Wenn es um fortschrittliche Materialien geht, ist Silikon zweifellos ein heißes Thema. Silikon ist eine Art Polymermaterial, das Silizium, Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff enthält. Es unterscheidet sich deutlich von anorganischen Siliziummaterialien und weist in vielen Bereichen hervorragende Leistungen auf. Werfen wir einen genaueren Blick auf die Eigenschaften, den Entdeckungsprozess und die Anwendungsrichtung von Silikon.
Unterschiede zwischen Silikon und anorganischem Silizium:
Erstens gibt es offensichtliche Unterschiede in der chemischen Struktur zwischen Silikon und anorganischem Silizium. Silikon ist ein Polymermaterial, das aus Silizium und Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und anderen Elementen besteht, während sich anorganisches Silizium hauptsächlich auf anorganische Verbindungen bezieht, die aus Silizium und Sauerstoff gebildet werden, wie beispielsweise Siliziumdioxid (SiO2). Die kohlenstoffbasierte Struktur von Silikon verleiht ihm Elastizität und Plastizität und macht es dadurch flexibler in der Anwendung. Aufgrund der molekularen Struktureigenschaften von Silikon, d. h. die Bindungsenergie der Si-O-Bindung (444 J/mol) ist höher als die der CC-Bindung (339 J/mol), weisen Silikonmaterialien eine höhere Hitzebeständigkeit auf als allgemeine organische Polymerverbindungen.
Entdeckung von Silikon:
Die Entdeckung von Silikon lässt sich bis ins frühe 20. Jahrhundert zurückverfolgen. In den Anfängen gelang es Wissenschaftlern, Silikon erfolgreich zu synthetisieren, indem sie organische Gruppen in Siliziumverbindungen einführten. Diese Entdeckung eröffnete eine neue Ära der Silikonmaterialien und legte den Grundstein für ihre breite Anwendung in Industrie und Wissenschaft. Die Synthese und Verbesserung von Silikon hat in den letzten Jahrzehnten große Fortschritte gemacht und die kontinuierliche Innovation und Weiterentwicklung dieses Materials vorangetrieben.
Gängige Silikone:
Silikone sind eine Klasse von Polymerverbindungen, die in der Natur und in der künstlichen Synthese weit verbreitet sind und verschiedene Formen und Strukturen umfassen. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für gängige Silikone:
Polydimethylsiloxan (PDMS): PDMS ist ein typisches Silikonelastomer, das häufig in Silikonkautschuk vorkommt. Es verfügt über eine ausgezeichnete Flexibilität und hohe Temperaturstabilität und wird häufig bei der Herstellung von Gummiprodukten, medizinischen Geräten, Schmiermitteln usw. verwendet.
Silikonöl: Silikonöl ist eine lineare Silikonverbindung mit geringer Oberflächenspannung und guter Hochtemperaturbeständigkeit. Wird häufig in Gleitmitteln, Hautpflegeprodukten, medizinischen Geräten und anderen Bereichen verwendet.
Silikonharz: Silikonharz ist ein Polymermaterial aus Kieselsäuregruppen mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit und elektrischen Isolationseigenschaften. Es wird häufig in Beschichtungen, Klebstoffen, elektronischen Verpackungen usw. verwendet.
Silikonkautschuk: Silikonkautschuk ist ein gummiartiges Silikonmaterial mit hoher Temperaturbeständigkeit, Witterungsbeständigkeit, elektrischer Isolierung und anderen Eigenschaften. Es wird häufig in Dichtungsringen, Kabelschutzhüllen und anderen Bereichen eingesetzt.
Diese Beispiele zeigen die Vielfalt von Silikonen. Sie spielen in verschiedenen Bereichen eine wichtige Rolle und haben ein breites Anwendungsspektrum von der Industrie bis zum täglichen Leben. Dies spiegelt auch die vielfältigen Eigenschaften von Silikonen als Hochleistungswerkstoff wider.
Leistungsvorteile
Im Vergleich zu gewöhnlichen Verbindungen mit Kohlenstoffkette weist Organosiloxan (Polydimethylsiloxan, PDMS) einige einzigartige Leistungsvorteile auf, wodurch es in vielen Anwendungen eine hervorragende Leistung zeigt. Im Folgenden sind einige Leistungsvorteile von Organosiloxanen gegenüber gewöhnlichen Kohlenstoffkettenverbindungen aufgeführt:
Hohe Temperaturbeständigkeit: Organosiloxan weist eine ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit auf. Die Struktur der Silizium-Sauerstoff-Bindungen macht Organosiloxane bei hohen Temperaturen stabil und nicht leicht zu zersetzen, was Vorteile für die Anwendung in Umgebungen mit hohen Temperaturen bietet. Im Gegensatz dazu können sich viele übliche Kohlenstoffkettenverbindungen bei hohen Temperaturen zersetzen oder ihre Leistung verlieren.
