Silikoon: mõisted, ajalugu ja kasutusalad

Silikoonid on teatud tüüpi sünteetilised polümeer, materjal, mis on valmistatud väiksematest korduvatest keemilistest ühikutest, mida nimetatakse monomeerid mis on omavahel ühendatud pikkade ahelatena. Silikoon koosneb räni-hapniku karkassist, mille külgahelad koosnevad vesiniku ja / või süsivesinikrühmadest, mis on kinnitatud räni aatomite külge. Kuna selle selgroog ei sisalda süsinikku, peetakse silikooni süsinikdioksiidiks anorgaaniline polümeer, mis erineb paljudest orgaaniline polümeerid, mille selgroog on valmistatud süsinikust.

Räni-hapniku sidemed silikooni karkassis on väga stabiilsed, seostuvad omavahel tugevamalt kui paljudes teistes polümeerides esinevad süsiniku-süsiniku sidemed. Seega kipub silikoon olema kuumuse suhtes vastupidavam kui tavalised orgaanilised polümeerid.

Silikooni külgahelad muudavad polümeeri hüdrofoobne, mis on kasulik rakenduste jaoks, mis vajavad vee tõrjumist. Külgketid, mis enamasti koosnevad metüül Samuti muudavad silikoon teiste kemikaalidega reageerimise keeruliseks ja takistab selle kleepumist paljudele pindadele. Neid omadusi saab reguleerida, muutes räni-hapniku karkassi külge kinnitatud keemilisi rühmi.

Silikoon on vastupidav, kergesti valmistatav ja stabiilne mitmesuguste kemikaalide ja temperatuuride korral. Nendel põhjustel on silikoon väga turustatud ja seda kasutatakse paljudes tööstusharudes, sealhulgas autotööstuses, ehituses, energeetikas, elektroonikas, keemiatoodetes, katetes, tekstiilitööstuses ja isikliku hügieeni valdkonnas. Polümeeril on ka mitmesuguseid muid rakendusi, alates lisanditest kuni trükivärvide ja leitud deodorantide koostisosadeni.

Keemik Frederic Kipping lõi kõigepealt mõiste “silikoon”, et kirjeldada ühendeid, mida ta valmistas ja oma laboris õppis. Ta põhjendas, et ta peaks olema võimeline valmistama süsiniku ja vesinikuga sarnaseid ühendeid, kuna räni ja süsinik jagavad paljusid sarnasusi. Nende ühendite kirjeldamise ametlik nimi oli “silikoketoon”, mille ta lühendas silikooniks.

Kipping oli palju huvitatud nende ühendite kohta vaatluste kogumisest, mitte aga sellest, kuidas nad täpselt töötasid. Ta veetis aastaid nende ettevalmistamise ja nimetamisega. Teised teadlased aitaksid avastada silikoonide taga olevaid põhimehhanisme.

1930ndatel üritas ettevõtte Corning Glass Works teadlane leida sobivat materjali, mida elektriosade isolatsiooniks lisada. Silikoon töötas rakenduse jaoks tänu oma võimele kuumuse all taheneda. See esimene kaubanduslik arendus viis silikooni laialdase tootmiseni.

Ehkki “silikoon” ja “räni” on kirjutatud sarnaselt, pole need samad.

Silikoon sisaldabräni, aatomielement koos aatomnumber 14-st. Räni on looduslikult esinev element, millel on palju kasutusvõimalusi, eriti kui pooljuhid elektroonikas. Silikoon on seevastu inimese loodud ja ei juhita elektrit, kuna see on isolaator. Silikooni ei saa kasutada mobiiltelefonis oleva kiibi osana, ehkki see on mobiiltelefonide ümbristes populaarne materjal.

"Ränidioksiid", mis kõlab nagu räni, tähistab molekuli, mis koosneb kahe hapnikuaatomiga ühendatud räni aatomist. Kvarts on valmistatud ränidioksiidist.

