Als het om geavanceerde materialen gaat, zijn siliconen ongetwijfeld een hot topic. Siliconen zijn een soort polymeermateriaal dat silicium, koolstof, waterstof en zuurstof bevat. Het verschilt aanzienlijk van anorganische siliciummaterialen en vertoont op veel gebieden uitstekende prestaties. Laten we eens dieper kijken naar de kenmerken, het ontdekkingsproces en de toepassingsrichting van siliconen.
Verschillen tussen siliconen en anorganisch silicium:
Ten eerste zijn er duidelijke verschillen in de chemische structuur tussen siliconen en anorganisch silicium. Siliconen is een polymeermateriaal dat bestaat uit silicium en koolstof, waterstof, zuurstof en andere elementen, terwijl anorganisch silicium voornamelijk verwijst naar anorganische verbindingen gevormd door silicium en zuurstof, zoals siliciumdioxide (SiO2). De op koolstof gebaseerde structuur van siliconen geeft het elasticiteit en plasticiteit, waardoor het flexibeler in gebruik is. Vanwege de moleculaire structuurkenmerken van siliconen, dat wil zeggen dat de bindingsenergie van Si-O-binding (444J/mol) hoger is dan die van CC-binding (339J/mol), hebben siliconenmaterialen een hogere hittebestendigheid dan algemene organische polymeerverbindingen.
Ontdekking van siliconen:
De ontdekking van siliconen gaat terug tot het begin van de 20e eeuw. In het begin synthetiseerden wetenschappers met succes siliconen door organische groepen in siliciumverbindingen te introduceren. Deze ontdekking opende een nieuw tijdperk van siliconenmaterialen en legde de basis voor de brede toepassing ervan in de industrie en de wetenschap. De synthese en verbetering van siliconen hebben de afgelopen decennia grote vooruitgang geboekt, waardoor de voortdurende innovatie en ontwikkeling van dit materiaal is bevorderd.
Veel voorkomende siliconen:
Siliconen zijn een klasse van polymeerverbindingen die veel voorkomen in de natuur en kunstmatige synthese, waaronder verschillende vormen en structuren. Hieronder volgen enkele voorbeelden van veel voorkomende siliconen:
Polydimethylsiloxaan (PDMS): PDMS is een typisch siliconenelastomeer, dat veel voorkomt in siliconenrubber. Het heeft een uitstekende flexibiliteit en stabiliteit bij hoge temperaturen en wordt veel gebruikt bij de bereiding van rubberproducten, medische hulpmiddelen, smeermiddelen, enz.
Siliconenolie: Siliconenolie is een lineaire siliconenverbinding met een lage oppervlaktespanning en een goede weerstand tegen hoge temperaturen. Vaak gebruikt in smeermiddelen, huidverzorgingsproducten, medische apparaten en andere gebieden.
Siliconenhars: Siliconenhars is een polymeermateriaal bestaande uit kiezelzuurgroepen met uitstekende hittebestendigheid en elektrische isolatie-eigenschappen. Het wordt veel gebruikt in coatings, lijmen, elektronische verpakkingen, enz.
Siliconenrubber: Siliconenrubber is een rubberachtig siliconenmateriaal met hoge temperatuurbestendigheid, weersbestendigheid, elektrische isolatie en andere eigenschappen. Het wordt veel gebruikt in afdichtringen, kabelbeschermhoezen en andere gebieden.
Deze voorbeelden laten de diversiteit aan siliconen zien. Ze spelen een belangrijke rol op verschillende gebieden en hebben een breed scala aan toepassingen, van de industrie tot het dagelijks leven. Dit weerspiegelt ook de uiteenlopende eigenschappen van siliconen als hoogwaardig materiaal.
Prestatievoordelen
Vergeleken met gewone koolstofketenverbindingen heeft organosiloxaan (Polydimethylsiloxaan, PDMS) een aantal unieke prestatievoordelen, waardoor het in veel toepassingen uitstekende prestaties levert. Hieronder volgen enkele prestatievoordelen van organosiloxaan ten opzichte van gewone koolstofketenverbindingen:
Bestand tegen hoge temperaturen: Organosiloxaan heeft een uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen. De structuur van silicium-zuurstofbindingen maakt organosiloxanen stabiel bij hoge temperaturen en niet gemakkelijk te ontleden, wat voordelen biedt voor de toepassing ervan in omgevingen met hoge temperaturen. Daarentegen kunnen veel gewone koolstofketenverbindingen bij hoge temperaturen ontbinden of hun prestaties verliezen.
