En cuanto a materiales avanzados, la silicona es sin duda un tema candente. Es un tipo de material polimérico que contiene silicio, carbono, hidrógeno y oxígeno. Es significativamente diferente de los materiales de silicio inorgánico y presenta un excelente rendimiento en diversos campos. Analicemos en profundidad sus características, su proceso de descubrimiento y sus aplicaciones.
Diferencias entre silicona y silicio inorgánico:
En primer lugar, existen diferencias obvias en la estructura química entre el silicio y el silicio inorgánico. El silicio es un material polimérico compuesto de silicio, carbono, hidrógeno, oxígeno y otros elementos, mientras que el silicio inorgánico se refiere principalmente a compuestos inorgánicos formados por silicio y oxígeno, como el dióxido de silicio (SiO₂). La estructura basada en carbono del silicio le confiere elasticidad y plasticidad, lo que le confiere mayor flexibilidad en sus aplicaciones. Debido a las características de la estructura molecular del silicio, es decir, la energía de enlace del enlace Si-O (444 J/mol) es mayor que la del enlace CC (339 J/mol), los materiales de silicona presentan una mayor resistencia térmica que los compuestos poliméricos orgánicos generales.
Descubrimiento de la silicona:
El descubrimiento de la silicona se remonta a principios del siglo XX. En sus inicios, los científicos sintetizaron con éxito la silicona introduciendo grupos orgánicos en compuestos de silicio. Este descubrimiento abrió una nueva era para los materiales de silicona y sentó las bases para su amplia aplicación en la industria y la ciencia. La síntesis y el perfeccionamiento de la silicona han avanzado considerablemente en las últimas décadas, impulsando la innovación y el desarrollo continuos de este material.
Siliconas comunes:
Las siliconas son una clase de compuestos poliméricos ampliamente presentes en la naturaleza y en la síntesis artificial, con diversas formas y estructuras. A continuación, se presentan algunos ejemplos de siliconas comunes:
Polidimetilsiloxano (PDMS): El PDMS es un elastómero de silicona típico, presente comúnmente en el caucho de silicona. Presenta excelente flexibilidad y estabilidad a altas temperaturas, y se utiliza ampliamente en la preparación de productos de caucho, dispositivos médicos, lubricantes, etc.
Aceite de silicona: El aceite de silicona es un compuesto de silicona lineal con baja tensión superficial y buena resistencia a altas temperaturas. Se utiliza comúnmente en lubricantes, productos para el cuidado de la piel, dispositivos médicos y otros campos.
Resina de Silicona: La resina de silicona es un material polimérico compuesto por grupos de ácido silícico con excelentes propiedades de resistencia térmica y aislamiento eléctrico. Se utiliza ampliamente en recubrimientos, adhesivos, embalajes electrónicos, etc.
Caucho de silicona: El caucho de silicona es un material similar al caucho, con resistencia a altas temperaturas, resistencia a la intemperie, aislamiento eléctrico y otras propiedades. Se utiliza ampliamente en anillos de sellado, fundas protectoras para cables y otros campos.
Estos ejemplos muestran la diversidad de las siliconas. Desempeñan un papel importante en diferentes campos y tienen una amplia gama de aplicaciones, desde la industria hasta la vida cotidiana. Esto también refleja las diversas características de las siliconas como material de alto rendimiento.
Ventajas de rendimiento
En comparación con los compuestos carbonados convencionales, el organosiloxano (polidimetilsiloxano, PDMS) presenta ventajas de rendimiento únicas que le permiten mostrar un excelente rendimiento en diversas aplicaciones. A continuación, se presentan algunas ventajas del organosiloxano sobre los compuestos carbonados convencionales:
Resistencia a altas temperaturas: El organosiloxano presenta una excelente resistencia a altas temperaturas. La estructura de los enlaces silicio-oxígeno hace que los organosiloxanos sean estables a altas temperaturas y difíciles de descomponer, lo que ofrece ventajas para su aplicación en entornos de alta temperatura. Por el contrario, muchos compuestos comunes de cadena carbonada pueden descomponerse o perder su rendimiento a altas temperaturas.