Silikooni on mitut erinevat vormi, mis erinevad ristsidumise aste. Ristsildamisaste kirjeldab silikooniahelate omavahelist seotust, kõrgemate väärtuste tulemuseks on jäigem silikoonmaterjal. See muutuja muudab selliseid omadusi nagu polümeeri ja selle tugevus sulamispunkt.

Silikooni vormid ja mõned nende rakendused hõlmavad:

• Silikoonvedelikud, mida nimetatakse ka silikoonõlideks, koosnevad silikoonpolümeeri sirgetest ahelatest, millel pole ristsidet. Need vedelikud on leidnud kasutamist määrdeainetena, värvi lisanditena ja kosmeetikatoodete koostisosadena.
• Silikoongeelid polümeeriahelate vahel on vähe ristsidemeid. Neid geele on kasutatud kosmeetikas ja armekoe paiksena kasutatava ravimvormina, kuna silikoon moodustab barjääri, mis aitab nahal püsida hüdraatunud. Silikoongeele kasutatakse ka rinnaimplantaatide materjalidena ja mõnede pehmete osadena kinga sisetallad.
• Silikooni elastomeerid, mida nimetatakse ka silikoonkummideks, sisaldab veelgi rohkem ristsidemeid, saades kummitaolise materjali. Need kummid on leidnud kasutamist elektroonikatööstuses isolaatoritena, kosmosesõidukite tihendites ja küpsetusahjudes.
• Silikoonvaigud on silikooni jäik vorm ja kõrge ristsidumisega. Need vaigud on leidnud kasutamist kuumuskindlates kattekihtides ja ilmastikukindlate materjalidena hoonete kaitsmiseks.

Kuna silikoon on keemiliselt inertne ja stabiilsem kui teised polümeerid, ei eeldata, et see reageerib kehaosadega. Toksilisus sõltub aga sellistest teguritest nagu kokkupuuteaeg, keemiline koostis, doositasemed, kokkupuute tüüp, kemikaali imendumine ja individuaalne reageerimine.

Teadlased on uurinud silikooni potentsiaalset toksilisust, otsides selliseid toimeid nagu nahaärritus, muutused reproduktiivsüsteemis ja mutatsioonid. Ehkki mõned silikooni tüübid näitasid, et nad võivad inimese nahka ärritada, on uuringud näidanud, et kokkupuude silikooni standardkogustega põhjustab tavaliselt väheseid või puudub üldse kahjulik mõju.

• Silikoon on teatud tüüpi sünteetiline polümeer. Sellel on räni-hapniku selgroog, mille külgahelad koosnevad vesiniku ja / või süsivesinikrühmadest, mis on kinnitatud räni aatomite külge.
• Räni-hapniku karkass muudab silikooni stabiilsemaks kui polümeerid, millel on süsinik-süsiniku selgroog.
• Silikoon on vastupidav, stabiilne ja seda on lihtne valmistada. Nendel põhjustel on see laialdaselt turustatud ja seda leidub paljudes igapäevastes toodetes.
• Silikoon sisaldab räni, mis on looduslikult esinev keemiline element.
• Silikooni omadused muutuvad, kui ristsidemete määr suureneb. Kõige vähem jäigad on silikoonvedelikud, millel pole ristsidemeid. Kõige jäigemad on silikoonvaigud, millel on kõrge ristsidemete tase.

Freeman, G G. "Mitmekülgsed silikoonid." Uus teadlane, 1958.

Uut tüüpi silikoonvaigud avavad laiemad rakendusalad, Marco Heuer, Paint & Coatings Industry.

“Silikooni toksikoloogia.Sisse Silikoonist rinnaimplantaatide ohutus, toim. Bondurant, S., Ernster, V., ja Herdman, R. National Academies Press, 1999.

"Silikoonid." Oluline keemiatööstus.

Shukla, B. ja Kulkarni, R. "Silikoonpolümeerid: ajalugu ja keemia."

"Technic uurib silikoone." Michigan Technic, vol. 63-64, 1945, lk. 17.

Wacker. Silikoonid: ühendid ja omadused.