Cuando se trata de materiales avanzados, la silicona es sin duda un tema candente. La silicona 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 rendimiento excelente en muchos campos. Echemos un vistazo más profundo a las características, el proceso de descubrimiento y la dirección de aplicación de la silicona.
Diferencias entre silicona y silicio inorgánico:
En primer lugar, existen diferencias obvias en la estructura química entre la silicona y el silicio inorgánico. La silicona es un material polimérico compuesto de silicio y 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 de la silicona a base de carbono le confiere elasticidad y plasticidad, haciéndola más flexible en su aplicación. Debido a las características de la estructura molecular de la silicona, es decir, la energía de enlace del enlace Si-O (444J/mol) es mayor que la del enlace CC (339J/mol), los materiales de silicona tienen una mayor resistencia al calor que los compuestos poliméricos orgánicos generales.
Descubrimiento de la silicona:
El descubrimiento de la silicona se remonta a principios del siglo XX. Al principio, los científicos sintetizaron con éxito la silicona introduciendo grupos orgánicos en compuestos de silicio. Este descubrimiento abrió una nueva era de los materiales de silicona y sentó las bases para su amplia aplicación en la industria y la ciencia. La síntesis y mejora de la silicona ha avanzado mucho en las últimas décadas, impulsando la continua innovación y desarrollo de este material.
Siliconas comunes:
Las siliconas son una clase de compuestos poliméricos que se encuentran ampliamente en la naturaleza y en la síntesis artificial, incluidas diversas formas y estructuras. Los siguientes son algunos ejemplos de siliconas comunes:
Polidimetilsiloxano (PDMS): PDMS es un elastómero de silicona típico, que se encuentra comúnmente en el caucho de silicona. Tiene una excelente flexibilidad y estabilidad a altas temperaturas y se usa 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. Comúnmente utilizado 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 de grupos de ácido silícico con excelentes propiedades de resistencia al calor y aislamiento eléctrico. Es ampliamente utilizado en recubrimientos, adhesivos, embalajes electrónicos, etc.
Caucho de silicona: El caucho de silicona es un material de silicona similar al caucho con resistencia a altas temperaturas, resistencia a la intemperie, aislamiento eléctrico y otras propiedades. Es ampliamente utilizado en anillos de sellado, fundas protectoras de cables y otros campos.
Estos ejemplos muestran la diversidad de siliconas. Desempeñan un papel importante en diferentes campos y tienen una amplia gama de aplicaciones desde la industria hasta la vida diaria. Esto también refleja las características diversificadas de las siliconas como material de alto rendimiento.
Ventajas de rendimiento
En comparación con los compuestos de cadena de carbono ordinarios, el organosiloxano (polidimetilsiloxano, PDMS) tiene algunas ventajas de rendimiento únicas, lo que le permite mostrar un rendimiento excelente en muchas aplicaciones. Las siguientes son algunas ventajas de rendimiento del organosiloxano sobre los compuestos de cadena de carbono ordinarios:
Resistencia a altas temperaturas: el organosiloxano tiene una excelente resistencia a altas temperaturas. La estructura de los enlaces silicio-oxígeno hace que los organosiloxanos sean estables a altas temperaturas y no sean fáciles de descomponer, lo que proporciona ventajas para su aplicación en ambientes de alta temperatura. Por el contrario, muchos compuestos comunes de cadenas de carbono pueden descomponerse o perder rendimiento a altas temperaturas.
Baja tensión superficial: el organosiloxano presenta una 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 preparar caucho y materiales elásticos. Esto hace que el caucho de silicona funcione bien en la preparación de anillos de sellado, componentes elásticos, etc.
Aislamiento eléctrico: el organosiloxano exhibe excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, lo que lo hace ampliamente utilizado en el campo de la electrónica. La resina de silicona (una forma de siloxano) se utiliza a menudo en materiales de embalaje electrónicos para proporcionar aislamiento eléctrico y proteger los componentes electrónicos.
Biocompatibilidad: el organosiloxano tiene una alta compatibilidad con los tejidos biológicos y, por lo tanto, se usa ampliamente en dispositivos médicos y campos biomédicos. Por ejemplo, el caucho de silicona se utiliza a menudo para preparar silicona médica para órganos artificiales, catéteres médicos, etc.
Estabilidad química: los organosiloxanos exhiben una alta estabilidad química y buena resistencia a la corrosión ante muchos productos químicos. Esto permite ampliar su aplicación en la industria química, como por ejemplo para la preparación de tanques químicos, tuberías y materiales de sellado.
En general, los organosiloxanos tienen propiedades más diversas que los compuestos de cadenas de carbono comunes, 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 organosilícicos.
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: Prepare organosilicio mediante polimerización por hidrólisis de silanol o alcohol de silano.
Método de copolimerización en gradiente: sintetizar materiales organosilícicos con propiedades específicas mediante copolimerización en gradiente. 、
Tendencia del mercado del organosilicio
Demanda creciente en campos de alta tecnología: con el rápido desarrollo de las industrias de alta tecnología, está aumentando 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 la 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 ecológicos de preparación 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 electrónica flexible, dispositivos optoelectrónicos, etc., para promover la innovación y la expansión del mercado de la silicona.
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 funcionalidades en el futuro, como recubrimientos de silicona funcionales, incluidas propiedades especiales como propiedades antibacterianas y conductoras.
Investigación sobre silicona biodegradable:Con la mejora de la conciencia medioambiental, la investigación sobre materiales de silicona biodegradables se convertirá en una importante dirección de desarrollo.
Aplicación de nano silicona: Utilizando la nanotecnología, se investiga la preparación y aplicación de nanosilicona 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 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