Als het gaat om geavanceerde materialen, is 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 uitstekende prestaties in veel toepassingen. Laten we de eigenschappen, het ontdekkingsproces en de toepassingsrichting van siliconen eens nader bekijken.
Verschillen tussen siliconen en anorganisch silicium:
Ten eerste zijn er duidelijke verschillen in de chemische structuur tussen siliconen en anorganisch silicium. Siliconen zijn 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 koolstofstructuur van siliconen zorgt voor elasticiteit en plasticiteit, waardoor het flexibeler is in gebruik. Vanwege de moleculaire structuurkenmerken van siliconen, d.w.z. de bindingsenergie van een Si-O-binding (444 J/mol) is hoger dan die van een CC-binding (339 J/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 de beginjaren synthetiseerden wetenschappers met succes siliconen door organische groepen in siliciumverbindingen te introduceren. Deze ontdekking luidde een nieuw tijdperk van siliconenmaterialen in en legde de basis voor brede toepassing in de industrie en wetenschap. De synthese en verbetering van siliconen hebben de afgelopen decennia grote vooruitgang geboekt, wat de voortdurende innovatie en ontwikkeling van dit materiaal heeft bevorderd.
Veel voorkomende siliconen:
Siliconen zijn een klasse polymeerverbindingen die veel voorkomen in de natuur en kunstmatige synthese, met verschillende vormen en structuren. Hieronder volgen enkele voorbeelden van veelvoorkomende siliconen:
Polydimethylsiloxaan (PDMS): PDMS is een typisch siliconenelastomeer, veel gebruikt in siliconenrubber. Het heeft een uitstekende flexibiliteit en hoge temperatuurstabiliteit en wordt veel gebruikt bij de productie van rubberproducten, medische hulpmiddelen, smeermiddelen, enz.
Siliconenolie: Siliconenolie is een lineaire siliconenverbinding met een lage oppervlaktespanning en een goede hoge temperatuurbestendigheid. Veelgebruikt in smeermiddelen, huidverzorgingsproducten, medische hulpmiddelen en andere toepassingen.
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 temperatuur- en weerbestendigheid, elektrische isolatie en andere eigenschappen. Het wordt veel gebruikt in afdichtringen, kabelbeschermhoezen en andere toepassingen.
Deze voorbeelden tonen de diversiteit aan siliconen. Ze spelen een belangrijke rol in verschillende sectoren en hebben een breed scala aan toepassingen, van de industrie tot het dagelijks leven. Dit weerspiegelt ook de gevarieerde 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:
Hoge temperatuurbestendigheid: Organosiloxaan heeft een uitstekende hoge temperatuurbestendigheid. De structuur van silicium-zuurstofbindingen maakt organosiloxanen stabiel bij hoge temperaturen en moeilijk afbreekbaar, wat voordelen biedt bij toepassing in omgevingen met hoge temperaturen. Veel gangbare koolstofketenverbindingen daarentegen kunnen bij hoge temperaturen afbreken of hun prestaties verliezen.
Lage oppervlaktespanning: Organosiloxaan heeft een lage oppervlaktespanning, waardoor het een goede bevochtigbaarheid en smering heeft. Deze eigenschap maakt siliconenolie (een vorm van organosiloxaan) veelgebruikt in smeermiddelen, huidverzorgingsproducten en medische hulpmiddelen.
Flexibiliteit en elasticiteit: De moleculaire structuur van organosiloxaan zorgt voor een goede flexibiliteit en elasticiteit, waardoor het een ideale keuze is voor de bereiding van rubber en elastische materialen. Hierdoor is siliconenrubber uitstekend geschikt voor de bereiding van afdichtringen, elastische componenten, enz.
Elektrische isolatie: Organosiloxaan vertoont uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen, waardoor het veel gebruikt wordt in de elektronica. Siliconenhars (een vorm van siloxaan) wordt vaak gebruikt in elektronische verpakkingsmaterialen voor elektrische isolatie en bescherming van elektronische componenten.
Biocompatibiliteit: Organosiloxaan heeft een hoge compatibiliteit met biologische weefsels en wordt daarom veel gebruikt in medische hulpmiddelen en biomedische toepassingen. Siliconenrubber wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt voor de bereiding van medische siliconen voor kunstmatige organen, medische katheters, enz.
Chemische stabiliteit: Organosiloxanen vertonen een hoge chemische stabiliteit en een goede corrosiebestendigheid tegen vele chemicaliën. Dit maakt een bredere toepassing in de chemische industrie mogelijk, bijvoorbeeld voor de productie van chemische tanks, leidingen en afdichtingsmaterialen.
Organosiloxanen hebben over het algemeen meer uiteenlopende eigenschappen dan gewone koolstofketenverbindingen, waardoor ze een belangrijke rol kunnen spelen in veel sectoren, zoals smering, afdichting, geneeskunde en elektronica.
Bereidingsmethode van organosiliciummonomeren
Directe methode: synthetiseer organosiliciummaterialen door silicium rechtstreeks te laten reageren met organische verbindingen.
Indirecte methode: Organosilicium bereiden door middel van kraken, polymerisatie en andere reacties van siliciumverbindingen.
Hydrolysepolymerisatiemethode: Bereid organosilicium door hydrolysepolymerisatie van silanol of silaanalcohol.
Gradiëntcopolymerisatiemethode: Synthetiseer organosiliciummaterialen met specifieke eigenschappen door middel van gradiëntcopolymerisatie.
Trend op de organosiliciummarkt
Toenemende vraag in hightechsectoren: Met de snelle ontwikkeling van hightechindustrieën neemt de vraag toe naar organosilicium met uitstekende eigenschappen zoals hoge temperatuurbestendigheid, corrosiebestendigheid en elektrische isolatie.
Uitbreiding van de markt voor medische hulpmiddelen: de toepassing van siliconen bij de productie van medische hulpmiddelen blijft toenemen. In combinatie met biocompatibiliteit brengt dit nieuwe mogelijkheden op het gebied van medische hulpmiddelen.
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 ontstaan voortdurend nieuwe toepassingsgebieden, 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 reactie op de behoeften van verschillende industrieën zal er in de toekomst op het gebied van siliconen meer aandacht worden besteed aan de ontwikkeling van functionaliteit, zoals functionele siliconencoatings met speciale eigenschappen zoals antibacteriële en geleidende eigenschappen.
Onderzoek naar biologisch afbreekbare siliconen:Naarmate het milieubewustzijn toeneemt, zal het onderzoek naar biologisch afbreekbare siliconenmaterialen een belangrijke ontwikkelingsrichting worden.
Toepassing van nanosiliconen:Met behulp van nanotechnologie wordt onderzoek gedaan naar de bereiding en toepassing van nanosiliconen om de toepassing ervan in hightechsectoren 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.
Plaatsingstijd: 15-07-2024
