефона, хотя это популярный материал для корпусов сотовых телефонов.
«Кремнезем», что звучит как «Кремний» относится к молекуле, состоящей из атома кремния, соединенного с двумя атомами кислорода. Кварц состоит из кремнезема.
Типы силикона и их использование
Существует несколько различных форм силикона, которые различаются их степень сшивки . Степень сшивки описывает, насколько взаимосвязаны силиконовые цепи, при этом более высокие значения приводят к более жесткому силиконовому материалу. Эта переменная изменяет такие свойства, как прочность полимера и его температура плавления.
Формы силикона, а также некоторые их области применения включают:
- Силиконовые жидкости , также называемые силиконовыми маслами, состоят из прямых цепей силиконового полимера без сшивки . Эти жидкости нашли применение в качестве смазок, красок и ингредиентов в косметике.
- Силиконовые гели имеют мало сшивок между полимерными цепями. Эти гели используются в косметике и в качестве препаратов для местного применения для рубцовой ткани, поскольку силикон образует барьер, который помогает коже оставаться увлажненной. Силиконовые гели также используются в качестве материалов для грудных имплантатов и мягкой части некоторых стелек обуви.
- Силиконовые эластомеры , также называемые силиконовыми каучуками, содержат еще больше поперечных связей. , давая резиноподобный материал. Эти каучуки нашли применение в качестве изоляторов в электронной промышленности, уплотнениях в авиакосмических транспортных средствах и рукавицах для выпечки.
- Силиконовые смолы представляют собой жесткую форму силикона и с высокой плотностью сшивки. Эти смолы нашли применение в термостойких покрытиях и в качестве атмосферостойких материалов для защиты зданий.
Токсичность силикона
Поскольку силикон химически инертен и более стабилен, чем другие полимеры, не ожидается, что он вступит в реакцию с частями тела. Однако токсичность зависит от таких факторов, как время воздействия, химический состав, уровни доз, тип воздействия, абсорбция химического вещества и индивидуальная реакция.
Исследователи изучили потенциальную токсичность силикона, выявляя такие эффекты, как раздражение кожи, изменения в репродуктивной системе и мутации. Хотя некоторые типы силикона потенциально могут вызывать раздражение кожи человека, исследования показали, что воздействие стандартных количеств силикона обычно практически не вызывает побочных эффектов..
Ключевые моменты
- Силикон – это тип синтетического полимера. Он имеет кремний-кислородный каркас с «боковыми цепями», состоящими из водорода и/или углеводородных групп, прикрепленных к атомам кремния.
- Кремний-кислородный каркас делает силикон более стабильным, чем полимеры с углеродом. -углеродные позвоночники.
- Силикон прочен, стабилен и прост в изготовлении. По этим причинам он получил широкое распространение и встречается во многих предметах повседневного обихода.
- Силикон содержит кремний, который является химическим элементом природного происхождения.
- Свойства силикона изменяются по мере увеличения степени сшивания. Силиконовые жидкости, не имеющие сшивки, наименее жесткие. Силиконовые смолы с высоким уровнем сшивки являются наиболее жесткими.
Источники
Freeman, G.G. «Универсальные силиконы». Новый ученый , 1958 г.
Новые типы силиконовых смол открываются шире области применения, Marco Heuer, лакокрасочная промышленность.
«Силиконовая токсикология». В книге Безопасность силиконовых грудных имплантатов , под ред. Бондюран, С., Эрнстер, В. и Хердман, R. National Academies Press, 1999.
“Силиконы . ” Основная химическая промышленность.
Шукла, Б., и Кулкарни, Р. “Силиконовые полимеры: история и химия. “
« The Technic исследует силиконы ». Техника Мичигана , т. 63–64, 1945, стр. 17.
Wacker. Силиконы: соединения и свойства.