Täiustatud materjalide puhul on silikoon kahtlemata kuum teema. Silikoon on teatud tüüpi polümeermaterjal, mis sisaldab räni, süsinikku, vesinikku ja hapnikku. See erineb oluliselt anorgaanilistest ränimaterjalidest ja omab suurepäraseid omadusi paljudes valdkondades. Vaatleme lähemalt silikooni omadusi, avastamise protsessi ja rakendussuundi.
Silikooni ja anorgaanilise räni erinevused:
Esiteks on silikooni ja anorgaanilise räni keemilises struktuuris ilmseid erinevusi. Silikoon on polümeermaterjal, mis koosneb ränist ja süsinikust, vesinikust, hapnikust ja muudest elementidest, samas kui anorgaaniline räni viitab peamiselt räni ja hapniku moodustatud anorgaanilistele ühenditele, näiteks ränidioksiidile (SiO2). Räni süsinikupõhine struktuur annab sellele elastsuse ja plastilisuse, muutes selle rakendamisel paindlikumaks. Räni molekulaarstruktuuri omaduste tõttu, st Si-O sideme sidemeenergia (444J/mol) on suurem kui CC sidemel (339J/mol), on silikoonmaterjalidel suurem kuumakindlus kui tavalistel orgaanilistel polümeerühenditel.
Silikooni avastamine:
Räni avastamise ajalugu ulatub 20. sajandi algusesse. Algusaastatel sünteesisid teadlased edukalt silikooni, lisades räniühenditesse orgaanilisi rühmi. See avastus avas silikoonmaterjalide uue ajastu ja pani aluse selle laialdasele kasutamisele tööstuses ja teaduses. Räni süntees ja täiustamine on viimastel aastakümnetel teinud suuri edusamme, soodustades selle materjali pidevat innovatsiooni ja arengut.
Levinumad silikoonid:
Silikoonid on polümeerühendite klass, mida leidub laialdaselt looduses ja kunstlikus sünteesis, hõlmates erinevaid vorme ja struktuure. Järgnevalt on toodud mõned näited levinud silikoonidest:
Polüdimetüülsiloksaan (PDMS): PDMS on tüüpiline silikoonelastomeerist, mida tavaliselt leidub silikoonkummis. Sellel on suurepärane paindlikkus ja kõrge temperatuuri stabiilsus ning seda kasutatakse laialdaselt kummitoodete, meditsiiniseadmete, määrdeainete jms valmistamisel.
Silikoonõli: Silikoonõli on lineaarne silikoonühend, millel on madal pindpinevus ja hea vastupidavus kõrgele temperatuurile. Seda kasutatakse tavaliselt määrdeainetes, nahahooldustoodetes, meditsiiniseadmetes ja muudes valdkondades.
Silikoonvaik: Silikoonvaik on ränihapperühmadest koosnev polümeermaterjal, millel on suurepärased kuumakindluse ja elektriisolatsiooni omadused. Seda kasutatakse laialdaselt katetes, liimides, elektroonikapakendites jne.
Silikoonkumm: Silikoonkumm on kummilaadne silikoonmaterjal, millel on kõrge temperatuurikindlus, ilmastikukindlus, elektriisolatsioon ja muud omadused. Seda kasutatakse laialdaselt tihendusrõngastes, kaablikaitsehülsides ja muudes valdkondades.
Need näited näitavad silikoonide mitmekesisust. Neil on oluline roll erinevates valdkondades ja lai valik rakendusi tööstusest igapäevaellu. See peegeldab ka silikoonide mitmekesiseid omadusi kui kõrgjõudlusega materjali.
Jõudluse eelised
Võrreldes tavaliste süsinikahelaühenditega on organosiloksaanil (polüdimetüülsiloksaan, PDMS) mõned ainulaadsed jõudluse eelised, mis annavad sellele suurepärase jõudluse paljudes rakendustes. Järgnevalt on toodud mõned organosiloksaani jõudluse eelised tavaliste süsinikahelaühendite ees:
Kõrge temperatuurikindlus: Organosiloksaanil on suurepärane kõrge temperatuurikindlus. Räni-hapniku sidemete struktuur muudab organosiloksaanid kõrgetel temperatuuridel stabiilseks ja raskesti lagunevaks, mis pakub eeliseid selle kasutamiseks kõrge temperatuuriga keskkondades. Seevastu paljud tavalised süsinikuahela ühendid võivad kõrgetel temperatuuridel laguneda või kaotada oma jõudluse.
Madal pindpinevus: Organosiloksaanil on madal pindpinevus, mis tagab hea märguvuse ja määrimisvõime. See omadus muudab silikoonõli (organosiloksaani vorm) laialdaselt kasutatavaks määrdeainetes, nahahooldustoodetes ja meditsiiniseadmetes.