Lage oppervlaktespanning: Organosiloxaan vertoont een lage oppervlaktespanning, waardoor het een goede bevochtigbaarheid en smering heeft. Deze eigenschap zorgt ervoor dat siliconenolie (een vorm van organosiloxaan) veel wordt gebruikt in smeermiddelen, huidverzorgingsproducten en medische apparatuur.
Flexibiliteit en elasticiteit: De moleculaire structuur van organosiloxaan geeft het een goede flexibiliteit en elasticiteit, waardoor het een ideale keuze is voor het bereiden van rubber en elastische materialen. Hierdoor presteert siliconenrubber goed bij de vervaardiging van afdichtringen, elastische componenten etc.
Elektrische isolatie: Organosiloxaan vertoont uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen, waardoor het op grote schaal wordt gebruikt in de elektronica. Siliconenhars (een vorm van siloxaan) wordt vaak gebruikt in elektronische verpakkingsmaterialen om elektrische isolatie te bieden en elektronische componenten te beschermen.
Biocompatibiliteit: Organosiloxaan heeft een hoge compatibiliteit met biologische weefsels en wordt daarom veel gebruikt in medische hulpmiddelen en biomedische velden. Siliconenrubber wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt om medische siliconen te bereiden voor kunstmatige organen, medische katheters, enz.
Chemische stabiliteit: Organosiloxanen vertonen een hoge chemische stabiliteit en goede corrosieweerstand tegen veel chemicaliën. Hierdoor kan de toepassing ervan in de chemische industrie worden uitgebreid, bijvoorbeeld voor de voorbereiding van chemicaliëntanks, leidingen en afdichtingsmaterialen.
Over het geheel genomen hebben organosiloxanen meer uiteenlopende eigenschappen dan gewone koolstofketenverbindingen, waardoor ze een belangrijke rol kunnen spelen op veel gebieden, zoals smering, afdichting, geneeskunde en elektronica.
Bereidingswijze van organosiliciummonomeren
Directe methode: Synthetiseer organosiliciummaterialen door silicium direct te laten reageren met organische verbindingen.
Indirecte methode: Bereid organosilicium voor door kraken, polymerisatie en andere reacties van siliciumverbindingen.
Hydrolysepolymerisatiemethode: Bereid organosilicium voor door hydrolysepolymerisatie van silanol of silaanalcohol.
Gradiëntcopolymerisatiemethode: Synthetiseer organosiliciummaterialen met specifieke eigenschappen door gradiëntcopolymerisatie. 、
Organosilicium markttrend
Toenemende vraag op hightechgebieden: Met de snelle ontwikkeling van hightechindustrieën neemt de vraag naar organosilicium met uitstekende eigenschappen zoals hoge temperatuurbestendigheid, corrosieweerstand en elektrische isolatie toe.
Marktuitbreiding voor medische hulpmiddelen: De toepassing van siliconen bij de productie van medische hulpmiddelen blijft zich uitbreiden, en in combinatie met biocompatibiliteit brengt dit nieuwe mogelijkheden op het gebied van medische hulpmiddelen met zich mee.
Duurzame ontwikkeling: De verbetering van het milieubewustzijn bevordert het onderzoek naar groene bereidingsmethoden van siliconenmaterialen, zoals biologisch afbreekbare siliconen, om een duurzamere ontwikkeling te bereiken.
Verkenning van nieuwe toepassingsgebieden: Er blijven nieuwe toepassingsgebieden ontstaan, zoals flexibele elektronica, opto-elektronische apparaten, enz., om innovatie en uitbreiding van de siliconenmarkt te bevorderen.
Toekomstige ontwikkelingsrichting en uitdagingen
Onderzoek en ontwikkeling van functionele siliconen:Als antwoord op de behoeften van verschillende industrieën zal siliconen in de toekomst meer aandacht besteden aan de ontwikkeling van functionaliteit, zoals functionele siliconencoatings, inclusief speciale eigenschappen zoals antibacteriële en geleidende eigenschappen.
Onderzoek naar biologisch afbreekbare siliconen:Met de verbetering van het milieubewustzijn zal onderzoek naar biologisch afbreekbare siliconenmaterialen een belangrijke ontwikkelingsrichting worden.
Toepassing van nano-siliconen: Met behulp van nanotechnologie onderzoek naar de bereiding en toepassing van nanosiliconen om de toepassing ervan op hightechgebieden uit te breiden.
Vergroening van bereidingsmethoden: Bij de bereidingsmethoden van siliconen zal in de toekomst meer aandacht worden besteed aan groene en milieuvriendelijke technische routes om de impact op het milieu te verminderen.
Posttijd: 15 juli 2024