Niedrige Oberflächenspannung: Organosiloxan weist eine niedrige Oberflächenspannung auf, wodurch es eine gute Benetzbarkeit und Gleitfähigkeit aufweist. Aufgrund dieser Eigenschaft wird Silikonöl (eine Form von Organosiloxan) häufig in Schmiermitteln, Hautpflegeprodukten und medizinischen Geräten verwendet.
Flexibilität und Elastizität: Die molekulare Struktur von Organosiloxan verleiht ihm eine gute Flexibilität und Elastizität, was es zu einer idealen Wahl für die Herstellung von Gummi und elastischen Materialien macht. Dadurch eignet sich Silikonkautschuk gut für die Herstellung von Dichtungsringen, elastischen Bauteilen usw.
Elektrische Isolierung: Organosiloxan weist hervorragende elektrische Isoliereigenschaften auf und wird daher häufig im Elektronikbereich eingesetzt. Silikonharz (eine Form von Siloxan) wird häufig in elektronischen Verpackungsmaterialien verwendet, um für elektrische Isolierung zu sorgen und elektronische Komponenten zu schützen.
Biokompatibilität: Organosiloxan weist eine hohe Kompatibilität mit biologischen Geweben auf und wird daher häufig in medizinischen Geräten und biomedizinischen Bereichen eingesetzt. Beispielsweise wird Silikonkautschuk häufig zur Herstellung von medizinischem Silikon für künstliche Organe, medizinische Katheter usw. verwendet.
Chemische Stabilität: Organosiloxane weisen eine hohe chemische Stabilität und eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber vielen Chemikalien auf. Dadurch kann der Einsatz in der chemischen Industrie ausgeweitet werden, beispielsweise zur Aufbereitung von Chemietanks, Rohren und Dichtungsmaterialien.
Insgesamt haben Organosiloxane vielfältigere Eigenschaften als gewöhnliche Kohlenstoffkettenverbindungen, wodurch sie in vielen Bereichen wie Schmierung, Abdichtung, Medizin und Elektronik eine wichtige Rolle spielen können.
Verfahren zur Herstellung von Organosiliciummonomeren
Direkte Methode: Synthese von Organosiliciummaterialien durch direkte Reaktion von Silizium mit organischen Verbindungen.
Indirekte Methode: Organisches Silizium durch Cracken, Polymerisation und andere Reaktionen von Siliziumverbindungen herstellen.
Hydrolyse-Polymerisationsmethode: Organosilicium durch Hydrolyse-Polymerisation von Silanol oder Silanalkohol herstellen.
Gradienten-Copolymerisationsmethode: Synthetisieren Sie Organosiliciummaterialien mit spezifischen Eigenschaften durch Gradienten-Copolymerisation. 、
Markttrend für Organosilicium
Steigende Nachfrage in High-Tech-Bereichen: Mit der rasanten Entwicklung von High-Tech-Industrien steigt die Nachfrage nach Organosilicium mit hervorragenden Eigenschaften wie hoher Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und elektrischer Isolierung.
Expansion des Marktes für medizinische Geräte: Die Anwendung von Silikon in der Herstellung medizinischer Geräte nimmt weiter zu und eröffnet in Kombination mit der Biokompatibilität neue Möglichkeiten für den Bereich medizinischer Geräte.
Nachhaltige Entwicklung: Die Verbesserung des Umweltbewusstseins fördert die Erforschung umweltfreundlicher Herstellungsmethoden für Silikonmaterialien, wie beispielsweise biologisch abbaubares Silikon, um eine nachhaltigere Entwicklung zu erreichen.
Erforschung neuer Anwendungsfelder: Es entstehen weiterhin neue Anwendungsfelder wie flexible Elektronik, optoelektronische Geräte usw., um Innovation und Erweiterung des Silikonmarktes zu fördern.
Zukünftige Entwicklungsrichtung und Herausforderungen
Forschung und Entwicklung von Funktionssilikon:Als Reaktion auf die Bedürfnisse verschiedener Branchen wird Silikon künftig mehr Wert auf die Entwicklung von Funktionalitäten legen, beispielsweise auf funktionelle Silikonbeschichtungen, einschließlich besonderer Eigenschaften wie antibakterieller und leitfähiger Eigenschaften.
Forschung zu biologisch abbaubarem Silikon:Mit der Verbesserung des Umweltbewusstseins wird die Forschung an biologisch abbaubaren Silikonmaterialien zu einer wichtigen Entwicklungsrichtung.
Anwendung von Nanosilikon: Nutzung der Nanotechnologie, Forschung zur Herstellung und Anwendung von Nanosilikon, um seine Anwendung in High-Tech-Bereichen zu erweitern.
Ökologischere Zubereitungsmethoden: Bei den Herstellungsmethoden von Silikon wird künftig mehr Wert auf grüne und umweltfreundliche technische Wege gelegt, um die Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 15. Juli 2024