Baja tensión superficial: El organosiloxano presenta baja tensión superficial, lo que le confiere buena humectabilidad y lubricidad. Esta propiedad hace que el aceite de silicona (una forma de organosiloxano) se utilice ampliamente en lubricantes, productos para el cuidado de la piel y dispositivos médicos.
Flexibilidad y elasticidad: La estructura molecular del organosiloxano le confiere buena flexibilidad y elasticidad, lo que lo convierte en una opción ideal para la preparación de caucho y materiales elásticos. Esto hace que el caucho de silicona sea un excelente material para la preparación de anillos de sellado, componentes elásticos, etc.
Aislamiento eléctrico: El organosiloxano presenta excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, lo que lo hace ampliamente utilizado en el sector electrónico. La resina de silicona (una forma de siloxano) se utiliza a menudo en materiales de embalaje electrónico para proporcionar aislamiento eléctrico y proteger los componentes electrónicos.
Biocompatibilidad: El organosiloxano presenta una alta compatibilidad con los tejidos biológicos, por lo que se utiliza ampliamente en dispositivos médicos y en el campo biomédico. Por ejemplo, el caucho de silicona se utiliza a menudo para preparar silicona médica para órganos artificiales, catéteres médicos, etc.
Estabilidad química: Los organosiloxanos presentan una alta estabilidad química y buena resistencia a la corrosión frente a numerosos productos químicos. Esto permite ampliar su aplicación en la industria química, por ejemplo, en la preparación de tanques, tuberías y materiales de sellado para productos químicos.
En general, los organosiloxanos tienen propiedades más diversas que los compuestos de cadena de carbono ordinarios, lo que les permite desempeñar un papel importante en muchos campos, como la lubricación, el sellado, la medicina y la electrónica.
Método de preparación de monómeros de organosilicio
Método directo: Sintetizar materiales organosilícicos haciendo reaccionar directamente el silicio con compuestos orgánicos.
Método indirecto: Preparar organosilicio mediante craqueo, polimerización y otras reacciones de compuestos de silicio.
Método de polimerización por hidrólisis: preparar organosilicio mediante polimerización por hidrólisis de silanol o alcohol silano.
Método de copolimerización en gradiente: Sintetizar materiales de organosilicio con propiedades específicas mediante copolimerización en gradiente.
Tendencia del mercado de organosilicio
Aumento de la demanda en los campos de alta tecnología: con el rápido desarrollo de las industrias de alta tecnología, aumenta la demanda de organosilicio con excelentes propiedades como resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión y aislamiento eléctrico.
Expansión del mercado de dispositivos médicos: la aplicación de silicona en la fabricación de dispositivos médicos continúa expandiéndose y, combinada con la biocompatibilidad, brinda nuevas posibilidades al campo de los dispositivos médicos.
Desarrollo sostenible: La mejora de la conciencia ambiental promueve la investigación de métodos de preparación ecológicos de materiales de silicona, como la silicona biodegradable, para lograr un desarrollo más sostenible.
Exploración de nuevos campos de aplicación: Siguen surgiendo nuevos campos de aplicación, como la electrónica flexible, los dispositivos optoelectrónicos, etc., para promover la innovación y la expansión del mercado del silicio.
Dirección y desafíos del desarrollo futuro
Investigación y desarrollo de silicona funcional:En respuesta a las necesidades de diferentes industrias, la silicona prestará más atención al desarrollo de la funcionalidad en el futuro, como los recubrimientos de silicona funcionales, incluidas propiedades especiales como propiedades antibacterianas y conductoras.
Investigación sobre silicona biodegradable:Con la mejora de la conciencia ambiental, la investigación sobre materiales de silicona biodegradables se convertirá en una dirección de desarrollo importante.
Aplicación de nano silicona:Utilizando la nanotecnología, investigamos la preparación y aplicación de nano silicona para ampliar su aplicación en campos de alta tecnología.
Ecologización de los métodos de preparación:Para los métodos de preparación de silicona, en el futuro se prestará más atención a las rutas técnicas ecológicas y respetuosas con el medio ambiente para reducir el impacto sobre el medio ambiente.
Hora de publicación: 15 de julio de 2024