Paindlikkus ja elastsus: Organosiloksaani molekulaarstruktuur annab sellele hea paindlikkuse ja elastsuse, mistõttu on see ideaalne valik kummi ja elastsete materjalide valmistamiseks. See muudab silikoonkummi heaks tihendusrõngaste, elastsete komponentide jms valmistamisel.
Elektriisolatsioon: Organosiloksaanil on suurepärased elektriisolatsiooni omadused, mis teeb selle elektroonikavaldkonnas laialdaselt kasutatavaks. Silikoonvaiku (siloksaani vorm) kasutatakse sageli elektroonikapakendimaterjalides elektriisolatsiooni tagamiseks ja elektrooniliste komponentide kaitsmiseks.
Bioühilduvus: Organosiloksaanil on bioloogiliste kudedega kõrge ühilduvus ja seetõttu kasutatakse seda laialdaselt meditsiiniseadmetes ja biomeditsiini valdkonnas. Näiteks silikoonkummi kasutatakse sageli meditsiinilise silikooni valmistamiseks tehisorganite, meditsiiniliste kateetrite jms jaoks.
Keemiline stabiilsus: Organosiloksaanidel on kõrge keemiline stabiilsus ja hea korrosioonikindlus paljude kemikaalide suhtes. See võimaldab laiendada nende kasutamist keemiatööstuses, näiteks kemikaalimahutite, torude ja tihendusmaterjalide valmistamisel.
Üldiselt on organosiloksaanidel mitmekesisemad omadused kui tavalistel süsinikahelaühenditel, mis võimaldab neil mängida olulist rolli paljudes valdkondades, nagu määrimine, tihendamine, meditsiin ja elektroonika.
Orgaaniliste ränidioksiidi monomeeride valmistamismeetod
Otsene meetod: sünteesige orgaanilisi räni materjale räni otsese reageerimise teel orgaaniliste ühenditega.
Kaudne meetod: orgaanilise räni valmistamine räniühendite krakkimise, polümerisatsiooni ja muude reaktsioonide abil.
Hüdrolüüsi polümerisatsioonimeetod: Valmistage orgaaniline räni silanooli või silaanalkoholi hüdrolüüsi polümerisatsiooni teel.
Gradientkopolümerisatsiooni meetod: sünteesige spetsiifiliste omadustega räniorgaanilisi materjale gradiendkopolümerisatsiooni abil.
Orgaanilise räni turu trend
Kasvav nõudlus kõrgtehnoloogilistes valdkondades: Kõrgtehnoloogiliste tööstusharude kiire arenguga suureneb nõudlus orgaanilise ränidioksiidi järele, millel on suurepärased omadused, nagu kõrge temperatuuritaluvus, korrosioonikindlus ja elektriisolatsioon.
Meditsiiniseadmete turu laienemine: Silikooni kasutamine meditsiiniseadmete tootmises laieneb jätkuvalt ning koos bioühilduvusega avab see meditsiiniseadmete valdkonda uusi võimalusi.
Jätkusuutlik areng: Keskkonnateadlikkuse parandamine edendab silikoonmaterjalide, näiteks biolaguneva silikooni, roheliste valmistusmeetodite uurimist, et saavutada jätkusuutlikum areng.
Uute rakendusvaldkondade uurimine: Jätkuvalt tekivad uued rakendusvaldkonnad, näiteks paindlik elektroonika, optoelektroonilised seadmed jne, et edendada innovatsiooni ja silikoonituru laienemist.
Edasised arengusuunad ja väljakutsed
Funktsionaalse silikooni uurimine ja arendamine:Vastuseks erinevate tööstusharude vajadustele pöörab silikoon tulevikus rohkem tähelepanu funktsionaalsuse arendamisele, näiteks funktsionaalsetele silikoonkatetele, sealhulgas erilistele omadustele, nagu antibakteriaalsed ja juhtivad omadused.
Biolaguneva silikooni uuringud:Keskkonnateadlikkuse paranemisega saab biolagunevate silikoonmaterjalide uurimine oluliseks arengusuunaks.
Nano silikooni pealekandmineNanotehnoloogia kasutamine nano-silikooni valmistamise ja kasutamise uurimisel, et laiendada selle rakendusala kõrgtehnoloogia valdkondades.
Valmistamismeetodite keskkonnasõbralikumaks muutmineSilikooni valmistamismeetodite puhul pööratakse tulevikus rohkem tähelepanu rohelistele ja keskkonnasõbralikele tehnilistele viisidele, et vähendada keskkonnamõju.
Postituse aeg: 15. juuli 2024
